🥇PoE tehnoloogia küsimustes ja vastustes

Küsimuste ja vastuste populaarse vormi artiklis räägitakse peamistest punktidest, kui kasutatakse PoE-d (Power over Ethernet) toiteandmiseks. Selles kajastatakse standardite erinevusi, antakse teavet seadmete ülepinge kaitse kohta ja muid kasulikke asju.

Mis on PoE?

PoE (Power over Ethernet) on tehnoloogia, mis võimaldab toite edastamist kliendiseadmele Etherneti keerdpaari kaudu (tavaliselt kasutatakse cat.5 kaablit RJ45 pistikutega). Üks ja sama kaabel kasutatakse nii andmete edastamiseks kui ka seadme toiteks.

Milliseid seadmeid toetatakse?

Toiteallikateks võivad olla:

lülitid,
ruuterid,
ja muu võrguvarustus.

Kliendiseadmeteks võivad olla:

juhtmephone,
videokaamerad,
juurdepääsupunktid,
mugavad andurid ja muu perifeerne varustus.

Samuti on olemas seadmed, mis integreeruvad varustusega, mis ei toeta
PoE.

Milleks seda vaja on?

Nagu kirjutas luuletaja Vladimir Majakovski: „Kui tähed süttivad, siis on see kellelegi vajalik“. Allpool on toodud selle tehnoloogia kasutamise eelised.

Seadmete ühendamine raskesti ligipääsetavates kohtades

Näiteks on kasutaja töökohal ainult kaks pistikupesa: monitori ja sülearvuti jaoks. Sellised nõuded tekivad sageli mitte vale planeerimise tõttu, vaid on dikteeritud tööstuse, piirkondlike ja muude IT-ohutuse, tuleohutuse, töötervishoiu ja muude standardite kohaselt.

Teine näide on see, et kui kaamera või juurdepääsupunkt on kinnitatud lae alla, on seal keeruline veel toitejuhet viia.

Toite juhtimine

Teine eelis seisneb selles, et PoE võimaldab seadme toite juhtimist, näiteks ajutiselt välja lülitada, sisse lülitada või taaskäivitada (kui seade on hangunud, uuendamisel või muul vajadusel).

See on mugav, kui tuleb töötada kaugelt või kui seadmed asuvad raskesti ligipääsetavates kohtades.

See on eriti kasulik juurdepääsupunktide kasutamisel, mis võivad asuda märkimisväärsel kaugusel või olla peidetud näiteks vale lagi taha.

Märkus. Peaaegu kõik kaasaegsed Zyxel'i juurdepääsupunktid toetavad PoE
sealhulgas uued mudelid, mis toetavad Wi-Fi 6: nii kõige „eelarvelisemad“ NWA110AX kui ka täiustatud mudelid WAX650S ja WAX510D

Joonis 1. Kaksik-bandi juurdepääsupunkt 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.

Hoolduse lihtsustamine

Lisaks kasutusmugavusele võimaldab PoE vähendada muret toiteadapterite ostmise ja remondi osas ning tagada kasutajatele seinakontaktide olemasolu, näiteks PDU (teisisõnu 'ülekandeadapterite') soetamise kaudu. Vähem komponente — vähem tõrkeid — vähem kõnesid tehnilisse toetusse.

Elektriohutuse

Kes iganes ütleb, 220 volti on tõesti palju. See teeb haiget, see tapab. 57 volti, mis on PoE maksimaalne, on samuti ebamugav ja ohtlik, kuid mitte nii väga. Mõnedes organisatsioonides vajatakse süsteemihaldurilt ka elektrikutset, et töö ära teha. Seda reguleerivad samaaegselt tööstus- ja kohalike standardite nõuded. PoE kohta ei ole aga kunagi midagi sellist olnud. Madalpinge ongi madalpinge.

Esteetika

Mida vajavad tehnilised töötajad kõigepealt? Kõike, mis töötab. Kuid mõned eriti arenenud 'kaaslased' tahavad, et see oleks ka veel 'ilus'. Näiteks, et 'ülejäänud' kaablid ei ripuks. Või et kõik oleks ühes värvitoonis. PoE vabaneb nendest 'ülejääkidest' juhtmetest. Erinevad kontrollijad, komisjonid ja 'suured juhid' on sellele väga tundlikud.

Millised on PoE miinused?

Seadmete kõrgem hind

Tõepoolest, see maksab rohkem. Eriti kui ostate enam-vähem usaldusväärseid seadmeid, mitte ei looda 'äkki', ostes 'odavaid NoName lahendusi'.

