Giải thích về tiêu chuẩn PoE: 802.3af so với 802.3at so với 802.3bt

Cấp nguồn qua Ethernet (PoE) cho phép một cáp Ethernet mang cả dữ liệu mạng và nguồn DC. Đối với bất kỳ ai định sử dụng công tắc PoE, bộ cấy, camera IP, điểm truy cập không dây, điện thoại VoIP hoặc thiết bị-tự động hóa tòa nhà, tiêu chuẩn PoE là chi tiết quyết định hai điều: lượng điện năng thực tế mà thiết bị nhận được và liệu thiết bị của bạn có hoạt động cùng nhau hay không.

• 802.3af (PoE)cấp nguồn cho các thiết bị có mức tiêu thụ điện năng thấp, lên tới 15,4 W tại cổng chuyển đổi.
• 802.3at (PoE+)bao gồm các thiết bị có công suất trung bình, lên tới 30 W mỗi cổng.
• 802.3bt (PoE++, còn được gọi là 4PPoE)xử lý các thiết bị có công suất cao-thông qua mức công suất Loại 3 và Loại 4, lên tới 90 W mỗi cổng.

Cái bạn cần bao gồm ba con số hoạt động cùng nhau: công suất tối đa mà thiết bị được cấp nguồn của bạn tiêu thụ,-đầu ra trên mỗi cổng của bộ chuyển mạch hoặc bộ chuyển đổi và tổng ngân sách PoE được chia sẻ trên tất cả các cổng. Gặp bất kỳ lỗi nào trong số đó và thiết bị khởi động ở chế độ xuống cấp, ngừng hoạt động khi đang tải hoặc không bao giờ bật nguồn.

802.3af so với 802.3at so với 802.3bt

Nếu bạn chỉ đọc một phần, hãy đọc phần này. Bảng dưới đây là cách nhanh nhất để so sánh tiêu chuẩn với loại năng lực và khối lượng công việc thông thường.

Hai con số xuất hiện cho mọi tiêu chuẩn đều có lý do: nguồn điện rời khỏi công tắc (PSE) cao hơn nguồn điện đến thiết bị (PD), vì một phần bị thất thoát dưới dạng nhiệt trong đồng. Khi bạn so sánh các thiết bị, cột PD là cột quan trọng. Giá trị nguồn được xác định theo tiêu chuẩn IEEE 802.3af, 802.3at và 802.3bt; cấu trúc lớp và trần PD 71,3 W cho Loại 4 tuân theoChương trình chứng nhận PoE của Liên minh Ethernet, kiểm tra khả năng tương tác của sản phẩm với các điều khoản đó.

Tiêu chuẩn PoE là gì?

PoE là viết tắt của Cấp nguồn qua Ethernet: cùng một-cáp xoắn đôi truyền dữ liệu và nguồn DC đến thiết bị được kết nối. Điều này rất hữu ích ở những nơi mà ổ cắm AC riêng biệt sẽ bất tiện hoặc tốn kém, chẳng hạn như trần nhà, tường bên ngoài, cổng hoặc cột camera. Bạn có thể thấy chiều rộng củanơi PoE được sử dụng trong cài đặt thực tế, từ giám sát đến phủ sóng không dây cho đến các thiết bị đầu cuối xây dựng thông minh.

Mỗi liên kết PoE có hai vai trò:

• Thiết bị cung cấp điện (PSE)cung cấp năng lượng. Đây thường là công tắc PoE hoặc bộ phun PoE.
• Thiết bị được cấp nguồn (PD)nhận nó. Các PD phổ biến bao gồm camera IP, điểm truy cập không dây, điện thoại VoIP,-đầu đọc điều khiển truy cập, hệ thống liên lạc nội bộ, cảm biến và một số máy khách tối thiểu.

Điểm khiến mọi người cảm thấy khó chịu: công suất được in trên cổng chuyển đổi là đầu ra PSE, không phải thứ đến thiết bị. Sau khi mất cáp, cổng PoE+ 30 W sẽ cung cấp khoảng 25,5 W cho PD. Khoảng cách đó chính xác là lý do tại sao tiêu chuẩn PoE công bố cả hai con số.

