🥇PoE tehnoloogia küsimustes ja vastustes

Artiklis vormistatud küsimus-vastus kirjeldab peamisi punkte, millega arvestada PoE (Power over Ethernet) kasutamisel. Selgitatakse standardite erinevusi, antakse teavet seadmete kaitsmise kohta ülepingeimpulsside eest ja muude kasulike asjade kohta.

Mis on PoE?

PoE (Power over Ethernet) on tehnoloogia, mis võimaldab toita kliendiseadet Etherneti twisted pair kaabli kaudu (tavaliselt kasutatakse cat.5 kaablit RJ45 pistikutega). Ühte ja sama kaablit kasutatakse nii andmete edastamiseks kui seadme toiteks.

Milliseid seadmeid toetatakse?

Toiteallikatena võivad toimida:

lülitid,
ruuterid,
ja muu võrgutehnika.

Kliendiseadena võivad kasutada:

juhtmetelefonid,
videokaamerad,
juurdepääsupunktid,
erinevad sensorid ja muu perifeerne varustus.

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

Miks seda on vaja?

Kuidas kirjutas luuletaja Vladimir Majakovski: "Kui tähed priiskavad, tähendab see, et see kellegile on vajalik". Allpool on toodud selle tehnoloogia kasutamise eelised.

Seadmete ühendamine raskesti ligipääsetavates kohtades

Näiteks, kasutaja töökoha juures on ette nähtud vaid kaks pesa: monitori ja süsteemi üksuse jaoks. Tihti tekivad sellised nõudmised mitte planeerimisvea tõttu, vaid neid dikteerivad tööstusstardardid, piirkondlikud ja muud IT-turvalisuse, tuleohutuse, tööohutuse jms standardid.

Teine näide — kui videokaamera või juurdepääsupunkt on kinni pandud lae alla, on sinna keeruline veel toitekaablit vedada.

Toitehaldus

Teine kasu on see, et PoE võimaldab toitehaldust, näiteks ajutiselt välja lülitada, sisse lülitada või taaskäivitada (kui seade hangub, uuendatakse või on vajalik midagi muud).

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

See on eriti kasulik juurdepääsupunktide töös, mis võivad asuda kaugusel või olla peidetud kuskil vale lage alla.

Märkus. Peaaegu kõik kaasaegsed juurdepääsupunktid Zyxelilt toetavad PoE
seal ja sealhulgas uued mudelid Wi-Fi 6 toe jaoks: nagu kõige "eelarve" versioonid NWA110AX nagu ka edasijõudnud mudelid WAX650S ja WAX510D

Joonis 1. Kahe sagedusala 802.11ax (Wi-Fi 6) ligipääsupunkt NWA110AX.

Hoolduse lihtsustamine

Lisaks kasutusmugavusele võimaldab PoE vähendada murede arvu, mis on seotud toiteadapterite ostmise ja remondiga, samuti kasutajate varustamise pistikutega, näiteks PDU (lihtsalt öeldes, «pikenduskaablitega»). Vähem komponente — vähem rikkepunkte — vähem kõnesid tehnilisse toetusse.

Elektriohutusse

Ükskõik, mida keegi ütleb, 220 volti on palju. See on valus, see võib tappa. Kuid 57 volti, mis on PoE maksimaalne väärtus, on samuti ebameeldiv ja ohtlik, kuid mitte nii palju. Mõnedes organisatsioonides, et süsteemihaldurid teeksid ka elektriku tööd, on vajalik eriloa olemasolu. Seda reguleerivad tööstus- ja piirkondlikud standardid. PoE kohta ei ole kunagi midagi sarnast teada olnud. Nõrk vool — see on nö nõrk vool.

Esteetika

Mis on tehnilise personali peamine vajadus? Peaasi, et see töötaks. Kuid mõned eriti edasijõudnud "kaaslased" soovivad, et see oleks ka "ilus". Näiteks et allapoole rippuvad "ülejäänud" kaablid ei oleks nähtavad. Või et kõik oleks ühte värvi. PoE vabastab need kõige "ülejäänud" kaablid. Erinevad kontrollivad, komisjonid ja "suured juhid" on sellele eriti tundlikud.

Millised on PoE puudused?

Seadmete kõrgem hind

Tõepoolest, see maksab rohkem. Eriti kui ostetakse enam-vähem tõestatud seadmeid, mitte ei loodeta "õnnele", ostes "odavaid NoName lahendusi".

