Artiklen præsenterer de centrale punkter ved brugen af strøm via PoE (Power over Ethernet) i et populært spørgsmål-og-svar-format. Den beskriver forskellene mellem standarderne, giver information om beskyttelse af enheder mod spændingstop og andre nyttige oplysninger.
Hvad er PoE?
PoE (Power over Ethernet) er en teknologi til at levere elektrisk strøm til en klientenhed via tvistet par standard Ethernet (normalt anvendes cat.5 kabel med RJ45 stik). Den samme kabel anvendes til både dataoverførsel og strømforsyning til enheden.
Hvilke enheder understøttes?
Som strømkilder kan der anvendes:
- switches,
- routere,
- og andet netværksudstyr.
Som klientenheder kan der anvendes:
- kablede telefoner,
- videoovervågningskameraer,
- adgangspunkter,
- forskellige sensorer og andet perifert udstyr.
Der findes også enheder til integration med udstyr, der ikke understøtter
PoE.
Hvorfor er dette nødvendigt?
Som digteren Vladimir Mayakovsky sagde: "Hvis stjernerne lyser, er det fordi nogen har brug for dem." Nedenfor er fordelene ved brugen af denne teknologi.
Tilslutning af enheder på utilgængelige steder
For eksempel, på brugerens arbejdsplads er der kun to stikkontakter: til skærmen og systemblokken. Ofte opstår sådanne krav ikke på grund af planlægningsfejl, men dikteres af branchens, regionens og andre standarder for IT-sikkerhed, brandsikkerhed, arbejdsmiljø og lignende.
Et andet eksempel er, hvis et videoovervågningskamera eller adgangspunkt er monteret under loftet, vil det være svært at trække en strømkabel dertil.
Strømstyring
Den anden fordel er, at PoE muliggør styring af enhedens strømforsyning; for eksempel kan man midlertidigt slukke, tænde eller genstarte (ved fastfrysning, opdatering eller anden nødvendighed).
Dette er praktisk, hvis man skal arbejde eksternt, eller når enhederne befinder sig på utilgængelige steder.
Især nyttigt ved arbejde med adgangspunkter, som kan befinde sig i betydelig afstand eller overhovedet skjult et sted ovenfor et falsk loft.
Bemærk. Næsten alle moderne adgangspunkter fra Zyxel understøtter PoE
herunder nye modeller med støtte for Wi-Fi 6: herunder de mest "budgetvenlige" såvel som mere avancerede og
Figur 1. To-bånds adgangspunkt 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.
Forenkling af vedligeholdelse
Udover brugervenlighed gør brugen af PoE det muligt at fjerne hovedpinen ved indkøb og reparation af strømforsyningsadaptere samt at sørge for, at brugerne har stikkontakter ved eventuelt at købe PDU (for at sige det enkelt, "forlængerledninger"). Færre enheder — færre fejlpunkter — færre opkald til teknisk support.
Elektrisk sikkerhed
Uanset hvad man siger, så er 220 Volt meget. Det gør ondt, det kan dræbe. Men 57 volt, som er maximum for PoE — er også ubehageligt farligt, men ikke på samme måde. I nogle organisationer kræves der særligt tilladelse for, at systemadministratoren også skal udføre elektrikerarbejde. Dette reguleres af de samme branche- og regionale standarder. Og med PoE har man aldrig haft noget som helst tidligere. Lav spænding — det er netop lav spænding.
Æstetik
Hvad behøver den tekniske personale først og fremmest? Bare det virker. Men for nogle særligt avancerede "kammerater" er det nødvendigt, at det også er "smukt". For eksempel, at "overflødige" kabler ikke hænger ned. Eller at alt er i samme farve. PoE fjerner disse "overflødige" ledninger. Særligt følsomme over for dette er forskellige slags tilsynsfolk, kommissioner og "det store lederskab".
Hvilke ulemper er der ved PoE?
En højere pris på enheder
Ja, det koster mere. Især hvis man vælger mere eller mindre pålidelige enheder i stedet for at stole på "heldet", når man køber "billige NoName løsninger".
