В статия с популярен формат въпрос-отговор се описват ключовите моменти при използването на захранване чрез PoE (Power over Ethernet). Привеждат се разликите между стандартите, дава се информация за защитата на устройствата от импулси на пренапрежение и за други полезни неща.
Какво е PoE?
PoE (Power over Ethernet) — технология за подаване на електрическо захранване на клиентско устройство чрез усукана двойка стандарт Ethernet (обикновено се използва кабел cat.5 с RJ45 конектори). Същият кабел се използва и за предаване на данни и за захранване на устройството.
Кои устройства се поддържат?
Като захранващи устройства могат да се използват:
- суичове,
- рутери,
- и друго мрежово оборудване.
Като клиентски устройства могат да се използват:
- жични телефони,
- видеокамери,
- точки за достъп,
- различни сензори и друго периферно оборудване.
Съществуват също така устройства за интеграция с оборудване, което не поддържа
PoE.
За какво е необходимо 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.
Подключване на устройства на труднодостъпни места
Например, на работното място на потребителя са предвидени само две контакти: за монитора и системния блок. Често такива изисквания възникват не поради грешка в планирането, а са диктувани от индустриални, регионални и други стандарти за ИТ-сигурност, противопожарна безопасност, охрана на труда и така нататък.
Друг пример — ако видеокамера или точка за достъп е закрепена под тавана, там е трудно да се протегне и кабел за захранване.
Управление на захранването
Втората полза е, че PoE позволява управление на устройството чрез захранване, например временно изключване, включване или извършване на рестартиране (при блокиране, актуализиране или друга необходимост).
Това е удобно, когато се наложи работа отдалечено, или когато устройствата се намират на 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 нови модели с поддръжка на Wi-Fi 6: като най-бюджетните така и по-напреднали и
Фигура 1. Двуобхватна точка за достъп 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.
Оптимизация на обслужването
Освен удобството при експлоатация, приложението на PoE позволява да се избегне главоболие при закупуването и ремонта на адаптери за захранване, както и предоставянето на контакти на потребителите, например чрез закупуване на PDU (по-просто казано, "удължители-разклонители"). По-малко елементи — по-малко точки на отказ — по-малко обаждания в техническата поддръжка.
Електробезопасност
Каквото и да казват, 220 волта — това е много. Боли, убива. А 57 волта, което е максимумът за PoE — също е неприятно опасно, но не толкова. В някои организации, за да може системният администратор да изпълнява работа и на електротехник, е нужно специално разрешение. Всичко това се регулира от същите отраслови и регионални стандарти. А с PoE — нищо такова не е било известно. Слаботочната система е именно слаботочна.
Естетика
Какво е най-важното за техническия персонал? Просто да работи. Но на някои особено напреднали "партньори" им е нужно всичко да изглежда и "красиво". Например, да не виси "излишен" кабел. Или всичко да е в един и същи цвят. PoE се освобождава от тези "излишни" проводници. Особено чувствителни към това са различни проверяващи, комисии и "висшестоящи".
Какви недостатъци има PoE?
По-висока цена на устройствата
Наистина, цената е по-висока. Особено ако се закупува по-проверено оборудване, а не се разчита на "авось", купувайки "евтини NoName решения".
От друга страна, принципът "по-скъпо — значи по-добре" не винаги работи. Следователно, да се ловува за скъпа марка има смисъл само ако съществуват допълнителни изисквания (има списък с "разрешено оборудване").
Но дори при висока цена на оборудването с PoE, неговата цена може да бъде много по-ниска от цената на организацията "от нулата" за допълнителна разклонителна кабелна система за захранване на отдалечени устройства.
Падане на мощността
Когато предавате нисковолтовия сигнал по тънки проводници, ефективността на преобразуването, да речем така, не е много висока. Колкото по-далеч сте от захранващото устройство, толкова по-малко електрическа мощност остава за захранване на потребителите. Останалата част се губи в съпротивлението и нагряването на проводниците. С местно захранване (не PoE) ситуацията е по-лесна. Просто вкарвате блока за захранване в контакта и енергията потича...
Въпреки това, подобни проблеми с разстоянието могат да бъдат решени чрез използване на специализирани комутатори с увеличена мощност на сигнала, например, Zyxel серии [GS1300] () и .
Изисквания за квалификация на персонала
Да кажем така, въпреки че използването на PoE не изисква велики знания, някои детайли
трябва да се усвоят. Информация по този въпрос може да се намери без особени трудности, въпреки че, ако човек никога не е работил с тази технология, той ще се сблъска с известна разрозненост и фрагментация на учебния материал.
