A cikkben népszerű kérdés-válasz formájában beszélnek a PoE (Power over Ethernet) használatának kulcsfontosságú momentumaival. A különböző szabványok közötti eltéréseket mutatják be, információt adnak az eszközök túlfeszültség elleni védelméről, valamint más hasznos dolgokról.
Mi az a PoE?
A PoE (Power over Ethernet) egy technológia, amely lehetővé teszi az elektromos energia átvitelét az ügyfél eszközeire az Ethernet szabványú twisted pair kábeleken (típikusan cat.5 kabel RJ45 csatlakozókkal). Ugyanaz a kábel használható az adatok továbbítására és az eszköz áramellátására.
Milyen eszközök támogatottak?
Tápellátó eszközként működhetnek:
- switch-ek,
- routerek,
- és egyéb hálózati berendezések.
Kliens eszközként használhatóak:
- vezetékes telefonok,
- kamerák,
- hozzáférési pontok,
- különböző érzékelők és más perifériás berendezések.
Léteznek továbbá olyan eszközök is, amelyek integrálhatóak olyan berendezésekkel, amelyek nem támogatják a
PoE-t.
Mire van ez szükség?
Ahogyan Vladimir Mayakovsky költő írta: «Ha a csillagok felgyúlnak, az azt jelenti, hogy valakinek ez szükséges». Az alábbiakban a technológia használatának előnyeit mutatjuk be.
Eszközök csatlakoztatása nehezen hozzáférhető helyeken
Például a felhasználó munkahelyén csupán két aljzat áll rendelkezésre: egy a monitor számára, egy pedig a számítógéphez. Ezek a követelmények gyakran nem a tervezési hibákból erednek, hanem az IT-biztonság, tűzvédelmi és munkahelyi biztonsági szabványok által diktáltak.
Egy másik példa — ha egy kamera vagy hozzáférési pont a mennyezet alatt van rögzítve, nehéz lehet oda még egy tápkábelt is elvezetni.
Energiamenedzsment
A második előny az, hogy a PoE lehetővé teszi az eszköz energiamenedzsmentjét, például ideiglenes kikapcsolást, bekapcsolást vagy újraindítást (ha lefagy, frissítés vagy más ok miatt szükséges).
Ez kényelmes, ha távolról kell dolgozni, vagy ha az eszközök nehezen elérhető helyeken találhatóak.
Különösen hasznos, ha hozzáférési pontokkal dolgozunk, amelyek jelentős távolságra vannak, vagy teljesen el vannak rejtve valahol a hamis mennyezet fölött.
Megjegyzés. A Zyxel modern hozzáférési pontjainak szinte mindegyike támogatja a PoE-t,
beleértve az új Wi-Fi 6 támogatással rendelkező modelleket: mint a legolcsóbb és a fejlettebbek és
1. ábra. Kétcsatornás 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX hozzáférési pont.
A karbantartás egyszerűsítése
A PoE használata nemcsak a használat kényelmét biztosítja, hanem megszünteti az áramadapterek beszerzésével és javításával kapcsolatos problémákat is, valamint lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy elkerüljék a konnektorok biztosítását, például PDU beszerzésével (egyszerűbben, „elágazó hosszabbítókkal”). Kevesebb csomópont — kevesebb hibalehetőség — kevesebb hívás a műszaki támogatásra.
Elektros biztonság
Akármit mondanak is, a 220 Volt sok. Fájdalmasan üti, akár megölhet is. De a 57 volt, ami a PoE maximuma — szintén kellemetlenül veszélyes, de már nem annyira. Egyes szervezetekben ahhoz, hogy a rendszeradminisztrátor a villanyszerelési munkát is elvégezze — külön engedély szükséges. Ezt a követelményt ugyanezen ipari és regionális szabványok szabályozzák. A PoE-vel pedig ilyesmit sosem ismertek. Az alacsony feszültségű áramkör az alacsony feszültségű áramkör.