Các lớp PoE: Cách ánh xạ loại 1–4 tới lớp 0–8

Loại và lớp có liên quan nhưng khác nhau. cácKiểu(1 đến 4) cho bạn biết thế hệ tiêu chuẩn nào được áp dụng. cáclớp học(0 đến 8) là cách PSE và PD thương lượng lượng điện năng vừa đủ, do đó, một thiết bị-có mức tiêu thụ điện năng thấp sẽ không dành đủ ngân sách cho toàn bộ cổng.Các lớp PoE được xác định qua tám cấp độgắn với các tiêu chuẩn như sau.

Tại sao điều này lại quan trọng trong thực tế: khả năng phân loại là yếu tố cho phép chuyển đổi 24 cổng với tổng ngân sách khiêm tốn cung cấp năng lượng cho sự kết hợp giữa camera loại 2 và điểm truy cập loại 4 mà không bị cạn kiệt. Switch phân bổ mỗi cổng vào lớp đã thỏa thuận của nó thay vì dành công suất tối đa ở mọi nơi. Khi bạn định cỡ một hệ thống, hãy lập kế hoạch xung quanh loại mà mỗi thiết bị thực sự yêu cầu, chứ không phải số lượng cao nhất mà cổng có thể cung cấp về mặt lý thuyết.

802.3af PoE: Tốt nhất cho các thiết bị có nguồn điện thấp-

IEEE 802.3af là tiêu chuẩn chính thống ban đầu, cung cấp tới 15,4 W từ nguồn và khoảng 12,95 W cho thiết bị. Nó thoải mái bao gồm điện thoại VoIP, camera IP cố định trong nhà, đầu đọc điều khiển-truy cập đơn giản, cảm biến năng lượng thấp-và các điểm truy cập cơ bản.

Trường hợp 802.3af hết dung lượng là thời điểm thiết bị bổ sung tính năng ngốn pin. Điện thoại bàn đơn giản có thể hoạt động trên 802.3af nhưng cùng một mẫu điện thoại có màn hình video hoặc cổng sạc USB có thể cần PoE+. Tương tự như vậy, camera cố định trong nhà hoạt động trên 802.3af nhưng thêm bộ sưởi, đèn chiếu hồng ngoại hoặc động cơ thì ngân sách sẽ không còn nữa. Theo nguyên tắc chung dành cho người cài đặt: nếu một thiết bị có màn hình, bộ sưởi, động cơ hoặc nhiều đài, hãy coi như thiết bị đó đã vượt quá 802.3af.

802.3at PoE+: Đường cơ sở thực tế cho mạng hiện đại

IEEE 802.3at, hay PoE+, tăng gần gấp đôi công suất sử dụng so với 802.3af và đã trở thành mặc định hợp lý cho các hoạt động triển khai mới. Lý do rất cụ thể thay vì mang tính khát vọng: hầu hết các điểm truy cập hiện tại, đầu đọc kiểm soát truy cập video và camera có độ phân giải cao hơn-hiện có thể phân phối nhiều hơn 802.3af một cách an toàn, vì vậy PoE+ cung cấp khoảng trống giúp các thiết bị đó không bị thiếu điện.

PoE+ rất phù hợp với các điểm truy cập-băng tần kép và Wi{2}}Fi 6, camera an ninh với bộ tính năng phong phú hơn, điện thoại video và bảng điều khiển truy cập-. Tuy nhiên, nó vẫn có trần nhà. Một số điểm truy cập Wi-Fi 6E và Wi{10}}Fi 7 cao cấp, camera PTZ ngoài trời, màn hình lớn hơn và một số thiết bị tòa nhà nhất định cần 802.3bt để đạt được hiệu suất tối đa. Lượng điện năng thay đổi tùy theo kiểu máy và chế độ tính năng, vì vậy, đối với giao dịch mua bộ chuyển mạch mới phải kéo dài vài chu kỳ làm mới, hãy xác nhận xem các điểm truy cập trên lộ trình của bạn có vô hiệu hóa radio hoặc cổng USB khi chạy trên PoE hay không+.