På den anden side fungerer princippet "det dyre er bedre" ikke altid. Derfor giver det mening at jage dyre mærker kun hvis der er ekstra krav (der er en liste over "godkendte enheder").
Men selv ved højere priser på PoE-udstyr kan dets samlede pris være betydeligt lavere end at opbygge et helt nyt, omfattende kablingssystem til strømforsyning af fjernbetjente enheder.
Strømfald
Når man sender et lavspændingssignal gennem tynde ledninger, vil effektiviteten ikke være særlig god. Jo længere væk man er fra strømkilden, desto mindre elektrisk effekt vil være tilbage til at forsyne forbrugerne. Resten går tabt på modstand og opvarmning af ledningerne. Med lokal strømforsyning (ikke PoE) er det lettere. Man stikker strømforsyningen i stikkontakten, og så er energien klar…
Dog kan sådanne afstandsproblemer løses ved hjælp af specielle switches med øget signalstyrke, for eksempel Zyxel-serien [GS1300] () og .
Krav til medarbejdernes kvalifikationer
Selvom anvendelse af PoE ikke kræver store færdigheder, er der nogle detaljer
man skal have styr på. Oplysninger om dette emne kan findes uden større besvær, men hvis en person aldrig har arbejdet med denne teknologi, vil han møde en vis grad af fragmentering og usammenhæng i læringsmaterialet.
PoE-standarder
For nybegyndere kan der opstå en vis forvirring. Der findes 3 generationer
af standarden:
Den første generation PoE (standard IEEE 802.3af) leverer op til 15,4 W jævnstrøm til hvert tilsluttet apparat.
Den anden generation, standard IEEE 802.3at, også kaldet PoE+, kan levere op til 30 W til hvert apparat. Denne standard bruges til at forsyne mere 'kravende' forbrugere, såsom Pan-Tilt-Zoom (PTZ) overvågningskameraer og trådløse adgangspunkter 11n.
For at gøre det lettere at forstå, er hovedforskellene sammenfattet i tabellen:
Parametre
PoE
PoE+
Jævnspænding på det forsynede apparat
fra 36 til 57 V (nominal 48V)
fra 42,5 til 57 V
Udgangsspenning fra kilden
fra 44 til 57 V
fra 50 til 57 V
Maksimal PoE-strøm fra kilden
15,4 W
30 W
Maksimal strøm, modtaget af PoE-forbrugeren
12,95 W
25,50 W
Maksimal strøm
350 mA
600 mA
Maksimal modstand i kablet
20 Ω (for cat.3)
12,5 Ω (for cat.5)
Strømklasser
0-3
0-4
Den tredje generation er beskrevet af standarden IEEE 802.3bt.
Enheder fra tredje generation af PoE tillader at levere strøm op til 51 W gennem et enkelt kabel.
Bemærkning. Til forsygning af enheder med teknologier fra standarden IEEE 802.3bt anvendes alle otte ledere i moderne tvistet par kabler (cat. 5 og højere), mens der for de første to generationer kun kan benyttes fire.
Når det kommer til kompatibilitet, er PoE-enheder bagudkompatible – en mere kraftfuld strømkilde i standarden 802.3bt kan bruges til ældre PoE- og PoE+-forbrugere (802.3af og 802.3at).
Terminologi: End-span og Mid-Span
End-span – en enhed, der leverer strøm fra begyndelsen af kabel
linjen.
Et klassisk eksempel: en IP-telefon switch leverer strøm til et lille netværk af stationære telefoner inden for et kontor.
Et andet eksempel er et videoovervågningssystem på et lille lager, hvor videokameraer får strøm fra switchen via PoE.
Normalt foreslås der ikke yderligere enheder til at forstærke strømforsyningssignalet i sådanne systemer.
Mid-span – når strømkilden tilsluttes ikke fra begyndelsen af kabelrækken, men ekstra mellem switchen og den endelige enhed. For eksempel leveres strøm til videokameraet via en injector, der tilsluttes efter switchen i et mellemliggende krydsfelt.
Lidt mere terminologi:
- PSE (Power Source Equipment) – strømkildeudstyr.
- PD (Powered Device) – strømforsynede enhed.
Kan strømkilden forstå, hvilket klientenhed der er tilsluttet: med PoE eller uden?
