Artikel Wir sprachen über neue Zyxel-Switches, die für den Aufbau von Videoüberwachungssystemen und anderen Segmenten der IT-Infrastruktur mit Strom über PoE konzipiert sind.
Allerdings reicht es nicht aus, nur einen guten Switch zu kaufen und die entsprechenden Geräte anzuschließen. Das Interessanteste dürfte etwas später erscheinen, wenn dieser Bauernhof gewartet werden muss. Manchmal gibt es eigenartige Fallstricke, deren Existenz Sie kennen sollten.
Kupfer-Twisted-Pair
In verschiedenen Informationsquellen zum Einsatz von PoE findet sich ein Satz wie „Nur Kupferkabel verwenden“. Oder „Nicht für CCA-Twisted-Pair verwenden“. Was bedeuten diese Warnungen?
Es gibt ein weit verbreitetes Missverständnis, dass verdrillter Draht immer aus Kupferdraht besteht. Es stellt sich nicht immer heraus. Um Geld zu sparen, verwendet der Hersteller in manchen Fällen das sogenannte verkupferte Kabel.
Es handelt sich im Wesentlichen um ein Aluminiumkabel, dessen Leiter mit einer dünnen Kupferschicht überzogen sind. Vollständiger Name: Kupferbeschichtetes Aluminium-Twisted-Pair
Ein verdrilltes Paar massiver Kupferleiter wird mit „Cu“ (vom lateinischen „cuprum“) gekennzeichnet.
Kupferbeschichtetes Aluminium wird als „CCA“ (Copper Coated Aluminium) bezeichnet.
Hersteller von CCA dürfen es überhaupt nicht kennzeichnen. Manchmal zeichnen selbst skrupellose Hersteller den Parameter „Cu“ auf ein verdrilltes Paar aus verkupfertem Aluminium.
Notiz. Laut GOST ist eine solche Kennzeichnung nicht erforderlich.
Das einzige unbestreitbare Argument für kupferkaschierte Kabel ist der niedrige Preis.
Ein weiteres, viel weniger bedeutsames Argument ist das geringere Gewicht. Man geht davon aus, dass Kabelspulen aus Aluminium während der Installation leichter zu bewegen sind, da das spezifische Gewicht von Aluminium geringer ist als das von Kupfer.
Notiz. In der Praxis ist nicht alles so einfach. Dabei spielen das Gewicht der Verpackung, das Gewicht der Isolierung, die Verfügbarkeit verfügbarer Mechanisierungsmittel und dergleichen eine Rolle. Das Transportieren von 5–6 Kartons mit Spulen aus CCA-Kabel auf einem Wagen und das Anheben mit einem Aufzug erfordert etwa den gleichen Zeit- und Arbeitsaufwand wie die gleiche Anzahl von Kartons mit Spulen aus „Vollkupfer“.
So erkennen Sie ein Aluminiumkabel genau
Kupferkaschiertes Aluminium ist nicht immer leicht zu erkennen. Tipps wie: „Kratzen Sie an der Oberfläche des Drahtes oder schätzen Sie das Gewicht der Kabelspule ab, indem Sie sie in der Hand anheben“ – sie funktionieren sehr relativ.
Der zugänglichste und schnellste Test: Setzen Sie das abisolierte Ende des Drahtes in Brand, zum Beispiel mit einem Feuerzeug. Aluminium beginnt recht schnell zu brennen und zu bröckeln, während das Ende eines Leiters aus reinem Kupfer glühend heiß werden kann, aber seine Form behält und beim Abkühlen seine physikalischen Eigenschaften, beispielsweise Elastizität, zurückgibt.
Der Staub, der beim Entzünden von verkupfertem Aluminium entsteht, ist im Prinzip der, zu dem ein solches „sparsames“ Kabel mit der Zeit wird. Bei all den gruseligen Sysadmin-Geschichten über „herausfallende Kabel“ geht es nur um „Kupfer“.
Notiz. Sie können den Draht abisolieren, ihn wiegen und so das spezifische Gewicht berechnen. In der Praxis wird diese Methode jedoch selten angewendet. Sie benötigen eine genaue Waage, die auf einer streng horizontalen, ebenen Fläche installiert ist, und Zeit dafür.
Tabelle 1. Vergleich der spezifischen Gewichte von Kupfer und Aluminium.
Unsere Freunde von NeoNate, die übrigens ein sehr gutes Kabel herstellen, haben das gemacht helfe dir.