Teisest küljest, tõde, et "kallim — tähendab parem", ei toimi alati. Seega, kallimate brändide järele otsimise mõte on olemas ainult siis, kui on täiendavad nõuded (oleneb "lubatud seadmete" nimekirjast).

Kuid isegi kui PoE seadmete hind on kõrge, võib selle hind olla oluliselt madalam kui organisatsioonil, kes peab nullist looma täiendava jaotatud kaabelduse kaugseadmete toiteks.

Võimsuse langus

Kui madalpinge signaal edastatakse õhukeste juhtmete kaudu, siis efektiivsus, ütleme nii, ei ole eriti hea. Mida kaugemale toiteallikast, seda vähem elektrienergiat jääb kasutajate toitmiseks. Ülejäänud kulu läheb juhtmete takistusele ja kuumenemisele. Kohaliku toiteallikaga (mitte PoE) on asi lihtsam. Lülitad toiteploki pistikusse "ja energia läks, läks..."

Siiski, sellised kaugusprobleemid saab lahendada spetsiaalsete suure signaali võimsusega lülitite abil, näiteks Zyxel seeriad [GS1300] (https://www.zyxel.com/ru/ru/products_services/Unmanaged-Switch-For-Surveillance-GS1300-Series/) ja GS1350.

Töötajate kvalifikatsiooninõuded

Ütleme nii, et kuigi PoE kasutamine ei nõua suuri teadmisi, tuleb mõned detailid
omandada. Teavet selle kohta on lihtne leida, kuigi kui inimene pole kunagi selle tehnoloogiaga töötanud, seisab ta silmitsi teatud killustatuse ja fragmentatsiooniga õpikutes.

PoE standardid

Algajatele võib tekkida teatud segadus. Existeerib 3 põlvkonda
standardist:

Esimene põlvkond PoE (standard IEEE 802.3af) tagab kuni 15,4 W pidevat voolu igale ühendatud seadmele.

Teine põlvkond, standard IEEE 802.3at, tuntud ka kui PoE+, võib anda kuni 30 W iga seadme jaoks. Seda standardit kasutatakse rohkem "näljaste" tarbijate, näiteks PTZ kaamerate ja 11n juhtmeta juurdepääsupunktide toiteks.

Kergesti mõistetavuse huvides on peamised erinevused kokkuvõtlikult tabelisse koondatud:

Parameetrid
PoE
PoE+

Pideva voolu pinged toidetavas seadmes
36–57 V (nimiväärtus 48V)
42,5–57 V

Toiteallikast antav pingetase
44–57 V
50–57 V

Maksimaalne PoE toiteallika võimsus
15,4 W
30 W

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

Maksimaalne vool
350 mA
600 mA

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

Toiteklassid
0-3
0-4

Kolmas põlvkond on kirjeldatud standardis IEEE 802.3bt.

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

Märkus. Seadmete toiteks, mis kasutavad IEEE 802.3bt standarditehnoloogiaid, on kaasatud kõik kaheksa kaabli kaablit kaasaegses pöördpaari (cat. 5 ja kõrgem), samas kui kahe esimese põlvkonna puhul piisab vaid neljast.

Kui rääkida ühilduvusest, siis PoE seadmed on tagurpidi ühilduvad — võimsam 802.3bt standardi toiteallikas saab kasutada vanemate PoE ja PoE+ (802.3af ja 802.3at) tarbijate jaoks.

Terminoloogia: End-span ja Mid-Span

End-span — seade, mis toidab voolu kaabli algusest
joonel.

Klassikaline näide: IP telefoni lüliti toidab väikese kontori statsionaarsete telefonide võrku.

Teine näide on väikese lao videosalvestussüsteem, kus kaamerad saavad voolu lülitist läbi PoE

Tavaliselt ei ole sellistes süsteemides ette nähtud täiendavaid seadmeid toite signaali tugevdamiseks.

Mid-span — kui toiteallikas on ühendatud mitte kaabli alguses, vaid täiendavalt lüliti ja lõppseadmest. Näiteks kaamera toide injektoriga, mis lülitatakse lülitist edasi vahepealses võrkujaotis.

Veel mõned terminid:

PSE (Power Source Equipment) — toiteadmete seadmed.
PD (Powered Device) — voolu saavad seadmed.