802.3bt PoE++ (4PPoE): Loại 3 so với Loại 4

IEEE 802.3bt là-tiêu chuẩn năng lượng cao, được bán trên thị trường dưới dạng PoE++, 4PPoE hoặc PoE 4 cặp. Nó tồn tại cho các thiết bị chỉ cần nhiều hơn 802.3at có thể cung cấp và nó có hai cấp độ:

• Loại 3cung cấp tới 60 W tại nguồn và khoảng 51 W tại thiết bị.
• Loại 4cung cấp tới 90 W tại nguồn và khoảng 71,3 W tại thiết bị.

Thay đổi xác định là 802.3bt cấp nguồn trên cả bốn cặp xoắn, trong đó PoE trước đó sử dụng hai cặp. Việc trải rộng dòng điện trên bốn cặp là điều khiến công suất cao hơn trở nên thiết thực và giảm nhiệt độ mà việc phân phối hai cặp-cặp có thể gây ra ở các mức công suất này. Đó cũng là nguồn gốc của cái tên “PoE 4 cặp”.

Tải 802.3bt điển hình bao gồm nhiều-các điểm truy cập không dây-cao cấp và vô tuyến, camera PTZ, thiết bị ngoài trời có máy sưởi, đèn LED, bộ điều khiển tòa nhà-thông minh, bảng hiệu kỹ thuật số, máy khách mỏng và cổng IoT công nghiệp. Một cảnh báo dành cho người mua bộ chuyển mạch: nếu một thiết bị chỉ định 802.3bt, đừng cho rằng bộ chuyển mạch PoE+ sẽ hoạt động một cách lặng lẽ. Thiết bị có thể bật nguồn nhưng tắt các tính năng, khởi động lại khi tải đạt mức cao nhất hoặc hoạt động thất thường thay vì lỗi hoàn toàn.

PoE, PoE+, PoE++ và Đặt tên nhà cung cấp

Đặt tên là nơi mà hầu hết sự nhầm lẫn bắt đầu. Các tiêu chuẩn là IEEE 802.3af, 802.3at và 802.3bt, nhưng các trang sản phẩm có nhãn tiếp thị: PoE, PoE+, PoE++, 4PPoE, Ultra PoE, PoE công suất cao-, UPOE và các thuật ngữ tương tự của nhà cung cấp. Những điều này không được áp dụng nhất quán. "PoE{10}}" của một nhà sản xuất là 60 W Loại 3; của một cái khác là 90 W Loại 4. Một số sơ đồ độc quyền hoàn toàn không hoạt động giống như PoE dựa trên tiêu chuẩn{15}}, đây chính xác là vấn đề màChương trình chứng nhận PoE của Liên minh Ethernetđược tạo ra để giải quyết bằng cách dán nhãn các sản phẩm tương thích với tiêu chuẩn IEEE.

Để đưa ra quyết định mua hàng, hãy bỏ qua tên tiếp thị và thay vào đó hãy xác nhận bảy chi tiết sau:

• Chuẩn IEEE: 802.3af, 802.3at hoặc 802.3bt
• Loại PoE: Loại 1, 2, 3 hoặc 4
• Công suất đầu ra trên mỗi- cổng
• Tổng ngân sách PoE chuyển đổi
• Yêu cầu đầu vào của thiết bị được cấp nguồn
• Loại cáp và điều kiện lắp đặt
• Thiết bị mong đợi PoE chủ động hay PoE thụ động

PoE chủ động và PoE thụ động

PoE hoạt động là PoE dựa trên tiêu chuẩn. Trước khi cấp nguồn tối đa, nguồn sẽ bắt tay để xác nhận thiết bị PoE thực đã được kết nối. Cisco mô tả điều đó như thế nàobước phát hiện và phân loạihoạt động, bao gồm cả điện trở đặc trưng mà PSE tìm kiếm để nó không bao giờ cấp điện nhầm cho một thiết bị không-PoE.

PoE thụ động bỏ qua quá trình đàm phán đó và chỉ cần đặt một điện áp cố định, chẳng hạn như 24 V, 48 V hoặc 54 V, lên cáp. Vì không có sự bắt tay nên PoE thụ động không tự động tương thích với PoE PoE dựa trên tiêu chuẩn- và việc kết nối nguồn thụ động với thiết bị không phù hợp có thể làm hỏng thiết bị đó. Quy tắc kỹ thuật an toàn rất hẹp: trừ khi bảng dữ liệu thiết bị nêu rõ rằng nó chấp nhận PoE thụ động ở điện áp và sơ đồ chân chính xác đó, không kết nối thiết bị với nguồn thụ động.

