Power over Ethernet (PoE)

PoE란 무엇인가요?

Power over Ethernet은 기존 Ethernet 네트워크의 도움으로 네트워크 케이블을 통해 전력을 전송하는 기술로, 네트워크 케이블을 통해 IP 엔드 장치(예: IP 전화기, AP, IP 카메라 등)에 데이터를 동시에 전송하고 전력을 공급합니다. PoE는 Power over LAN(PoL) 또는 Active Ethernet이라고도 합니다. Power over Ethernet(PoE) 기술의 표준화와 발전을 촉진하고, 전원 공급 장비와 수전 장비의 제조업체 간 호환성 문제를 해결하기 위해 IEEE 표준 위원회는 세 가지 PoE 표준인 IEEE 802.3af 표준, IEEE 802.3at 표준, IEEE 802.3bt 표준을 발표했습니다.

PoE 표준에 대한 자세한 설명

앞서 IEEE 표준 위원회가 전원 공급 장치와 전원 수급 장치의 제조업체 간 적응성 문제를 해결하기 위해 IEEE 802.3af 표준, IEEE 802.3at 표준, IEEE 802.3bt 표준이라는 세 가지 PoE 표준을 발표했을 것이라고 언급했습니다. 그렇다면 이 세 가지 표준의 차이점은 무엇일까요?

2003년 6월, IEEE 802.3 Working Group은 Ethernet 표준의 확장으로 IEEE 802.3af 표준을 개발했으며, 네트워크 전원 공급 전력, 송신 및 수신에 대한 상세한 규정을 포함했습니다. 예를 들어, IEEE 802.3af 표준은 PSE 장치가 포트당 최대 15.4W의 DC 전원을 제공해야 한다고 명시합니다.

케이블에서 일부 전력 손실이 발생하기 때문에 수신 장치에는 12.95W만 사용할 수 있었습니다. 2009년 10월, 고전력 단말기에 대한 수요에 부응하기 위해 IEEE 802.3at 표준이 탄생했습니다. IEEE 802.3at 표준은 802.3af 표준과의 호환성을 기반으로 새로운 수요를 충족하기 위해 최대 25.5W의 전력을 제공합니다.

2018년 9월, PoE 전원 공급 전력을 더욱 높이고 표준을 최적화하기 위해 IEEE 표준 위원회는 IEEE 802.3bt 표준을 발표했습니다. IEEE 802.3bt 표준은 전원 공급 용량을 더욱 개선하여 Type 3은 최대 51 W의 전원 공급 전력을 제공하고 Type 4는 최대 71.3 W를 제공합니다. IEEE 802.3bt 표준에는 802.3af 표준과 호환되는 2.5 W 표준 업데이트도 포함되어 최대 25.5 W의 전력을 제공합니다. 2.5GBASE-T, 5GBASE-T 및 10GBASE-T에 대한 지원도 포함되어 고성능 무선 액세스 포인트 및 감시 카메라와 같은 애플리케이션의 사용 범위를 확장합니다.

IEEE 802.3af 표준에 해당하는 전원 공급 기술은 일반적으로 PoE 전원 공급이라고 하며, IEEE 802.3at 표준에 해당하는 전원 공급 기술은 PoE+ 전원 공급이라고 하며, IEEE 802.3bt 표준에 해당하는 전원 공급 기술은 PoE++ 전원 공급 또는 4PPoE라고도 합니다. 

왜 PoE가 필요한가요?

IP 전화, 네트워크 비디오 감시 및 무선 Ethernet 장치가 더욱 널리 보급됨에 따라 Ethernet 자체를 통해 전원 지원을 제공해야 할 필요성이 점점 더 시급해지고 있습니다. 대부분의 경우 단말 장치는 DC 전원이 필요하며, 단말 장치는 일반적으로 높은 천장이나 실외에 설치되어 근처에서 적합한 전원 콘센트를 찾기 어렵고, 콘센트가 있더라도 단말 장치에 필요한 AC/DC 변환기를 배치하기가 어렵습니다. 또한 많은 대규모 LAN 애플리케이션에서 관리자는 여러 단말 장치를 동시에 관리해야 합니다. 이러한 장치는 전원 공급 위치의 제한으로 인해 통합 전원 공급과 통합 관리가 필요하며, 이는 전원 공급 관리를 크게 불편하게 만듭니다. Power over Ethernet은 바로 이 문제에 적합한 솔루션입니다.