Kas toiteallikas suudab ära tunda, milline seadme klient on ühendatud: PoE või ilma?

Kui jutt käib End-spanist, näiteks lülitist, siis kõik toimub lihtsalt, aga väga lihtsalt. Toiteallikas, näiteks PoE portidega lüliti, annab toite alles siis, kui ühendatud seade (näiteks juurdepääsupunkt) toetab PoE tehnoloogiat.

Kuidas see töötab?

Alguses toimub kontroll: kas klientseade toetab voolu läbi PoE. Antakse pinge vahemikus 2,8 kuni 10 volti, määratakse sisetakistus. Kui saadud tulemused on PoE toiteks rahuldavad, läheb toiteallikas järgmise etapi juurde.
Toiteallikas määrab vajaliku võimsuse klientseadmest toiteks, et seejärel selle võimsusega juhtida. Sõltuvalt seadme tarbimise tasemest määratakse neile klass: alates 0 kuni 4.

Siiski, kui jutt käib odavatest Mid-Span seadmetest, mis lülitatakse sisse pärast tavapärast võrguseadet (ilma PoE-ta), ei ole olukord nii roosiline. Sellistes olukordades edastatakse tavaliselt pidev toide fikseeritud parameetritega ja mitte ei kontrollita, milline seade asub teises otsas.

Aga mis siis, kui tuleb ühendada seadmeid, mis ei toeta PoE, ning toiteadapteri pistikupesi ei ole ette nähtud?

Selliste olukordade jaoks on olemas Passive PoE kasutades PoE jagurit.

Sellisel juhul ei küsi toiteseade ühendatud seadme kohta ja ei kokkulepeta selle võimsust. Toide edastatakse lihtsalt tasakaalu juhtmete kaudu PoE jaguri abil.

PoE jagur jagab paari kaudu edastatava signaali andmete ja toite vahel (12V-24V). Nii saab toite edastada ja integreerida PoE-d mitte toetava seadme olemasolevasse infrastruktuuri. Selle ühendusmeetodi kasutamisel on vajalik hoolikalt valida toiteallika ja selle tarbija võimsus.

Aga kui vastupidi? On vajalik ühendada PD (PoE toega kliendiseade) tavalise võrguseadmega?

Kliendiseadmete PoE toiteks võib kasutada PoE sisestajat, mis on mõeldud võrgukaablisse täiendava elektrikilluaine edastamiseks.

PoE sisestajal on sisendiks RJ45 pistik ja ühendus toiteallikaga. Väljundis on tal ainus RJ45 pesa PoE-ga.

PoE sisestaja võtab vastu tavalise võrgusignaali ja toob elektrikilluaine „süstimise“ sisse võrguliini, võimaldades seega ühendada väljundis PoE toega seadme.

Joonis 2. Zyxel PoE sisestaja PoE12-HP

Millised on kaabli nõuded?

PoE kaudu toites ühendamisel kasutatakse paari, mille klass on vähemalt cat.5e.

Oluline. Juhtmed peavad olema vask- ja mitte kaetud, paksusega vähemalt 0,51 mm (24 AWG). Juhtmete takistus ei tohi ületada 9,38 Ω / 100 m.

Tavaliselt soovitatakse praktikas mitte kasutada üle 75 m kaableid, kuigi standardid 802.3af ja 802.3at väidavad, et need toetavad 100 m. Passive PoE puhul on praktilised soovitused veelgi pessimistlikumad — kaabli reaalne pikkus normaalse töö jaoks ei tohiks ületada 60 m.

Siiski, spetsiaalsed lülitid, näiteks juhitavad GS1350 Pikendatud Vahemiku Põhivahendid võivad toetada seadmeid kuni 250m kaugusel kiirusel 10Mb/s.

Joonis 3. Pikendatud vahemiku töö illustratsioon.

Mis on ülepinge kaitse seadmed (ÜK)?

Igas pikemas elektriahelas on oht lühiajaliste impulsside tekkeks, mis on põhjustatud laengu kogunemisest (potentsiaalide erinevuse suurenemisest — ülepinge) ja sellele järgnevast laadimisest. Allpool on toodud lühiajaliste ülepinge põhjuste loetelu.