Esztétika
Mire van szüksége elsősorban a műszaki személyzetnek? Csak működjön. De néhány különösen fejlett „társunknak” az is fontos, hogy „szép” is legyen. Például hogy a „felesleges” vezetékek ne lógjanak. Vagy hogy minden egy színű legyen. A PoE megszabadít ezekből a leg „feleslegesebb” vezetékekből. Különösen érzékenyek erre a különféle ellenőrök, bizottságok és a „főnökök”.
Mik a PoE hátrányai?
A berendezések magasabb költsége
Valóban drágább. Különösen, ha az ember megbízhatóbb berendezést vásárol, és nem bízik a „szerencsében”, ha „olcsó NoName megoldásokat” vásárol.
Másrészt, a „drágább — tehát jobb” elv nem mindig működik. Ezért értelme van a drága márka keresésének, csak akkor, ha vannak további követelmények (van egy „engedélyezett berendezések” listája).
De még a PoE berendezések magas ára mellett is, az ára sokkal alacsonyabb lehet, mint ha a szervezet „nulláról” különálló elektromos tápegységet építene a távoli eszközök számára.
Teljesítménycsökkenés
Ha alacsony feszültségű jelet küldünk vékony vezetékeken, a hatékonyság, mondjuk, nem lesz túl jó. Minél távolabb vagyunk az áramforrástól, annál kevesebb elektromos teljesítmény marad a fogyasztók számára. A maradék a vezetékek ellenállására és felmelegedésére megy el. Helyi táplálással (nem PoE) egyszerűbb a helyzet. Csatlakoztattam a tápegységet a konnektorba, „és kezdődött az áram…”.
Ezeket a távolságokból adódó problémákat azonban speciális, megnövelt jelerejű kapcsolók használatával lehet megoldani, például a Zyxel [GS1300] sorozattal., ennek eredményeként a lekérdezések olyan formát öltenek, mint a fent említett. .
A személyzet képesítési követelményei
Mondhatni, bár a PoE használata nem igényel nagy tudást, néhány részletet
majd el kell sajátítani. Az erről szóló információkat viszonylag könnyen megtalálhatjuk, bár ha valaki még sohasem dolgozott ezzel a technológiával, némi szétszórtsággal és fragmentáltsággal találkozik a tananyagot illetően.
A PoE szabványai
Kezdőknek némi zűrzavar adódhat. Három generációja létezik
a szabványnak:
Az első generációs PoE (IEEE 802.3af szabvány) legfeljebb 15,4 W egyenáramot biztosít minden egyes csatlakoztatott eszköz számára.
A második generáció, az IEEE 802.3at szabvány, amelyet PoE+ néven is ismerünk, akár 30 W teljesítményt is képes leadni minden eszköz számára. Ezt a szabványt olyan „nagyobb fogyasztók” táplálására használják, mint a Pan-Tilt-Zoom (PTZ) kamerák és a 11n vezeték nélküli hozzáférési pontok.
Az egyszerűbb megértés érdekében a fő különbségeket táblázatba foglaltuk:
Beállítások
PoE
PoE+
A táplált eszközre vonatkozó egyenáram feszültsége
36 és 57 V között (névleges 48V)
42,5 és 57 V között
A forrás által megadott feszültség
44 és 57 V között
50 és 57 V között
A PoE forrás maximális teljesítménye
15,4 W
30 W
A PoE fogyasztó által kapott maximális teljesítmény
12,95 W
25,50 W
Maximális áram
350 mA
600 mA
A kábel maximális ellenállása
20 Ohm (cat.3 esetén)
12,5 Ohm (cat.5 esetén)
Teljesítményosztályok
0-3
0-4
A harmadik generációt az IEEE 802.3bt szabvány írja le.
A harmadik generációs PoE eszközök akár 51 W teljesítményt is képesek biztosítani egyetlen kábelen.
Megjegyzés. A IEEE 802.3bt szabvány technológiáival rendelkező eszközök táplálásához a modern árnyékolt érpárok (cat. 5 és magasabb) nyolc vezetékét használják, míg az első két generációhoz elegendő volt csak négy.
A kompatibilitásról beszélve, a PoE eszközök visszafelé kompatibilisek — egy erősebb 802.3bt szabványú tápegység használható régebbi PoE és PoE+ (802.3af és 802.3at) fogyasztók számára.