Teiselt poolt ei kehti alati põhimõte, et "kallim = parem". Seetõttu on mõttekas otsida kallist brändi ainult juhul, kui on olemas täiendavad nõuded (näiteks "lubatud seadmete" nimekiri).

Kuid isegi PoE seadmete kõrge hinna juures võib selle hind olla palju madalam, võrreldes olukorraga, kus tuleb "nullist" ehitada täiendav keeruline kaabeldus süsteem kaugel asuvate seadmete toiteks.

Võimsuse langus

Kui madalpinge signaali edastatakse peenikeste juhtmete kaudu, on efektiivsus, ütleme nii, mitte just suur. Mida kaugemal ollakse toiteallikast, seda vähem elektrienergiat jääb tarbijate toitmiseks. Ülejäänud kaob takistuse ja juhtmete kuumenemise tõttu. Kohaliku toiteallikaga (mitte PoE) on olukord lihtsam. Rääkides, "paned toiteblokki pistikupessa ja energia voolab…"

Siiski võivad sarnased kaugusprobleemid olla lahendatud spetsiaalsete lülitite abil, mis suurendavad signaali võimsust, näiteks Zyxel seeriad [GS1300] (https://www.zyxel.com/ru/ru/products_services/Unmanaged-Switch-For-Surveillance-GS1300-Series/) ja GS1350.

Personalikvalifikatsiooni nõuded

Ütleme nii, et kuigi PoE kasutamine ei nõua põhjalikke teadmisi, on mõned detailid siiski vajalikud.
teema selgeks teha. Teavet selle kohta on lihtne leida, ehkki kui inimene pole kunagi selle tehnoloogiaga töötanud, seisab ta silmitsi teatud killustatuse ja fragmentaarsuse õppematerjalide osas.

PoE standardid

Algajatele võib tekkida teatav segadus. On olemas 3 põlvkonda
standardi:

Esimene põlvkond PoE (standard IEEE 802.3af) pakub iga ühendatud seadme jaoks kuni 15,4 W pidevat voolu.

Teine põlvkond, standard IEEE 802.3at, tuntud ka kui PoE+, võib anda igale seadmele kuni 30 W. Seda standardit kasutatakse energiavajaduste poolest nõudlike tarbijate, näiteks PTZ dome kaamerate ja 11n traadita pääsupunktide toiteks.

Selguse huvides on peamised erinevused koondatud tabelisse:

Parameetrid
PoE
PoE+

Pideva voolu pinge toidetavas seadmes
vahemikus 36 kuni 57 V (nimiväärtus 48V)
vahemikus 42,5 kuni 57 V

Toiteallikast väljastatav pinge
vahemikus 44 kuni 57 V
vahemikus 50 kuni 57 V

Max PoE toiteallika võimsus
15,4 W
30 W

Max võimsus, mille PoE tarbija saab
12,95 W
25,50 W

Max vool
350 mA
600 mA

Kabli maksimaalne takistus
20 Ω (cat.3 jaoks)
12,5 Ω (cat.5 jaoks)

Toiteklassi
0-3
0-4

Kolmas põlvkond on kirjeldatud standardis IEEE 802.3bt.

Kolmanda põlvkonna PoE seadmed võimaldavad pakkuda toidet kuni 51 W ühe kaabli kaudu.

Märkus. IEEE 802.3bt standardi tehnoloogiate abil seadmete toiteks kasutatakse kõik kaheksa juhtmestiku kaabli kaasaegse pöördlindi (cat. 5 ja üle) juhet, samal ajal kui kahe esimese põlvkonna puhul piisab neljast.

Ühilduvuse osas on PoE seadmed tagurpidi ühilduvad - võimsam toiteallikas standardist 802.3bt saab kasutada vanemate PoE ja PoE+ (802.3af ja 802.3at) tarbijate jaoks.

Terminoloogia: End-span ja Mid-Span

End-span — seade, mis tagab toite andmise kaabli
liini algusest.

Klassikaline näide: IP telefonide lüliti pakub toidet väikesele statsionaarsete telefonide võrgule kontori piires.

Teine näide on videovalvesüsteem väikeses laos, kus videokaamerad saavad toidet lülitist läbi PoE.

Tavaliselt sellistes süsteemides ei ole lisaseadmeid toite signaali tugevdamiseks.

Mid-span — kui toiteallikas on ühendatud mitte kaabli liini alguses, vaid lisandub lülitaja ja lõppseadme vahele. Näiteks toide kaamerale läbi süstija, mis lülitatakse sisse pärast lülitit vahepealses jaotuskappis.

