이더넷을 통한 전력 공급

 

 

포의 소개

 

 

PoE(Power over Ethernet)는 표준 네트워크 케이블을 통해 데이터와 함께 직류(DC) 전력을 안전하게 전송할 수 있는 기술입니다. 데이터와 전원은 모두 동일한 전선을 공유할 수 있으며, 각각은 독립적이며 서로 영향을 받지 않습니다. 이 튜토리얼에서는 PoE 기술에 대한 포괄적인 개요를 제공하고 광섬유 케이블을 사용하여 구리 네트워크 케이블의 100미터 거리 제한을 극복하는 방법을 설명합니다.

 

 

POE의 이점

 

 

PoE를 사용하면 어떤 이점이 있으며 네트워크 설계자가 이 기술을 사용하려는 이유는 무엇입니까?

PoE는 현재 교류(AC) 전원에 대한 액세스가 불편하거나 비용이 많이 들거나 공급이 불가능한 곳에 배포됩니다. PoE는 천장, 옥상, 가로등 기둥, 울타리, 파이프라인, 대중교통 경로 및 기타 방해가 되지 않는 위치에 있는 장치에 전원을 공급할 수 있습니다. UTP(Unshielded Twisted pair) 케이블을 통해 장비에 전원을 공급하면 각 장치에 전력을 공급하는 데 드는 비용이 제거됩니다.

 

PoE 기술에는 다음과 같은 장점이 있습니다.

유연성: LAN 케이블이 있는 곳이면 어디든 장치를 쉽게 이동할 수 있습니다. 전원 공급이 어려운 곳에 장치를 설치하십시오. 단순성: 최종 장치에 이더넷 케이블만 설치하십시오. 케이블 혼란을 최소화하고 공간을 절약합니다. 안전: 실외 애플리케이션에는 AC 전원이 필요하지 않습니다. 전기 건축 법규를 준수할 필요가 없습니다. 비용 절감: 전원 콘센트를 설치할 필요가 없습니다. 자격증을 갖춘 전기 기술자를 고용할 필요가 없습니다. 기능: 최종 장치를 원격으로 재설정할 수 있습니다.

PoE도 녹색입니다. 다음 발췌문은 스마트 빌딩과 에너지 효율성에 관한 것입니다.

스마트 빌딩은 IP 네트워크가 다양한 "플러그 로드" 장치에 PoE(Power-over-Ethernet)를 제공할 수 있는 곳입니다. PoE는 이러한 장치에 고전압 전원이 아닌 저전압을 공급할 뿐만 아니라 더 중요하게는 장치에 대한 전원을 제어하는 수단을 제공합니다. 그 결과 장치의 전력 소비가 줄어들고 전력 사용량이 감소하며 건물이 더욱 친환경적으로 변할 수 있습니다. 또한 PoE는 재료 사용을 줄여 장치에 전원 케이블을 제공할 필요가 없습니다.

 

대부분의 지지자들은 PoE가 장기적인 글로벌 DC 전원 케이블링 표준이 되어 관리가 어렵고 에너지를 낭비하며 설계가 부실하고 서지 및 전압 저하로 인한 손상에 쉽게 취약한 "벽 사마귀" 변환기를 대체할 것으로 기대합니다.

 

 

구리 케이블링 및 포트

 

 

PoE는 표준 네트워크 케이블링을 사용합니다. 이 네트워크 케이블 연결을 이더넷 케이블, 구리 네트워크 케이블, 카테고리 5 또는 6 케이블 및 UTP 케이블이라고 합니다. 이 케이블은 RJ-45 포트를 통해 네트워크 장치에 연결됩니다.

 

 

POE 장치

 

 

PSE(Power Sourcing Equipment)는 PoE 네트워크에 전원을 공급하거나 주입하는 장치입니다. PSE에는 엔드스팬과 미드스팬의 두 가지 유형이 있습니다. 이름에서 알 수 있듯이 엔드스팬은 링크 세그먼트의 끝에 위치하며 미드스팬은 링크 세그먼트의 중간에 위치합니다.

 

PD(Powered Device)는 PSE에서 전력을 끌어오는 장치입니다. PD의 한 예는 데스크톱 VoIP(Voice over IP) 전화입니다. 이 튜토리얼에는 PD의 예가 많이 있습니다.

 

엔드스팬 PoE 스위치는 PoE 기능이 내장된 이더넷 스위치이므로 데이터와 전원이 모두 UTP 케이블을 통해 전송됩니다.

