В статията ще намерите отговори на ключовите въпроси относно използването на захранване чрез PoE (Power over Ethernet). Обясняват се различията между стандартите, представена е информация за защита на устройствата от импулсни пренапрежения и за други полезни аспекти.
Какво е PoE?
PoE (Power over Ethernet) е технология за подаване на електрическа мощност към клиентското устройство през сплитена двойка от стандарт Ethernet (обикновено се използва кабел cat.5 с RJ45 конектори). Същият кабел се използва както за предаване на данни, така и за захранване на устройството.
Кои устройства се поддържат?
Като захранващи устройства могат да се използват:
- суичове,
- рутер,
- и друго мрежово оборудване.
Като клиентски устройства могат да се използват:
- проводни телефони,
- видеокамери,
- точки за достъп,
- различни сензори и друго периферно оборудване.
Съществуват също устройства за интеграция с оборудване, което не поддържа
PoE.
За какво е нужно това?
Както е писал поетът Владимир Маяковски: „Ако звездите светят, значи това е нужно на някого“. По-долу са изброени предимствата на използването на тази технология.
Свързване на устройства в труднодостъпни места
Например, на работното място на потребителя има само два контакта: за монитора и системния блок. Често тези изисквания произлизат не от грешка в планирането, а се диктуват от отраслови, регионални и други стандарти за ИТ-безопасност, противопожарна безопасност, охрана на труда и т.н.
Друг пример е, ако видеокамера или точка за достъп е закрепена под тавана, там е трудно да се протегне и захранващ кабел.
Управление на захранването
Втората полза е, че PoE позволява управление на устройството по захранване, например временно да се изключва, включва или да се извършва рестартиране (при зависване, актуализация или друга необходимост).
Това е удобно, ако се работи отдалеч, или когато устройствата са в труднодостъпни места.
Особено полезно е при работа с точки за достъп, които могат да бъдат на значително разстояние или дори скрити някъде над фалшивия таван.
Забележка. Практически всички съвременни точки за достъп от Zyxel поддържат PoE
включително новите модели с поддръжка на Wi-Fi 6: както най-„бюджетните“ така и по-напредналите и
Рисунка 1. Двуканална точка за достъп 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.
Оптимизиране на обслужването
Освен удобството при експлоатацията, използването на PoE позволява да се избегнат главоболията при закупуването и ремонта на адаптери за захранване, както и осигуряването на потребителите с контакти, например, чрез закупуването на PDU (по-просто казано, "разклонители"). По-малко компоненти — по-малко точки на отказ — по-малко обаждания в техническата поддръжка.
Електробезопасност
Каквото и да се говори, 220 волта — това е много. То удря болезнено, убива. А 57 волта, което е максималното за PoE — също е неприятно опасно, но не толкова. В някои организации, за да могат системните администратори да извършват работа и като електрици — е необходимо специално разрешение. Това всичко е регламентирано от същите отраслови и регионални стандарти. А с PoE — никога не са знаели за такова нещо. Слаботочната система — тя е и си остава слаботочна.
Естетика
Какво е нужно на техническия персонал в първо място? Само да работи. Но на някои особено напреднали "компании" им трябва и да изглежда "красиво". Например, за да не висят "излишни" кабели. Или всичко да е в един цвят. А PoE избавя от тези "излишни" проводници. Особено чувствителни към това са всякакъв вид проверяващи, комисии и "висшето ръководство".
Какви са минусите на PoE?
По-висока цена на устройствата
Наистина, цена е по-висока. Особено ако се избира по-или по-малко проверено оборудване, а не се разчита на "авось", купувайки "евтини NoName решения".
От друга страна, принципът "по-скъпото — значи по-добре" не работи винаги. Затова е смислено да се търси скъп бранд, само ако има допълнителни изисквания (има списък с "разрешено оборудване").
Но дори при висока цена на оборудването с PoE, цената му може да бъде значително по-ниска в сравнение с организацията "от нулата" за допълнителна разширена кабелна система за захранване на отдалечени устройства.
Падение на мощността
Когато се предава нисковолтов сигнали през тънки проводници, КПД-то, да кажем, не е много добро. Колкото по-далеч е от захранващото устройство, толкова по-малко електрическа мощност остава за захранване на потребителите. Останалото се губи в съпротивление и нагряване на проводниците. С локално захранване (не PoE) ситуацията е по-проста. Включихте адаптера в розетката и „енергията потече“...
Но подобни проблеми с разстоянието могат да бъдат решени чрез използване на специални комутатори с увеличена мощност на сигнала, например, серийните Zyxel [GS1300] () и .
Изисквания за квалификация на персонала
Да кажем, че макар приложението на PoE да не изисква дълбоки познания, все пак някои детайли
трябва да се усвоят. Информация по този въпрос може да се намери без особени усилия, но ако човек никога не е работил с тази технология, той ще се сблъска с известна разнородност и фрагментация на учебните материали.
Стандарти PoE
За начинаещи може да възникне известна обърканост. Съществуват 3 поколения
стандарти:
Първото поколение PoE (стандарт IEEE 802.3af) осигурява захранване до 15,4 Вт постоянен ток за всяко свързано устройство.