Leistungsverlust während der Übertragung
Vergleichen wir den Widerstand:
-
spezifischer Widerstand von Kupfer – 0 Ohm*mm0175/m;
-
Aluminiumwiderstand - 0 Ohm*mm0294/m/
Der Gesamtwiderstand eines solchen Kabels wird nach folgender Formel berechnet:
Wenn man bedenkt, dass die Dicke der Kupferbeschichtung eines billigen verkupferten Kabels „gegen Null geht“, erhalten wir durch Aluminium einen höheren Widerstand.
Wie sieht es mit dem Skin-Effekt aus?
Der Skin-Effekt ist nach dem englischen Wort „skin“ benannt. "Leder".
Bei der Übertragung eines Hochfrequenzsignals wird ein Effekt beobachtet, bei dem das elektrische Signal hauptsächlich entlang der Kabeloberfläche übertragen wird. Dieses Phänomen dient den Herstellern günstiger Twisted-Pair-Kabel als Argument, um die Einsparungen mit kupferbeschichtetem Aluminium zu rechtfertigen: „Der Strom fließt weiterhin an der Oberfläche.“
Tatsächlich ist der Skin-Effekt ein ziemlich komplexer physikalischer Prozess. Zu sagen, dass die Signalübertragung bei jedem kupfergebundenen Twisted-Pair-Kabel immer strikt entlang der Kupferoberfläche verläuft, ohne die Aluminiumschicht zu „einfangen“, ist keine völlig faire Aussage.
Einfach ausgedrückt: Ohne eine Laborstudie zu dieser speziellen Drahtmarke kann man nicht zuverlässig sagen, dass dieses CCA-Kabel aufgrund des Skin-Effekts nicht schlechtere Eigenschaften als ein hochwertiges Kupferkabel überträgt.
Weniger Kraft
Aluminiumdraht bricht viel einfacher und schneller als Kupferdraht mit demselben Durchmesser. „Nimm es und mach es kaputt“ ist jedoch nicht das größte Problem. Ein viel größeres Ärgernis sind Mikrorisse im Kabel, die den Widerstand erhöhen und zu einer schwebenden Signaldämpfung führen können. Zum Beispiel, wenn das Kabel von Zeit zu Zeit einer Biegung oder Temperatureinflüssen ausgesetzt ist. Aluminium ist für diese Art von Einfluss entscheidender.
Kritische Bedeutung für Temperaturänderungen
Alle physischen Körper haben die Fähigkeit, ihr Volumen unter Einfluss zu verändern
Temperatur. Bei unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten verändern sich diese Metalle unterschiedlich.
Dies kann sowohl die Integrität der Kupferbeschichtung beeinträchtigen als auch
Qualität der Kontakte an den Verbindungsstellen von Aluminiumleitern und -geräten
Befestigungen Die Fähigkeit von Aluminium, sich bei steigender Temperatur stärker auszudehnen
fördert die Entstehung von Mikrorissen, die die Elektrik beeinträchtigen
Eigenschaften und reduzieren die Festigkeit des Kabels.
Die Fähigkeit von Aluminium, schneller zu oxidieren
Zusätzlich zur Wärmeausdehnung müssen Sie die Eigenschaft von Aluminium berücksichtigen, schnell zu oxidieren, wie der Feuerzeugtest zeigt.
Aber auch wenn der Aluminiumdraht keinen offenen Flammen und externen Hochtemperaturheizungen ausgesetzt ist, kommen im Laufe der Zeit aufgrund von Temperaturänderungen oder Erwärmung durch die Übertragung von elektrischem Strom zu Leistungsgeräten (PoE) mehr Metallatome mit Sauerstoff in Kontakt . Die elektrischen Eigenschaften des Kabels werden dadurch überhaupt nicht verbessert.
Kontakt von Aluminium mit anderen Nichteisenmetallen
Es wird nicht empfohlen, Aluminium mit Leitern aus anderen Nichteisenmetallen, vor allem Kupfer und kupferhaltigen Legierungen, zu verbinden. Der Grund ist die verstärkte Oxidation von Aluminium an den Verbindungsstellen.
Im Laufe der Zeit müssen die Steckverbinder ausgetauscht und die Leiter im Patchpanel erneuert werden. Es ist unangenehm, dass damit schwebende Fehler verbunden sein können.