PoE는 유선 Power over Ethernet 기술로, 네트워크 케이블을 사용해 데이터를 전송하는 동시에 DC 전원을 공급할 수 있어 IP 전화기, 무선 AP, 휴대용 기기 충전기, 카드 단말기, 카메라, 데이터 수집 장치 및 기타 단말기의 중앙 집중식 전원 공급에 대한 효과적인 솔루션입니다. PoE 전원 공급은 안정적이고 연결이 간단하며 표준화되어 있다는 장점이 있습니다:

신뢰성: PoE 장치는 여러 단말 장치에 동시에 전원을 공급할 수 있어 중앙 집중식 전원 공급과 전원 백업을 동시에 실현합니다.

간단한 연결: 단말 장비에는 외부 전원 공급 장치가 필요 없으며, 네트워크 케이블만 있으면 됩니다.

표준: 국제 표준을 준수하며 전 세계적으로 통일된 RJ45 전원 커넥터를 사용하여, 서로 다른 제조업체의 장비와 도킹할 수 있도록 보장합니다.

PoE는 어떻게 작동하나요?

아래 그림에 표시된 것처럼, PoE 전원 공급 시스템에는 다음 두 가지 장비 역할이 포함됩니다:

PSE (Power-sourcing Equipment): PoE 장치는 Ethernet을 통해 powered devices에 전력을 공급하며, 감지, 분석 및 지능형 전력 관리를 제공합니다. 예: PoE switches.

PD: 무선 AP, 휴대용 충전기, 카드 리더기, 카메라 등과 같은 전원 공급 장치입니다. IEEE 표준 준수 여부에 따라 PD는 표준 PD와 비표준 PD로 구분됩니다.

다음은 PoE 전원 공급 프로세스에 대한 설명입니다.

감지

PSE 장치는 포트에서 2~10V의 전압 펄스를 보내 케이블 끝에 연결된 PD가 표준 지원 전원 공급 장치인지 감지합니다. PD가 표준 장치임을 감지한 경우에만 다음 단계로 진행합니다.

PD 분류

많은 유형의 PD가 서로 다른 전원 공급을 필요로 하므로, 전원 공급 장치가 powered device를 올바르게 감지한 후에는 반대쪽 끝의 PD 장치 전력 등급을 감지해야 합니다.

PD를 감지한 후 PSE는 PD 장치를 분류하며, PSE는 15.5V~20.5V의 감지 전압(전류는 100mA 미만으로 제한)을 인가하고, PD 장치는 전력을 식별하기 위해 분류 저항을 라인에 직렬로 연결하며, PSE는 반환되는 특성 전류의 크기를 테스트하여 PD 장치가 어떤 분류에 속하는지 판단합니다.

전원 켜기

PSE가 표준 PD가 케이블 끝에 연결되어 있음을 감지하고 PD를 분류하면, PD에 전력 공급을 시작하여 44~57V DC를 출력합니다.

전원 공급 장치

PSE는 PD에 안정적이고 신뢰할 수 있는 DC 전압을 제공하며 PD 분류 결과에 따라 해당 전력 레벨을 출력합니다.

연결 해제

PD에 연결된 케이블이 분리되거나 사용자가 소프트웨어에서 스위치 포트의 PoE 전원 기능을 비활성화하면 PSE는 신속하게(일반적으로 30-40ms 이내) PD에 전원 공급을 중단합니다. PSE가 PD에 전원을 공급하는 전체 과정 중 언제든지 PD 장치가 단락되거나, PSE가 제공할 수 있는 전력보다 더 많은 전력을 소비하거나, 정격 전력보다 더 많은 전력을 소비하는 등의 경우 전체 전원 공급 과정이 중단되고 감지 과정의 첫 단계부터 다시 시작됩니다.