Второто поколение стандарт IEEE 802.3at, известно също като PoE+, може да осигури мощност до 30 Вт за всяко устройство. Този стандарт се използва за захранване на по-„гладни“ потребители, например, PTZ камери за наблюдение и безжични точки за достъп 11n.
За по-лесно възприемане основните различия са обобщени в таблица:
Параметри
PoE
PoE+
Напрежения на постоянен ток за захранваното устройство
от 36 до 57 V (номинално 48 V)
от 42,5 до 57 V
Напрежение, предоставяно от източника
от 44 до 57 V
от 50 до 57 V
Максимална мощност на PoE източника
15,4 Вт
30 Вт
Максимална мощност, получавана от PoE потребителя
12,95 Вт
25,50 Вт
Максимален ток
350 mA
600 mA
Максимално съпротивление на кабела
20 Ω (за cat.3)
12,5 Ω (за cat.5)
Класове захранване
0-3
0-4
Третото поколение е описано в стандарта IEEE 802.3bt.
Устройствата от третото поколение PoE позволяват осигуряване на електрическа мощност до 51 Вт по един кабел.
Забележка. За захранване на устройства с използване на технологии от стандарта IEEE 802.3bt се използват всички осем проводника на съвременния усукан кабел (кат. 5 и по-високо), докато за първите две поколения могат да бъдат използвани само четири.
Ако говорим за съвместимост, устройствата PoE са обратно съвместими — по-мощно захранващо устройство от стандарта 802.3bt може да се използва за по-старите PoE и PoE+ приемници (802.3af и 802.3at).
Терминология: End-span и Mid-Span
End-span — устройство, което осигурява подаване на електрическа енергия от началото на кабелната
линия.
Класически пример: комутатор за IP телефония осигурява захранване за малка мрежа от стационарни телефони в рамките на офиса.
Друг пример — система за видеонаблюдение в малък склад, където видеокамерите получават захранване от комутатора чрез PoE.
Обикновено в такива системи не са предвидени допълнителни устройства за усилване на захранващия сигнал.
Mid-span — когато захранващото устройство се свързва не от началото на кабелната линия, а допълнително между комутатора и крайните устройства. Например, захранване на видеокамера чрез инжектор, който се включва след комутатора в междинен кросов шкаф.
Още малко терминология:
- PSE (Power Source Equipment) — захранващо оборудване.
- PD (Powered Device) — захранвано устройство.
Може ли захранващото устройство да определи какво клиентско устройство е свързано: с PoE или без?
Ако става въпрос за End-span, например, за комутатор, всичко протича не просто, а много просто. Захранващият източник, например, комутатор с PoE портове, включва подаването на захранване за съответния порт само в случай, че свързаното устройство (например, точка за достъп) поддържа технологията PoE.
Как работи това?
- В началото се извършва проверка: поддържа ли клиентското устройство захранване чрез PoE. Подава се напрежение от 2,8 до 10 волта, определя се входното съпротивление. В случай, че получените резултати могат да се считат за задоволителни за захранване чрез PoE, захранващото устройство преминава към следващия етап.
- Захранващото устройство определя необходимата мощност за захранване на клиентското устройство, за да управлява тази мощност. В зависимост от нивото на потребление на устройствата им се определя клас: от 0 до 4.
Обаче, ако става въпрос за евтини устройства Mid-Span, свързващи се след обикновено мрежово оборудване (без PoE), нещата не изглеждат толкова добре. В такива случаи обикновено се подава постоянно захранване с фиксирани параметри, а проверка на: „Какво устройство се намира в другия край на линията?“ — не се извършва.
А какво да направим, когато трябва да свържем устройства без поддръжка на PoE, а не са предвидени контакти за адаптера на захранването?
За такива ситуации служи Passive PoE с използването на PoE сплитера.
В този случай източникът на захранване не запитва свързаното устройство и не съгласува мощността му. Захранването просто се подава по свободните проводници на витата двойка с помощта на PoE сплитера.
PoE сплитерът разделя постъпващия сигнал по витата двойка на данни и захранване (12V-24V). По този начин става възможно подаването на захранване и интегрирането в съществуващата инфраструктура на устройство без поддръжка на PoE. При този начин на свързване е нужно внимателно да се подбира мощността на захранващия източник и на приемника.
А ако е обратно? Необходимо ли е да свържем PD (клиентско устройство с PoE) към обикновено мрежово оборудване?
За захранване на клиентски устройства с PoE, може да се използва PoE инжектор, който е предназначен за подаване на допълнително електрическо захранване в мрежовия кабел.
PoE инжекторът има на входа RJ45 конектор и конектор за свързване с източника на захранване. На изхода има единствен RJ45 конектор с PoE.
PoE инжекторът приема стандартния мрежови сигнал и вкарва „инжекция“ на електрическата мощност в линията за мрежовото свързване, което позволява свързването на устройство с PoE на изхода.
Рисунка 2. Zyxel PoE инжектор
Какви са изискванията за кабела?
За свързване при захранване чрез PoE се използва витата двойка не по-ниска от cat.5e.