Probleme mit PoE für kupfergebundenes Twisted Pair
Bei PoE wird der elektrische Strom zur Stromversorgung von Geräten teilweise durch die Kupferbeschichtung, hauptsächlich jedoch durch die Aluminiumfüllung übertragen, also mit hohem Widerstand und dementsprechend mit hohen Leistungsverlusten.
Darüber hinaus treten weitere Probleme auf: aufgrund der Erwärmung der Drähte bei der Übertragung von Strom, für die dieses verdrillte Paar nicht ausgelegt ist; aufgrund von Mikrorissen, Drahtoxidation usw.
Was tun, wenn ein SCS mit einem Kabel aus verkupfertem Aluminium „vererbt“ wird?
Sie müssen bedenken, dass einige Segmente im Laufe der Zeit (aus dem einen oder anderen Grund) ersetzt werden müssen. Es ist besser, für diesen Fall sofort Mittel im Budget zu reservieren. (Ich verstehe, dass es wie Science-Fiction klingt, aber was kann man sonst noch tun?)
Überwachen Sie den Zustand des SCS. Überwachen Sie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und andere physikalische Indikatoren in Räumen und anderen Orten, an denen Twisted-Pair-Kabel verlaufen. Ist es heißer, kälter, feucht oder besteht der Verdacht auf mechanische Beanspruchung, wie zum Beispiel Vibrationen, lohnt es sich, über vorbeugende Maßnahmen nachzudenken. Im Prinzip schadet eine solche Steuerung in einer Situation mit herkömmlichem Kupfer-Twisted-Pair-Kabel auch nicht, aber Aluminiumdrähte sind gegenüber diesen Phänomenen launischer.
Es besteht die Meinung, dass es keinen Sinn mehr macht, besonders gute Patchpanels, Netzwerkdosen, Patchkabel zum Anschluss von Benutzern und andere passive Geräte zu kaufen. Da es sich bei dem verkabelten Teil, sagen wir mal, um „keine Springbrunnen“ handelt, lohnt es sich möglicherweise nicht mehr, Geld für ein cooles „Bodykit“ auszugeben.
Wenn Sie andererseits im Laufe der Zeit immer noch einen so wunderbaren „im Grunde nicht anders“ Twisted-Pair-CCA durch bewährtes „Kupfer“ ersetzen möchten, lohnt es sich, dem Prinzip „Ein Schritt vorwärts, zwei Schritte zurück“ zu folgen und einen Patch zu kaufen Panels und Steckdosen jetzt? zum Schnäppchenpreis?
Sie müssen auch bei einem plötzlichen Kommunikationsverlust sehr vorsichtig sein. Als eine Zeit lang nicht einmal ein Ping zu hören war und sie noch hinschauten, wurde „auf wundersame Weise“ alles wiederhergestellt. Die Qualität des Kabels und der Verbindung kann bei solchen Vorfällen eine wichtige Rolle spielen.
Wenn Sie PoE beispielsweise für Videoüberwachungskameras verwenden möchten, ist es für diesen Bereich besser, das Twisted Pair sofort durch Kupfer zu ersetzen. Andernfalls kann es vorkommen, dass Sie zunächst eine Kamera mit geringem Stromverbrauch installiert haben, diese dann gegen eine andere ausgetauscht haben und sich den Kopf darüber zerbrechen müssen, warum sie nicht funktioniert.
5E ist gut, aber Kategorie 6 ist besser!
Kategorie 6 ist resistenter gegen Störungen und Temperatureinflüsse; die Leiter in solchen Kabeln sind mit kleineren Steigungen verdrillt, was die elektrischen Eigenschaften verbessert. In einigen Fällen, in der Katze. In Abb. 6 werden zur Trennung von Paaren Trennstege eingebaut (Abstand voneinander, um gegenseitige Beeinflussung zu verhindern). All dies erhöht die Zuverlässigkeit im Betrieb.
Um Geräte mit PoE zu verbinden, sind solche Änderungen praktisch, um beispielsweise einen stabilen Betrieb des Netzwerks bei Temperaturschwankungen zu gewährleisten.
SCS-Kabel werden manchmal in Räumen mit schlechter Klimatisierung verlegt, beispielsweise durch den Deckenraum, im Keller, Technik- oder Kellergeschoss, wo der Temperaturunterschied tagsüber 25 °C erreicht. Solche Temperaturschwankungen beeinflussen die Kabeleigenschaften.