Veidi rohkem terminoloogiat:

PSE (Power Source Equipment) — toite seadmed.
PD (Powered Device) — toiteseade.

Kas toite seade suudab tuvastada, milline klientseade on ühendatud: PoE või ilma?

Kui kõne alla tuleb End-span, näiteks lülitaja, siis kõik toimub mitte lihtsalt, vaid väga lihtsalt. Toiteallikas, näiteks PoE portidega lülitaja, annab selle porti toite ühendamisel ainult siis, kui ühendatud seade (näiteks juurdepääsupunkt) toetab PoE tehnoloogiat.

Kuidas see töötab?

Alguses kontrollitakse, kas kliendi seade toetab PoE kaudu toidet. Sellel antakse pinge vahemikus 2,8 kuni 10 volti ja määratakse sisenemistoru. Kui saadud tulemused on PoE toite jaoks rahuldavad, läheb toite seade järgmisse etappi.
Toite seade määrab vajaliku võimsuse kliendi seadme toitmiseks, et seejärel seda võimsust juhtida. Sõltuvalt tarbimise tasemest, omistatakse seadmetele klass alates 0 kuni 4.

Kuid kui tegemist on odavate keskmise vahemaa seadmetega, mis lülitatakse sisse pärast tavalist võrgu varustust (ilma PoE-ta), ei ole olukord nii roosiline. Sellistes olukordades antakse tavaliselt pidev toide fikseeritud parameetritega ja kontrolli «Millisest seadmest on teisel pool joont?» ei tehta.

Mis saab aga siis, kui on vaja ühenduda seadmetega, mis ei toeta PoE-d ja toiteadapteri pesad ei ole ette nähtud?

Selleks on Passive PoE kasutades PoE jagajat.

Sellisel juhul ei küsi toiteallikas ühendatud seadmest, ega kooskõlasta selle võimsust. Toide antakse lihtsalt edasi vabal keerdpaarikaablite kaudu PoE splitteriga.

PoE splitter jaotab keerdpaariga edastatava signaali andmeteks ja toiteks (12V-24V). See võimaldab toite andmist ja seadme integreerimist olemasolevasse infrastruktuuri, mis ei toeta PoE-d. Sel viisil ühendamisel on oluline hoolikalt valida toiteallika võimsus ja seadme vajadus.

Ent mis siis, kui on vastupidi? Kuidas ühendada PD (PoE-toega klientseade) tavalise võrguseadmega?

PoE-toega klientseadmete toitmiseks saab kasutada PoE süstijat, mis on mõeldud täiendava elektritoite edastamiseks võrgukaabli kaudu.

PoE süstijal on sisendiks RJ45 pesa ja ühendus toiteallikaga. Väljundis on üks RJ45 pesa koos PoE-ga.

PoE süstija võtab vastu standardse võrgu signaali ja viib toite "süstimise" võrguühenduse liini, võimaldades ühendamisel kasutada seadmeid, millel on PoE tugi.

Kujutis 2. Zyxel PoE süstija PoE12-HP

Millised on kaabli nõuded?

PoE kaudu ühendamiseks tuleb kasutada vähemalt cat.5e kategooria pöördkarda.

Oluline. Juhtmed peavad olema vasksed, mitte kaetud vaskkihtidega, ja nende paksus peab olema vähemalt 0,51 mm (24 AWG). Juhtmete takistus ei tohi ületada 9,38 Ω/100 m.

Praktikas soovitatakse tavaliselt mitte kasutada üle 75 m pikki kaableid, kuigi standardid 802.3af ja 802.3at räägivad 100 m toimest. Passive PoE puhul on soovitused veelgi pessimistlikumad — kaabli tegelik pikkus ei tohiks normaalse töö korral ületada 60 m.

Siiski võivad spetsiaalsed lülitid, näiteks juhitavad GS1350 Extended Range Essentials toetada seadmeid kuni 250 m kaugusel kiirusel 10 Mb/s.

Joonis 3. Laiendatud ulatuse töö illustratsioon.

Mis on impulsside ülepingekaitsed (ÜZIK)?

Igas pikemas elektrisüsteemis on oht lühiajaliste impulsside tekkeks, mis on põhjustatud laadimise akumuleerumisest (potentsiaalide erinevuse suurenemisest — ülepinge) ning sellele järgnevast äravoolust. Allpool on toodud lühiajaliste pingekimpude tekkepõhjused.