 

PoE 엔드스팬

 

미드스팬 PoE 인젝터는 일반적으로 UTP 케이블을 따라 한 지점에 전원을 주입하는 2포트 장치입니다. 미드스팬은 PoE를 제공하지 않는 스위치에 연결된 PD에 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 미드스팬은 DC 전원을 케이블에 주입하고 데이터는 인젝터를 투명하게 통과합니다. 대부분의 미드스팬 인젝터에서는 100미터 거리 제한이 스위치부터 PD까지 전체 스팬에 적용됩니다.

 

PoE 미드스팬

 

참고: 유효한 PD(IEEE 표준에 따라)는 PSE에 전기 서명을 제공합니다. PSE는 전선을 통해 전력을 보내기 전에 이 전기적 신호를 찾습니다. 존재하지 않는 경우 PSE는 전선에 전원을 공급하지 않습니다. 그러나 PSE는 계속해서 데이터를 보냅니다.

 

Fiber-Mart의 관련 장치로는 PoE Media Converter와 PoE Switch가 있습니다.

 

 

IEEE POE 표준

 

 

2003년에 IEEE는 각 포트에 최대 15.4와트의 전력을 허용하는 802.3af PoE 표준을 승인했습니다. 2009년 후반에 IEEE는 PoE+로 알려진 802.3at PoE 표준을 비준했습니다. 802.3a t는 PD 공급업체가 802.3af에서 사용할 수 있는 15.4와트보다 더 많은 전력이 필요한 장치를 생산하기 시작했기 때문에 필요합니다. 802.3at를 사용하면 PD에 최대 25.5W의 전력을 공급할 수 있습니다. 802.3at는 802.3af와 역호환됩니다. PSE가 "at"이고 PD가 "af"이면 제대로 작동합니다. PSE는 PD가 "af"임을 인식하고 필요한 만큼만 전력을 공급합니다. 반대 상황은 작동하지 않습니다. 그러나 PSE가 "af"인 경우 "at" PD에 전원을 공급할 수 없습니다. 이러한 표준 이전에는 여러 장치 제조업체에서 자체적으로 PoE를 구현하고 있었습니다. 가장 일반적인 유형은 레거시 Cisco VoIP입니다.

 

참고: IEEE는 PoE 및 PoE+ 전력 수준을 지정했지만 비표준 개발이 있습니다.IEEE 사양을 벗어나는 전력 수준을 제공하는 얼음이 시장에 나와 있습니다.

 

PSE에서 공급되는 PoE 또는 PoE+ 전력 수준은 PD의 전력 요구 사항에 따라 달라집니다. 예를 들어, IEEE 802.3af 표준을 준수하는 PSE는 최대 15.4와트의 전력을 공급할 수 있지만 PD가 6와트만 필요한 IP 전화인 경우 PSE는 6와트의 PoE를 공급합니다.

 

 

UTP 케이블링을 통한 IEEE PoE 전원 공급 옵션

 

 

PoE는 UTP 케이블링의 4쌍의 전선에 연결되는 표준 RJ-45 포트의 8개 핀을 다양한 조합으로 사용하여 4가지 전원 옵션을 지원합니다.

 

IEEE 표준 기반: IEEE Alternative A(핀 1/2 및 3/6의 전원); IEEE 대안 B(핀 4/5 및 7/8의 전원).

 

IEEE PoE 표준은 대체 A 또는 대체 B의 두 가지 감지 및 전원 공급 모드를 지정합니다. 대체 A와 B는 모두 고속 이더넷 또는 기가비트 이더넷과 PoE 또는 PoE+를 지원합니다.

 

IEEE 표준을 준수하려면 PD는 대안 A와 대안 B를 모두 지원해야 하는 반면, PSE는 대안 A나 대안 B 중 하나 또는 둘 다를 지원할 수 있습니다.

 

다음 회로도 그림에 대한 범례:

 

PoE 라인

 

10/100BASE-T 대안 A: 10/100BASE-T 대안 A는 핀 1과 2에 양극 DC 전원을 주입하고 핀 3과 6에 음극 DC 전원을 주입합니다. 고속 이더넷에서는 이것들도 데이터 쌍이므로 데이터 전원은 동일한 전선을 공유합니다. 와이어의 "공유"는 원래 활성 전자 회로가 포함된 마이크를 작동하기 위해 마이크 케이블을 통해 DC 전력을 전송하는 방법으로 사용되었던 팬텀 파워(Phantom Power)라는 기술을 사용하여 수행됩니다.