Når det gælder End-span, for eksempel en switch, sker alt ikke blot simpelt, men meget simpelt. Strømkilden, såsom en switch med PoE-porte, aktiverer strømforsyningen til denne port kun, hvis den tilsluttede enhed (for eksempel en adgangsplatform) understøtter PoE-teknologien.
Hvordan fungerer det?
- I starten udføres der en kontrol: understøtter klientenheden strømforsyning via PoE? Der leveres spænding fra 2,8 til 10 volt, og den indgående modstand bestemmes. I tilfælde af, at de opnåede resultater kan betragtes som tilfredsstillende til strømforsyning via PoE, går strømkilden videre til næste trin.
- Strømkilden bestemmer den nødvendige effekt til at forsyne klientenheden, for derefter at kunne styre denne effekt. Afhængigt af forbrugsniveauet tildeles enhederne en klasse: fra 0 til 4.
Men hvis vi taler om billige Mid-Span-enheder, der tilsluttes efter almindeligt netværksudstyr (uden PoE), er situationen ikke så lyserød. I sådanne tilfælde tilføres der normalt konstant strøm med faste parametre, og der foretages ikke en kontrol af: "Hvilket udstyr er i den anden ende af linjen?"
Hvad gør man, når man skal tilslutte enheder uden PoE-support, og der ikke er stikkontakter til strømadapteren?
Til sådanne situationer findes der Passive PoE ved hjælp af en PoE-splitter.
I dette tilfælde spørger strømkilden ikke det tilsluttede udstyr og koordinerer ikke dens effekt. Strømmen leveres simpelthen gennem de frie ledere i tvistet par ved hjælp af en PoE-splitter.
PoE-splitteren opdeler det indkommende signal i data og strøm (12V-24V). På denne måde bliver det muligt at levere strøm og integrere et udstyr uden PoE-support i den eksisterende infrastruktur. Ved denne tilslutningsmetode er det nødvendigt at vælge strømforsyningens effekt nøje samt dens forbruger.
Og hvad hvis omvendt? Skal man tilslutte PD (klientudstyr med PoE) til almindeligt netværksudstyr?
For at forsyne klientudstyr med PoE kan man bruge en PoE-injektor, som er designet til at levere ekstra strøm til netværkskablet.
PoE-injektoren har en RJ45-port til indgang og en port til tilslutning til strømkilden. Den har kun én RJ45-port med PoE ved udgangen.
PoE-injektoren modtager det standard netværkssignal og tilføjer "injektionen" af strøm til linjen for netværksforbindelsen, hvilket gør det muligt at tilslutte et udstyr med PoE ved udgangen.
Figur 2. Zyxel PoE-injektor
Hvilke krav er der til kablet?
Til tilslutning med strømforsyning gennem PoE anvendes tvistet par mindst cat.5e.
Det er vigtigt. Lederne skal være af kobber og ikke forkobret, med en tykkelse på mindst 0,51 mm (24 AWG). Modstanden i lederne må ikke overstige 9,38Ω/100 m.
I praksis anbefales det normalt ikke at bruge kabler længere end 75m, selvom standarderne 802.3af og 802.3at angiver støtte til 100m. I tilfældet med Passive PoE er de praktiske anbefalinger endnu mere pessimistiske — den reelle kabellængde for normal drift bør ikke overstige 60m.
Dog er der specielle switches, for eksempel administrerede kan understøtte enheder på en afstand af 250m ved en hastighed på 10Mb/s.
Figur 3. Illustration af Extended Range.
Hvad er overspændingsbeskyttelse (SPD)?
I enhver lang elektrisk kreds er der en risiko for kortvarige impulser, der forårsages af ladningsakkumulation (stigning af potentialeforskellen — overspænding) efterfulgt af udladning. Nedenfor er årsagerne til kortvarige overspændingsimpulser.
- Lynnedslag i nærheden af objektet, herunder i lynafledere, forårsager elektriske impulser og elektromagnetisk forstyrrelse, hvilket skaber induceret EMF i kablet.
- Akkumulation af statisk elektricitet, forårsaget af ionisering af luften og andre eksterne fænomener, fører til impulser af statisk spænding, der kan beskadige udstyret.