Die Verlegung eines teureren, aber auch zuverlässigeren Kabels der Kategorie 6 mit besseren Eigenschaften anstelle des Kabels der Kategorie 5E ist keine Erhöhung des „Overheads“, sondern eine Investition in eine bessere und zuverlässigere Kommunikation.
Die russische Repräsentanz von Zyxel führte eine eigene Studie zur Abhängigkeit der zulässigen Entfernung für die PoE-Stromübertragung vom verwendeten Kabeltyp durch. Zum Testen wurden Schalter verwendet
Abbildung 1. Aussehen des GS1350-6HP-Switches.
Abbildung 2. Aussehen des GS1350-18HP-Switches.
Der Einfachheit halber sind die Ergebnisse in einer Tabelle zusammengefasst, unterteilt nach Videokamerahersteller (siehe Tabellen 2–8 unten).
Tabelle 2. Testverfahren
Testprozedur
Schritt
Beschreibung
1
Aktivieren Sie die erweiterte Reichweite in Port 1,2
-GS1300: DIP-Schalter auf ON und Reset&Apply-Taste auf der Vorderseite drücken
-GS1350: Melden Sie sich bei der Web-GUI an > Gehen Sie zu „Port-Setup“ > aktivieren Sie den erweiterten Bereich und übernehmen Sie ihn.
2
Schließen Sie einen PC oder Laptop an den Switch an, um auf die Kamera zuzugreifen
3
Schließen Sie das 5 m lange Cat-250e-Kabel an Port 1 an und schließen Sie die Kamera zum Einschalten an.
4
Verwenden Sie einen PC/Laptop, um die Kamera-IP anzupingen. Es sollte kein Ping-Verlust auftreten.
5
Greifen Sie auf die Kamera zu und prüfen Sie, ob die Videoqualität gut und flüssig ist.
6
Wenn Schritt 4 oder 5 fehlschlägt, tauschen Sie das Kabel gegen ein 6 m langes Cat-250-Kabel aus und wiederholen Sie den Test ab Schritt 3
7
Wenn Schritt 4 oder 5 fehlschlägt, tauschen Sie das Kabel gegen ein Cat-5e 200 m aus und wiederholen Sie den Test ab Schritt 3
Tabelle 3. Vergleichseigenschaften von Kabeln zum Anschluss von LTV-Kameras
Tabelle 4. Vergleichseigenschaften von Kabeln zum Anschluss von LTV-Kameras (Fortsetzung)
Tabelle 5. Vergleichseigenschaften von Kabeln zum Anschluss von LTV-Kameras (Fortsetzung 2).
Tabelle 6. Vergleichseigenschaften von Kabeln zum Anschluss von UNIVIEW-Kameras.
Tabelle 7. Vergleichseigenschaften von Kabeln zum Anschluss von UNIVIEW-Kameras (Fortsetzung).
Tabelle 8. Vergleichseigenschaften von Kabeln zum Anschluss von Vivotek-Kameras.
Abschluss
Die im Artikel beschriebenen Probleme sind für den Kauf nicht erforderlich. Vielleicht gibt es jemanden, der sagt: „Ich verwende bei meinen Projekten immer verkupferte Twisted-Pair-Kabel der Kategorie 5E und kenne keine Probleme.“ Natürlich spielen die Qualität der Verarbeitung, die Betriebsbedingungen, die regelmäßige Überwachung und die rechtzeitige Wartung eine große Rolle. Es besteht jedoch immer noch Bedarf an der Verwendung von PoE, und in einer solchen Situation ist die Verwendung von Twisted-Pair-Kupfer der Kategorie 6 eine vielversprechendere Lösung.
Die Einsparmöglichkeiten bei der Verwendung günstiger kupferkaschierter Twisted-Pair-Kabel sind recht konkret. Wenn es um große Enterprise-Level-Projekte für IT-kritische Unternehmen geht, ist es sinnvoller, hochwertige Kupferpaare von bewährten, etablierten Herstellern zu verwenden. Wenn es um kleine Netzwerke geht, erscheint die Einsparung von Twisted-Pair-Kabeln, insbesondere unter den Bedingungen eines „kommenden Administrators“, eher zweifelhaft. Manchmal ist es besser, mehr für ein Qualitätskabel zu bezahlen, um potenzielle Probleme zu beseitigen, die Zuverlässigkeit zu verbessern, die PoE-Funktionen zu erweitern und die Wartungskosten zu senken.
Wir danken unseren Kollegen aus dem Unternehmen für Unterstützung bei der Erstellung des Materials.
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Quellen
Source: habr.com