Стандарти PoE
За начинаещите може да възникне известна объркване. Съществуват 3 поколения
стандарт:
Първото поколение PoE (стандарт IEEE 802.3af) осигурява захранване до 15,4 W постоянен ток за всяко свързано устройство.
Второто поколение, стандарт IEEE 802.3at, известно също като PoE+, може да предостави мощност до 30 W за всяко устройство. Този стандарт се използва за захранване на по "гладни" потребители, например, камери за видеонаблюдение Pan-Tilt-Zoom (PTZ) и безжични точки за достъп 11n.
За улеснение на възприятието основните различия са събрани в таблица:
Параметри
PoE
PoE+
Постоянни напрежения на захранваното устройство
от 36 до 57 V (но помен 48V)
от 42,5 до 57 V
Напряжение, предоставяно от източника
от 44 до 57 V
от 50 до 57 V
Максимална мощност на PoE източника
15,4 W
30 W
Максимална мощност, получавана от PoE потребителя
12,95 W
25,50 W
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 от стандарта IEEE 802.3bt.
Устройствата от третото поколение PoE позволяват осигуряване на електрическа мощност до 51 W по един кабел.
Бележка. За захранване на устройства с помощта на технологии от стандарта IEEE 802.3bt се използват всичките осем проводника на кабела на съвременната витата двойка (кат. 5 и по-високи), докато за първите две поколения могат да се използват само четири.
Когато става въпрос за съвместимост, PoE устройствата са обратно съвместими - по-мощно захранващо устройство по стандарт 802.3bt може да се използва за по-стари PoE и PoE+ потребители (802.3af и 802.3at).
Терминология: End-span и Mid-Span
End-span — устройство, осигуряващо захранване от началото на кабелната
линия.
Класически пример: IP телефонен комутатор осигурява захранване на малка мрежа от стационарни телефони в 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 не се свързва от началото на кабелната линия, а дополнително между комутатора и крайното устройство. Например, захранването на видеокамера чрез инжектор, който се включва след комутатора в междинно кросово табло.
Още малко терминология:
- PSE (Power Source Equipment) — захранващо оборудване.
- PD (Powered Device) — захранвано устройство.
Може ли захранващото устройство да разбере какво клиентско устройство е свързано: с PoE или без?
Що се отнася до End-span, например, за комутатор, всичко става не просто, а много просто. Захранващият източник, например, комутатор с PoE портове, включва захранване за даден порт само ако 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 признаят за удовлетворителни за захранване чрез PoE, захранващото устройство преминава към следващия етап.
- Захранващото устройство определя необходимата мощност за захранване на клиентското устройство, за последващо управление на тази мощност. В зависимост от нивото на потребление на устройствата им се присвоява клас: от 0 до 4.
Въпреки че говорят за евтини Mid-Span устройства, включени след обикновено мрежово оборудване (без PoE), нещата не стоят толкова добре. В такива случаи обикновено се подава постоянно захранване с фиксирани параметри, а проверката на: "Какво устройство е на другия край на линията?" не се извършва.
А какво да правим, когато трябва да свържем устройства без поддръжка на PoE, а контакти за адаптер за захранване не са предвидени?
За такива ситуации служи Passive PoE с използване на PoE сплитер.
В този случай източникът на захранване не запитва свързаното устройство и не координира неговата мощност. Захранването просто се подава по свободните проводници на витата двойка чрез PoE сплитер.
PoE сплитер разделя постъпващия сигнал по витата двойка на данни и захранване (12В-24В). По този начин става възможно подаването на захранване и интегрирането на съществуващо устройство без поддръжка на PoE. При този начин на свързване е необходимо внимателно да се подбира мощността на захранването и потребителя му.
А ако е обратно? Необходимо е да свържете PD (клиентско устройство с PoE) към обикновено мрежово оборудване?
За захранване на клиентски устройства с PoE можете да използвате PoE инжектор, който е предназначен за подаване на допълнително електрическо захранване в мрежовия кабел.
PoE инжекторът има входен RJ45 конектор и конектор за свързване към източник на захранване. На изхода има единствен RJ45 конектор с PoE.
PoE инжекторът приема стандартен мрежов сигнал и въвежда „инжекция“ на електрическото захранване в линията за мрежово свързване, което позволява свързването на устройство с PoE на изхода.