 

PoE 10/100BASE-TA

 

10/100BASE-T 대안 B: 10/100BASE-T 대안 B는 핀 4와 5에 양극 DC 전원을 공급하고 핀 7과 8에 음극 DC 전원을 공급합니다. 고속 이더넷에서 이는 "예비" 쌍이므로 전류는 데이터와 전선을 공유하지 않으며 팬텀 파워도 없습니다.

 

PoE 10/100BASE-TB

 

1000BASE-T 대안 A: IEEE 1000BASE-T 대안 A는 핀 1과 2에 양극 DC 전원을 공급하고 핀 3과 6에 음극 DC 전원을 공급합니다. 기가비트 이더넷에서는 4개 쌍 모두 데이터를 전달하므로 팬텀 전원이 항상 필요합니다. 기가비트 PoE.

 

PoE 1000BASE-TA

 

1000BASE-T 대안 B: IEEE 대안 B는 핀 4와 5에 양극 DC 전원을 공급하고 핀 7과 8에 음극 DC 전원을 공급합니다.

 

PoE 1000BASE-TB

 

비표준 기반: 레거시 비IEEE는 2003년 802.3af 표준이 비준되기 전에 Cisco가 구현한 독점 감지 및 전원 공급 모드입니다. 이 모드는 DC 전원에 핀 4/5 및 7/8을 사용하지만 극성은 반대입니다. .

 

레거시 "대형 커패시터 감지"는 대체 A 및 B 전원 공급 모두에 사용할 수 있습니다. 레거시 VoIP 장치의 경우 "대형 커패시터 감지"는 일반적으로 대체 B(핀 4/5 및 7/8의 전원)이지만 감지 방법은 IEEE 표준을 따르지 않습니다. 대신 PSE는 PD에서 고유한 대용량 특성을 찾습니다. 해당 서명이 보이면 대안 B에 따라 전력을 적용합니다.

 

 

POE 및 PoE+ 지원 장치

 

 

PoE 및 PoE+를 사용하면 다양한 네트워크 장치에 전원을 공급할 수 있습니다.

 

802.3af 전원 장치:

IP 전화: VoIP(Voice over IP) 전화는 전 세계 기업에서 널리 채택되고 사용됩니다. 네트워크 장치이므로 PoE를 사용하여 네트워크 케이블을 통해 전원 및 음성 데이터를 끌어옵니다. 텔레프레즌스 비디오 전화 및 비디오 콘솔: 텔레프레즌스 및 원격 회의 애플리케이션에 사용되는 화상 회의 단말기는 PoE로 전원을 공급받을 수 있으며 고대역폭 연결이 필요합니다. IP 카메라: IP 네트워크 카메라는 카메라가 높고 접근하기 어려운 위치에 설치되는 보안, 감시 및 교통 모니터링 애플리케이션에 사용됩니다. IP 카메라는 제조(조립 라인, 제지 및 제재소 등) 및 식품 가공 분야의 품질 보증에도 사용됩니다. 이러한 애플리케이션은 기가비트 데이터 속도가 필요할 수 있는 고속, 고해상도 카메라를 활용할 수 있습니다. 무선 장치: 무선 기술은 응용 프로그램 및 배포 분야에서 성장하고 있습니다. 무선 LAN 및 WAN 액세스 포인트와 WiMAX 안테나는 천장과 옥상에 설치되기 때문에 일반적으로 PoE로 전원을 공급받습니다. RFID 네트워크는 PoE 전원 액세스 포인트도 사용합니다. 출입 통제 장치 및 배지 판독기: 기업, 병원, 공항 및 군사 시설과 같은 높은 보안 시설에서는 건물 출입을 제어하고 모니터링하기 위해 각 문에 전력이 필요한 도어 잠금 장치 및 배지 판독기 시스템을 활용합니다. IP 시계: PoE IP 시계는 이더넷 케이블을 통해 전원이 공급되므로 배터리나 AC 전원이 필요하지 않습니다. 모든 시계는 하나의 SNTP(Simple Network Time Protocol) 서버에 동기화되어 모든 시계에 걸쳐 정확하고 일관된 시간을 유지합니다. IP 시계는 정전 후 자동으로 재설정되고 일광 절약 시간제를 조정하여 인건비를 절약할 수도 있습니다. 메시징 및 디지털 간판 시스템: LED 간판은 버스 시간표, 지역 뉴스 또는 날씨 피드와 같은 일상적인 공지 사항을 표시하는 메시징 시스템의 기능을 합니다. LCD 디지털 간판은 다음을 표시할 수 있습니다.