Äike poolt objekti lähedal toimuv löök, sealhulgas pikselöök, põhjustab elektrilise impulsi ja elektromagnetilise häire, mis tekitab kaablis indutseeritud EMF-i.
Statilise elektri kogunemine, mis tuleneb õhu ioniseerimisest ja muudest välistest nähtustest, toob kaasa staatilise pinge impulsside tekkimise, mis võivad seadmeid kahjustada.
Ülesõidud, mis tulenevad seadmete lülitamisest ja vahetamisest, näiteks pingete liitmine pattshuketites, täiendavate toite seadmete sisselülitamine, suure koormuse sisse- ja väljalülitamine, põhjustavad elektriringides üleminekuprotsesse järskude pingesüdame impulsi iseloomuga, mis võivad seadmeid kahjustada.

Märkus. Mitmete põhjuste tõttu: äike poolt objekti lähedal tormiste ilmade ajal ja samuti õhu ioniseerimine ja atmosfäärilise elektri kogunemine enne äikest, kutsutakse seda kaitset mõnikord 'äikese kaitseks'. Seda terminit ei tohi segi ajada terminiga 'pikse kaitse' — see tähendab kaitset äikese otsese löögi eest.

Sarnaste ohtude vältimiseks kasutatakse impulsi ülepingekaitse seadmeid (ÜZPK). On kaks varianti kaitseks (ÜZPK): välistesse seadmetesse investeerimine ja paigaldamine ning kaitse integreerimine PoE seadmetesse.

Ja lõpetuseks vastus küsimusele: milliseid seadmeid valida?

Toite seadme valik

Kui räägitakse PoE toitesäte valimist, siis mõeldakse tavaliselt end-span'i, mis on enamasti lüliti. Lüliti on kõige sagedamini kasutatav variant; neid kasutatakse nii IP telefonias, videovalves, juurdepääsupunktide paigaldamisel kui ka erinevate turvasüsteemide andurite ja pääsukontrolli kontrollerite paigutamisel.

Siin on oluline arvestada mitmete teguritega:

Ühildumus alumisest tasemest ülespoole. See tähendab, et uuem seade, mis toetab uusimat IEEE 802.3bt standardit, võib kasutada vanemate seadmete ühendamiseks ja toitmiseks. Vastupidi aga ei ole.
PD (toite seadmete) kaugus. Peale pikkuse, mis on „siin ja praegu“, tasub mõelda tulevikule. Näiteks, kui laopinda kavatsetakse laiendada või plaanitakse kontori kolimist. Paremini on ette näha teatud kvaliteedi varu „tulevikuks“.
Seadmete haldamine. Peale võimaluse „logida sisse“ lülitisse ning käsitsi toide välja ja sisse lülitada, on ka teisi haldusvõimalusi, näiteks, LLDP protokolli kasutamine kaamerate jaoks.
Ülemääraste pingete kaitse (ÜPK) ja muude kahjulike tegurite vastu.

Zyxeli tooteportfellist leiate lüliteid, mis vastavad kõikidele eespool nimetatud nõuetele. Need on uue GS1350 seeria mudelid. Oleme juba neist varem kirjutanud See seeria positsioneeris end algselt kui „Nutikas halduskeskus videovalvesüsteemidele“ Kuid nende kasutamine ei ole probleemne ka muudes olukordades, näiteks telefonide, juurdepääsupunktide ja teiste PoE seadmete toiteks.

Joonis 4. Spetsialiseeritud halduskeskus PoE GS1350-26HP.

Haldamatud lülitid seeriast GS1300 on ka samuti hea valik. Spetsialiseeritud Zyxel’i lülitite valikut saab vaadata jooniselt 5.

Joonis 5. Zyxel'i jõuallikaga hallatavate ja mittehallatavate lülitite mudelivalik.

Tarviku valik

Tavaliselt tuginevad lõpptoodete valimisel nende kasutajate omadustele, näiteks pildi kvaliteedile kaamera valimisel, Wi-Fi standardite toetamisele ligipääsupunktide valimisel jne.

Kuid ka toiteallikas mängib suurt rolli. Tasub arvesse võtta järgmisi tegureid:

Seadme efektiivsus.
Halduse võimalused.
Hind ja kvaliteet.

Oluline! Kuigi väljakuulutatud ühilduvus võib olla olemas, ei tasu sellele 100% toetuda. Heas projektis peaks toiteallikas ja tarvikud toetama sama standardit, eelistatult kõige ajakohasemaid, olema täielikult ühilduvad ja ostetud arvesse võttes uusi tehnoloogiaid, nagu Wi-Fi 6. Kogu infrastruktuuri ümberkorraldamine, mida uhkelt nimetatakse 'uuendamiseks', osutub enamikul juhtudel kallimaks kui mõned täiendavad kulutused rakendamise etapis.