Фигура 2. Zyxel PoE инжектор
Какви са изискванията към кабела?
За свързване при захранване чрез PoE се използва витата двойка не по-ниска от cat.5e.
Важно. Проводниците трябва да бъдат медни, а не покрити с мед, с минимален диаметър от 0,51 мм (24 AWG). Съпротивлението в проводниците не трябва да надвишава 9,38Ом/100 м.
Обикновено на практика се препоръчва да не се използват кабели с дължина над 75м, макар че стандартите 802.3af и 802.3at говорят за поддръжка на 100м. В случая с Passive PoE практическите препоръки са дори по-песимистични — действителната дължина на кабела за нормална работа не трябва да надвишава 60м.
Въпреки това специализирани комутатори, например, управлявани могат да поддържа устройства на разстояние 250м при скорост 10Mb/s.
Рисунок 3. Илюстрация на работата на Разширен обхват.
Какво са защитите от импулсни пренапрежения (УЗИП)?
В всяка дълга електрическа верига съществува заплаха от краткосрочни импулси, предизвикани от натрупване на заряд (увеличаване на разликата в потенцията — пренапрежение) с последващо разреждане. По-долу са посочени причините за възникване на кратки импулси на пренапрежение.
- Удар от мълния в близост до обекта, включително в мълниезащита, предизвиква електрически импулс и електромагнитно смущение, което създава наведена ЕДС 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.
- Пренапрежения, предизвикани от превключвания и превключвания на оборудване, например, превключване на патчкордове в кросова свързаност, включване на допълнителни захранващи устройства, включване и изключване на мощни натоварвания, водят до възникване на преходни процеси в електрическите вериги с резки скокове на напрежението импулсен характер, което може да доведе до повреда на оборудването.
Забележка. Поради редица причини: удар от мълния в близост до обекта по време на гроза, както и йонизация на въздуха и натрупване на атмосферно електричество преди буря, този вид защита понякога се нарича "грозозащита". Не бива да се бърка този термин с термина "молниезащита" — т.е. с защита от непосредствен удар от 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 вграждане на защита в устройства с PoE.
Накрая, отговор на въпроса: какви устройства да изберем?
Избор на захранващо устройство
Когато става въпрос за избор на устройство-източник за захранване на PoE, се има предвид end-span, и обикновено това е комутатор. Комутаторът е най-използваният вариант, те се използват и в IP телефония, и видеонаблюдение, и при разполагане на точки за достъп, и при поставяне на различни датчици на охранителни системи, контролери на СКУД и т.н.
Тук е важно да се вземат предвид няколко фактора:
- Съвместимост отгоре надолу. Тоест, по-ново 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", трябва да се замислим за бъдещето. Например, ако складовото пространство ще се разширява или ако е предвидено преместване на офиса. По-добре е да предвидим известен запас на характеристиките "за в бъдеще".
- Управление на устройствата. Освен варианта "влизане" в комутатора и ръчно включване-изключване на захранването, съществуват и други възможности за управление, например, за видеокамери.
- Защита от импулсни пренапрежения (УЗИП) и други вредни фактори.
Zyxel предлага комутатори, които отговарят на всички горепосочени изисквания. Това са моделите от новата серия GS1350. Ние вече Тази серия първоначално е позиционирана като Въпреки това, те могат да се използват без проблеми 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. Подборката от специализирани комутатори на Zyxel може да бъде видяна 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 по тяхната потребителска характеристика, например, качеството на изображението при избор на видеокамера, поддръжката на Wi-Fi стандарти при избор на точки за достъп и така нататък.
Въпреки това, електрическото захранване също оказва влияние. Има смисъл да се вземат предвид следните фактори:
- Икономичност на устройството.
- Възможности за управление.
- Цена и качество.
Важно! Въпреки обявената съвместимост, не трябва на 100% да се разчита на тази възможност. В добър проект захранващото устройство и потребителите трябва да поддържат един стандарт, за предпочитане най-актуалния, да имат пълна съвместимост и да се закупуват с оглед на използването на нови технологии, например Wi-Fi 6. Преработката на цял фрагмент от инфраструктурата, гордо наречена "модернизация", често излиза по-скъпо от някои допълнителни разходи на етапа на внедряване.
Полезни връзки
Точки за достъп Wi-Fi 6: ,
и
Специални управлявани суичове от серията и неуправлявани на сайта на Zyxel
Източник: habr.com