Chế độ A so với Chế độ B và Cặp được hỗ trợ

PoE có thể cấp nguồn cho các cặp dây khác nhau bên trong cáp.Chế độ Agửi sức mạnh lên các cặp cũng mang dữ liệu;Chế độ Bsử dụng các cặp dự phòng trong Ethernet 10/100. Với PoE hoạt động dựa trên tiêu chuẩn-bạn hiếm khi chọn chế độ bằng tay vì PD tuân thủ được thiết kế để chấp nhận nguồn điện từ nguồn tuân thủ theo bất kỳ cách nào.

Trong đó Chế độ A và Chế độ B vẫn quan trọng là phần lộn xộn ở giữa: đọc thông số kỹ thuật của bộ chuyển đổi, khắc phục sự cố cho hai{0} cặp thiết bị cũ hơn và làm việc với PoE thụ động, trong đó phân cực và sơ đồ chân không được thỏa thuận cho bạn. Trên các liên kết gigabit hiện đại, tất cả bốn cặp đều mang dữ liệu và 802.3bt cũng sử dụng cả bốn cặp để cấp nguồn, đó là một lý do khác khiến nó được gọi là PoE 4 cặp. Các lỗi ở đây thường xuất hiện dưới dạng thiết bị cấp nguồn từ một công tắc chứ không phải từ một kim phun cụ thể, đó là chế độ hoặc sơ đồ chân không khớp chứ không phải là thiết bị bị lỗi.

Cách tính ngân sách nguồn PoE của bạn

Một switch có nhiều cổng PoE không nhất thiết phải cung cấp năng lượng tối đa cho tất cả chúng cùng một lúc. Tổng ngân sách PoE là một con số riêng biệt, nhỏ hơn so với "cổng × công suất tối đa" và đó là con số xác định số lượng thiết bị thực bạn có thể chạy.

Một công thức định cỡ khả thi là:

Ngân sách PoE yêu cầu ≈ (tổng công suất tiêu thụ của thiết bị) × (1 + khoảng trống)

Sử dụng khoảng trống 20–30% để hấp thụ sự xâm nhập khi cấp nguồn-, các cổng trong tương lai và sự giảm nhiệt trong giá đỡ ấm. Hai ví dụ hoạt động làm rõ sự khác biệt.

Ví dụ A, cỡ nhỏ:một bộ chuyển mạch PoE+ 16 cổng có tổng công suất 150 W, cung cấp cho 8 điểm truy cập với công suất 18 W mỗi điểm. Nhu cầu là 8 × 18 = 144 W so với ngân sách 150 W, chỉ còn khoảng 4% dự phòng. Nếu các AP đó tăng vọt khi khởi động, bộ chuyển mạch có thể từ chối cấp nguồn cho một số cổng hoặc kích hoạt khởi động lại.

Ví dụ B, có kích thước có khoảng không:tám AP 18 W tương tự được lên kế hoạch ở khoảng trống 25% cần 144 × 1.25 = 180 W, vì vậy, bạn chỉ định một bộ chuyển mạch có ngân sách PoE ít nhất là 180 W và các cổng có khả năng 802.3at{6}}.

Một bảng tính mua sắm đơn giản: liệt kê mọi PD và lượt rút xếp hạng của nó, cộng chúng lại, nhân với 1,2–1,3, sau đó xác nhận cả tổng ngân sách và loại-cổng trên công tắc mà bạn đang sử dụngchọn làm công tắc mạng của bạn. Tổng ngân sách và xếp hạng mỗi{1}}cổng là hai bước kiểm tra độc lập; vượt qua cái này không đảm bảo cái kia.