Важно. Проводниците трябва да са медни, а не покрити с мед, с диаметър не по-малко от 0,51 мм (24 AWG). Съпротивлението в проводниците не трябва да надвишава 9,38Ω/100 м.
Обикновено на практика не се препоръчва използването на кабели с дължина над 75м, макар че стандартите 802.3af и 802.3at посочват поддръжка на 100м. При Passive PoE практически препоръките са още по-песимистични — реалната дължина на кабела за нормална работа не трябва да надвишава 60м.
Обаче специални комутатори, например, управлявани могат да поддържат устройства на разстояние 250 м при скорост 10Mb/s.
Рис. 3. Илюстрация на работата на Разширен обхват.
Какво представляват защитите от импулсни пренапрежения (УЗИП)?
Във всяка дълга електрическа верига съществува заплаха от краткосрочни импулси, предизвикани от натрупване на заряд (увеличаване на разликата в потенциал — пренапрежение) с последващо разреждане. По-долу са изброени причините за възникване на кратки импулси на пренапрежение.
- Удар от мълния в близост до обекта, включително в мълниезащитни устройства, предизвиква електрически импулс и електромагнитни смущения, което създава индуктивно ЕДП в кабела.
- Натрупването на статично електричество, предизвикано от йонизация на въздуха и други външни явления, води до появата на импулси на статично напрежение, способни да повредят оборудването.
- Пренапреженията вследствие на комутации и превключвания на оборудването, например, преходи на патчкордове в крос, включване на допълнителни захранващи устройства, включване и изключване на мощна натовареност предизвикват преходни явления в електрическите вериги с рязък скок на напрежението, импулсен характер, което може да доведе до неизправност на оборудването.
Забележка. Поради редица причини: удар от мълния в близост до обекта по време на буря, както и йонизация на въздуха и натрупване на атмосферно електричество преди бурята, този вид защита понякога се нарича "грозозащита". Не трябва да се бърка този термин с термина "молниезащита"—т.е. защита от непосредствен удар на мълния.
За предотвратяване на подобни заплахи се използват устройства за защита от импулсни пренапрежения (УЗИП). Съществуват два варианта за защита (УЗИП): закупуване и инсталиране на външни устройства и интегриране на защита в устройства с PoE.
А напоследък отговор на въпроса: какви устройства да изберем?
Избор на захранващо устройство
Когато говорят за избор на източник на захранване за PoE, имат предвид end-span, и обикновено това е комутатор. Комутаторът е най-използваният вариант, те се прилагат и в IP телефония, и видеонаблюдение, и при монтиране на точки за достъп, и при разполагане на различни сензори за охранителни системи, контролери за СКУД и така нататък.
Тук е важно да се вземат предвид няколко фактора:
- Съвместимост отгоре надолу. Тоест, по-модерното устройство, което поддържа последния стандарт IEEE 802.3bt, може да се използва за свързване и захранване на по-стари устройства. Обратно, обаче — не.
- Разстояние на PD (захранвани устройства). Освен дължината, която е "тук и сега", е добре да помислим за бъдещето. Например, ако складовата площ ще се разширява или се планира преместване на офиса. По-добре е да предвидим известен резерв от характеристики "в перспектива".
- Управление на устройствата. Освен опцията "да се влезе" в комутатора и ръчно да се изключи-включи захранването, съществуват и други възможности за управление, например, за видеокамери.
- Защита от импулсни перенапрежения (УЗИП) и други вредни фактори.
Zyxel предлага комутатори, които отговарят на всички горепосочени изисквания. Това са модели от новата серия GS1350. Вече Тази серия първоначално бе позиционирана като Въпреки това, те без проблеми се използват и за други случаи, например, за захранване на телефони, точки за достъп и други устройства с PoE.
Рисунок 4. Специализиран управляем комутатор PoE GS1350-26HP.
Неуправляемите комутатори от серията също са добро решение. Подборка от специализирани комутатори на Zyxel може да се види на рисунка 5.
Рисунок 5. Моделната серия на управляеми и неуправляеми комутатори с поддръжка на PoE от Zyxel.
Избор на устройство-потребител
Обикновено при избора на крайни устройства се ориентират на техните потребителски характеристики, например, на качеството на картината при избора на видеокамера, на поддръжка на Wi-Fi стандартите при избор на точки за достъп и така нататък.
Обаче захранването също оказва влияние. Има смисъл да се вземат предвид следните фактори:
- Икономичност на устройството.
- Възможности за управление.
- Цена и качество.
Важно! Въпреки обявената съвместимост отгоре надолу, не трябва да разчитате на тази възможност на 100%. В един добър проект източникът на захранване и потребителите трябва да поддържат един стандарт, за предпочитане най-актуалния, да имат пълна съвместимост и да бъдат придобити с оглед на използването на новите технологии, например Wi-Fi 6. Преправянето на цял участък от инфраструктурата, гордо наричано „модернизация“, най-често излиза по-скъпо от някои допълнителни разходи на етапа на внедряване.
Полезни линкове
Точки за достъп Wi-Fi 6: ,
и
Специализирани управляеми превключватели от серията и неуправляеми на сайта Zyxel
Източник: habr.com