Lähedal asuv äikesetorm põhjustab elektrilist impulssi ja elektromagnetilisi häireid, mis tekitab indutseeritud EMF kaablis.
Statilise elektri kogunemine, mis on põhjustatud õhu ioonimisest ja muudest välismõjudest, põhjustab staatilise pingega impulsse, mis võivad seadmeid rikkuda.
Kommutatsioonist ja seadmete ümberlülitamisest tingitud ülepinge, näiteks patšikujud krossis, täiendavate toiteseadmete ühendamine, suurte koormuste sisse- ja väljalülitamise kaudu võivad põhjustada üleminekuprotsesse elektriahelates järskude pingesuuruste impulssidega, mis võivad seadmeid hävitada.

Märkus. Mitmetel põhjustel: lähedal asuv äikesevoolu löök, samuti õhu ioonimine ja atmosfääri elektri kogunemine enne äikest, nimetatakse sellist tüüpi kaitset mõnikord 'äikesekaitseks'. Seda terminit ei tohi segi ajada 'räige kaitse' terminiga — see tähendab kaitset, mis takistab otsese äikeselöögi mõju.

Selliste ohtude vältimiseks kasutatakse ülepinge kaitse seadmeid (ÜK). On olemas kaks kaitsevarianti (ÜK): välisseadmete soetamine ja paigaldamine ning kaitse integreerimine PoE seadmetesse.

Ja viimasena vastus küsimusele: milliseid seadmeid valida?

Toiteallika valimine

Kui räägitakse seadmeallika valimisest PoE toitmiseks, mõeldakse enamikul juhtudel end-span seadmete all, tavaline valik on lüliti. Lülitit kasutatakse kõige rohkem, neid rakendatakse IP telefonias, videovalves, juurdepääsupunktide paigaldamisel ning erinevate turvasüsteemide, juurdepääsukontrollide ja muude seadmete paigaldamisel.

Siin on oluline arvesse võtta mitmeid tegureid:

Ühilduvus üles-alla. See tähendab, et kaasaegsem seade, mis toetab viimast IEEE 802.3bt standardit, võib kasutada vanemaid seadmeid. Kuid vastupidi — ei saa.
PD (toidetavad seadmed) kaugus. Lisaks pikkusele, mis on "siin ja praegu", tasub mõelda tulevikule. Näiteks, kui laopinda plaanitakse laiendada või kontorisse kolida. On parem jätta veidi varu "tulevikuks".
Seadmete haldamine. Lisaks võimalusele "siseneda" lülitisse ja käsitsi toide välja ja sisse lülitada, on olemas ka teisi haldamise võimalusi, näiteks LLDP protokolli kasutamine videokaamerate jaoks.
Ülevahepingekaitse (UZI) ja teiste kahjulike tegurite eest.

Zyxeli lülititel on mudeleid, mis vastavad kõigile ülaltoodud nõuetele. Need on uue GS1350 seeria mudelid. Oleme juba neist varasemalt kirjutanud See seeria positsioneeriti algselt kui "Nutihaldusega lülitid videovalvesüsteemide jaoks" Kuid neid saab probleemideta kasutada ka teistes olukordades, näiteks telefonide, pääsupunktide ja teiste PoE seadmete toiteks.

Joonis 4. Selleks otstarbeks mõeldud haldussüsteemiga PoE lüliti GS1350-26HP.

GS1300 seeria haldamatavad lülitid on samuti hea valik. Zyxeli spetsialiseeritud lülitite valikut saab vaadata jooniselt 5. Joonis 5. Haldus- ja haldamatute lülitite mudelirida PoE toega Zyxeli seeriast.

Tarbijaseadme valimine

Tavaliselt orienteeritakse lõppseadmete valimisel nende tarbimisomadustele, näiteks kaamera pildikvaliteedile, Wi-Fi standardite toetusele pääsupunktide valimisel jne.

Kuid toide mõjutab samuti. Tasub arvestada järgmiste teguritega:

Seadme ökonoomsus.

Haldamisvõimalused.
Hind ja kvaliteet.
Oluline!

Oluline! Hoolimata väidetavast ühilduvusest ei tasu täielikult tugineda sellele võimalusele. Heas projektis peaks toiteallikas ja tarbijad järgima ühte standardit, soovitavalt kõige uuemat, olema täielikult ühilduvad ning olema ostetud arvesse võttes uute tehnoloogiate, nagu Wi-Fi 6, kasutuselevõttu. Terve infrastruktuuri ümberkujundamine, uhkelt nimetatud "uuendamiseks", osutub sageli kallimaks kui mõned lisakulud rakendamise etapil.