- Overspændinger som følge af omskiftninger og omstillinger af udstyr, for eksempel omskiftning af patchkabler i crossboxen, tilslutning af yderligere strømforsyninger, samt til- og frakobling af høj belastning, kan føre til overgangsprocesser i de elektriske kredse med pludselige spændingsspring af impulskarakter, hvilket kan medføre, at udstyret svigter.
Bemærk. Af forskellige grunde: lynnedslag i nærheden af objektet under en storm samt ionisering af luften og akkumulering af atmosfærisk elektricitet før stormen kaldes denne type beskyttelse undertiden 'lynbeskyttelse'. Det skal ikke forveksles med termen 'lynafledning', som refererer til beskyttelse mod direkte lynnedslag.
For at forhindre sådanne trusler anvendes enheder til overspændingsbeskyttelse (SPD). Der findes to varianter af beskyttelse (SPD): køb og installation af eksterne enheder, samt integrering af beskyttelse i PoE-enheder.
Og til slut et svar på spørgsmålet: hvilke enheder skal man vælge?
Valg af strømforsyningsenhed
Når man taler om valg af kilde-enhed til PoE-strømforsyning, menes der end-span, og normalt er dette en switch. Switches er den mest anvendte løsning; de anvendes i IP-telefoner, vide overvågning, til opsætning af adgangspunkter, samt i placering af forskellige sikkerhedssensorer, adgangskontrolsystemer mv.
Det er vigtigt at tage hensyn til flere faktorer:
- Kompatibilitet fra top til bund. Det vil sige, at en nyere enhed, der understøtter den seneste standard IEEE 802.3bt, kan bruges til at tilslutte og forsyne ældre enheder. Omvendt kan det ikke lade sig gøre.
- Afstand til PD (forsynede enheder). Udover den nuværende længde, er det værd at tænke på fremtiden. For eksempel, hvis lagerområdet skal udvides, eller der er planlagt en kontorflytning. Det er bedst at indregne en vis margin i specifikationerne 'til fremtidig brug'.
- Enhedsstyring. Udover muligheden for at 'logge ind' på switchen og manuelt tænde/slukke for strømmen, findes der også andre muligheder for styring, for eksempel til videokameraer.
- Beskyttelse mod overspænding (UZI) og andre skadelige faktorer.
Zyxel har switches, der opfylder alle de nævnte krav. Dette er modeller fra den nye serie GS1350. Vi har allerede Denne serie blev oprindeligt præsenteret som Men de kan uden problemer også anvendes til andre tilfælde, for eksempel til at forsyne telefoner, adgangspunkter og andre enheder med PoE.
Figur 4. Specialiseret styret PoE-switch GS1350-26HP.
Ustyrede switches fra serien er også et glimrende valg. Et udvalg af specialiserede switches fra Zyxel kan ses i figur 5.
Figur 5. Modeludvalg af styrede og ustyrede switches med PoE-understøttelse fra Zyxel.
Valg af forbrugsenhed
Normalt orienterer man sig efter forbrugsenhedernes egenskaber, for eksempel billedkvaliteten ved valg af videokamera, understøttelse af Wi-Fi-standarder ved valg af adgangspunkter og så videre.
Men strømforsyning påvirker også valget. Det giver mening at tage følgende faktorer i betragtning:
- Energibesparelse ved enheden.
- Styringsmuligheder.
- Pris og kvalitet.
Vigtigt! Selvom den angivne kompatibilitet er opadgående, bør man ikke 100% stole på denne mulighed. I et godt projekt skal strømforsyningen og forbrugerne følge den samme standard, helst den mest aktuelle, have fuld kompatibilitet og købes med henblik på at udnytte ny teknologi, som for eksempel Wi-Fi 6. At ombygge en hel del af infrastrukturen, stolt kaldet "opgradering", koster oftest mere end nogle ekstra omkostninger i implementeringsfasen.
Nyttige links
Wi-Fi 6 adgangspunkter: ,
og
Særlige styrede switches i serien og unmanaged på Zyxel's hjemmeside
Kilde: habr.com