Cách chọn tiêu chuẩn PoE phù hợp

Một cách lặp lại để lựa chọn, theo thứ tự:

• Rút tối đa thiết bị.Bắt đầu từ bảng dữ liệu PD và tìm công suất tiêu chuẩn chính xác và công suất-trong trường hợp xấu nhất. “Hỗ trợ PoE” là chưa đủ; bạn cần loại và số lượng.
• Xếp hạng theo- cổng.Xác nhận mỗi cổng có thể cung cấp loại thiết bị đó. Cổng 802.3af sẽ không đáp ứng được camera 802.3at và cổng 802.3at có thể khiến điểm truy cập 802.3bt ở chế độ giảm.
• Tổng ngân sách.Thêm mọi thiết bị và áp dụng khoảng không gian từ phần trên.
• Tình trạng cáp.Tính đến chiều dài đường chạy, loại cáp và mật độ bó, những yếu tố này quan trọng hơn khi công suất tăng.
• Các chế độ tính năngKiểm tra xem thiết bị có cần thêm nguồn điện để bật máy sưởi, radio bổ sung hoặc cổng USB hay không.
• Mở rộng trong tương lai.Hãy chừa chỗ cho lần làm mới tiếp theo để bạn không phải-cáp lại sau hai năm.

Một ranh giới nữa đáng nói rõ: PoE thụ động và IEEE PoE chủ động không thể thay thế cho nhau. Nếu một thiết bị yêu cầu PoE thụ động 24 V, bộ chuyển mạch 802.3af/at thông thường sẽ không cấp nguồn cho thiết bị đó; nếu một thiết bị yêu cầu PoE hoạt động tiêu chuẩn thì bộ tiêm thụ động có thể không an toàn. Khi hai thế giới gặp nhau, hãy đi theo nguồn điện mà nhà sản xuất thiết bị khuyến nghị.

Tiêu chuẩn PoE so với loại thiết bị

Điểm khởi đầu thực tế theo loại thiết bị. Hãy coi nó như lần cắt đầu tiên, sau đó xác nhận dựa trên mô hình cụ thể, bởi vì một dòng sản phẩm có thể đáp ứng hai tiêu chuẩn tùy thuộc vào các tùy chọn.

Khoảng cách PoE, loại cáp và nhiệt

PoE dựa trên tiêu chuẩn- tuân theo cùng giới hạn kênh 100-mét như dữ liệu mà nó sử dụng. Trong khoảng đó, chất lượng cáp sẽ quyết định lượng điện năng còn lại trong quá trình chạy: cáp dài hơn hoặc mỏng hơn sẽ mất nhiều điện trở hơn, do đó, các đường liên kết nguồn-cao sẽ nhạy cảm hơn với các đường dây có công suất thấp.

Đối với các thiết bị -điện năng thấp cơ bản, hệ thống cáp có cấu trúc thông thường rất đơn giản và hầu hết các cài đặt đều đáp ứng được yêu cầu. Đối với 802,3bt ở 60 W hoặc 90 W, thước đo dây dẫn, loại cáp và kích thước của bó bắt đầu quan trọng vì dòng điện cao hơn có nghĩa là nhiều nhiệt hơn và nhiệt tệ nhất là ở giữa một bó lớn, được bó chặt bên trong ống dẫn. Đây là nơiCác loại cáp Ethernet từ Cat5e đến Cat8trở thành một lựa chọn thiết kế thực sự chứ không phải là một mặc định. Cat5e có thể mang PoE, bao gồm cả PoE có công suất-cao hơn trong thời gian ngắn,-thông gió tốt, nhưng đối với việc triển khai công suất-cao dày đặc, loại máy đo-nặng hơn chẳng hạn nhưcáp Cat6A được bảo vệmang lại nhiều biên nhiệt và khoảng trống hơn.

Trên các dự án-mật độ cao 802.3bt, hãy lập kế hoạch kích thước gói một cách có chủ ý và tuân theo các tiêu chuẩn cáp và mã địa phương có liên quan; bạn cũng có thểquản lý nhiệt độ bó cápvới bó lỏng hơn, luồng khí tốt hơn và nếu thích hợp, cáp được xếp hạng để sử dụng nguồn điện hạn chế. Sự tăng nhiệt độ trong một bó là một hàm số của tổng dòng điện và cách lắp đặt cáp chứ không phải của bất kỳ liên kết đơn lẻ nào.

Các lỗi tương thích PoE thường gặp

• Giả sử PoE+ luôn là đủ.Nhiều thiết bị hoạt động tốt trên PoE+, nhưng máy ảnh PTZ hiện đại, nhiều-điểm truy cập vô tuyến và thiết bị xây dựng{2}}thông minh có thể yêu cầu 802.3bt.
• Đếm cổng, không phải ngân sách.Bộ chuyển mạch 24 cổng có thể vẫn có tổng ngân sách hạn chế. Cộng nhu cầu kết hợp thực tế trước khi bạn tin tưởng vào số lượng cổng.
• Nhầm lẫn giữa nguồn PSE và nguồn PD.Cổng PoE+ 30 W không đưa 30 W vào thiết bị. So sánh với xếp hạng bên PD{4}}.
• Sử dụng PoE thụ động mà không cần kiểm tra điện áp.PoE thụ động phải phù hợp với điện áp và sơ đồ chân của thiết bị; sự kết hợp sai có thể phá hủy thiết bị.
• Bỏ qua sức mạnh dựa trên tính năng-.Một thiết bị có thể chạy trên PoE+ nhưng vẫn cần PoE{1}} để bật mọi đài và một chiếc máy ảnh hoạt động tốt trong thời tiết ôn hòa có thể cần nhiều hơn khi bộ sưởi của thiết bị hoạt động.

Ví dụ về lựa chọn PoE trên thế giới-thực tế

Mười hai điểm truy cập Wi{0}}Fi 6.Mỗi AP đạt đỉnh gần 22 W, do đó nhu cầu thiết bị là 12 × 22 = 264 W. Với khoảng không 25% tức là 330 W, do đó, bạn chọn bộ chuyển mạch 802.3at có ngân sách PoE ít nhất là 330 W. Trước khi đặt hàng, hãy xác nhận rằng không có AP nào cần 802.3bt để bật đài 5 GHz hoặc 6 GHz thứ hai; nếu có, hãy chuyển các cổng đó sang công tắc Loại 3. Kỷ luật tương tự được áp dụng khichọn điểm truy cập không dâyngay từ đầu.

Tám camera PTZ ngoài trời có máy sưởi và hồng ngoại.Chúng kết hợp một động cơ, đèn chiếu sáng và máy sưởi chỉ tiêu thụ khi trời lạnh, vì vậy-trong trường hợp xấu nhất, nguồn điện sẽ cao hơn nhiều so với PoE+. Chỉ định 802.3bt Loại 3 hoặc Loại 4 cho mỗi bảng dữ liệu máy ảnh và điều chỉnh ngân sách so với máy sưởi-trên hình chứ không phải số liệu thời tiết{6}} ôn hòa.

Triển khai điện thoại VoIP.Điện thoại di động tiêu chuẩn có-điện năng thấp nên thường chỉ cần chuyển đổi 802.3af cơ bản là đủ. Nếu điện thoại thêm màn hình video hoặc cổng USB, hãy xác minh xem chúng có chuyển sang PoE+ hay không trước khi bạn chỉ sử dụng phần cứng.

Tòa nhà thông minh và chiếu sáng.Các thiết bị chiếu sáng LED, cảm biến chiếm chỗ, thiết bị kiểm soát truy cập và tự động hóa có những nhu cầu khác nhau. Đối với những dự án này, hãy sớm đặt cả yêu cầu cho mỗi{1}}cổng và tổng ngân sách chuyển đổi trong thiết kế vì việc trang bị thêm công suất sau khi lắp đặt cáp là một lựa chọn tốn kém.

Phần kết luận

Việc chọn tiêu chuẩn PoE thực sự là một bài tập so khớp chứ không phải là một trò chơi đoán mò. Đọc loại yêu cầu của thiết bị và-công suất trong trường hợp xấu nhất, xác nhận cổng có thể cung cấp loại đó, cộng tổng ngân sách với khoảng trống và kiểm tra xem cáp có thể truyền nguồn trên khoảng cách liên quan. 802.3af xử lý các điểm cuối nguồn điện-thấp đơn giản, 802.3at là đường cơ sở thực tế cho hầu hết các mạng hiện tại và 802.3bt cấp nguồn cho thiết bị có yêu cầu cao: điểm truy cập-cao cấp, camera PTZ, hệ thống chiếu sáng và tự động hóa tòa nhà.

Thói quen duy nhất giúp ngăn ngừa hầu hết các sự cố tại hiện trường là thiết kế dựa trên yêu cầu nguồn điện thực tế của thiết bị và ngân sách thực tế, thay vì số lượng cổng trên công tắc hoặc tên tiếp thị trên hộp.