Terminológia: End-span és Mid-Span
End-span — eszköz, amely az energiaellátást a kábelvonal elejéről biztosítja.
példa: egy IP telefonos switch az irodán belüli álló telefonok kis hálózatának energiaellátását biztosítja.
Egy másik példa — egy kis raktár videomegfigyelő rendszere, ahol a kamerák a switchen keresztül kapják az energiát PoE-n keresztül.
Ezekben a rendszerekben általában nem terveznek további eszközöket az energiajel erősítésére.
Mid-span
— amikor a tápegység nem a kábelvonal elején, hanem a switch és a végső eszköz között van csatlakoztatva. Például egy kamera táplálása egy injectorral, amely a switch után kapcsolódik a közbenső patch panelben. Még egy kis terminológia:
PSE (Power Source Equipment)
- — tápegység. PD (Powered Device)
- — táplált eszköz. Képes a tápegység megérteni, hogy a csatlakoztatott kliens eszköz PoE-val vagy anélkül csatlakozik?
Ha az End-span-ről beszélünk, például egy switch esetén, minden nagyon egyszerűen működik. Az energiaforrás, például a PoE portokkal rendelkező switch, csak akkor biztosítja az energiát az adott porton, ha a csatlakoztatott eszköz (például egy hozzáférési pont) támogatja a PoE technológiát.
Elsőként egy ellenőrzést végeznek: a kliens eszköz támogatja-e a PoE-n keresztüli táplálást. 2,8 és 10 Volt közötti feszültség kerül kiadásra, és a bemeneti ellenállást határozzák meg. Amennyiben az eredmények megfelelőnek ítélhetők a PoE-n keresztüli tápláláshoz, a tápegység a következő lépésre lép.
Hogyan működik ez?
- A tápegység meghatározza a kliens eszköz táplálásához szükséges energia mennyiséget, hogy aztán ezt az energiát kezelni tudja. A fogyasztás szintjétől függően osztályt kap az eszköz: 0-tól 4-ig.
- A tápláló eszköz meghatározza a szükséges teljesítményt az ügyféleszköz táplálásához, hogy aztán ezt a teljesítményt irányítani lehessen. A fogyasztás szintje alapján az eszközök osztályozva vannak: 0-tól 4-ig.
Ha azonban olcsó Mid-Span eszközökről van szó, amelyeket a hagyományos hálózati berendezések után csatlakoztatnak (PoE nélkül), akkor a helyzet nem olyan rózsás. Ilyen esetekben általában állandó tápfeszültség kerül a vonalra fix paraméterekkel, és nem történik meg a kérdés: „Milyen eszköz van a vonal másik végén?” ellenőrzése.
Mi a teendő, ha PoE-t nem támogató eszközöket kell csatlakoztatni, és az adapter aljzatai nincsenek biztosítva?
Az ilyen helyzetekre szolgál a Passive PoE a PoE splitter.
Ebben az esetben a tápegység nem kérdezi le a csatlakoztatott eszközt, és nem egyezteti az áramfelvételét. A táplálás egyszerűen a twisted pair szabad vezetőin keresztül történik a PoE splitter segítségével.
A PoE splitter az érkező jelet megosztja adatokra és tápellátásra (12V-24V). Így lehetővé válik tápellátás biztosítása és egy PoE-t nem támogató eszköz integrálása a meglévő infrastruktúrába. E módszer esetén gondosan meg kell választani a tápforrás teljesítményét és a fogyasztóját.
De mi a helyzet, ha éppen ellenkezőleg? Csatlakoztatni kell a PD-t (PoE-t támogató kliens eszközt) a hagyományos hálózati berendezésekhez?
A PoE-t támogató kliens eszközök táplálásához használhatunk PoE injektort, amely az adatok mellett további elektromos áramot juttat a hálózati kábelbe.
A PoE injektor bemenetén RJ45 csatlakozó és egy tápegységhez való csatlakozó található. Kimenetén egyetlen RJ45 csatlakozó van PoE-val.
A PoE injektor a standard hálózati jelet elfogadja, és áramot juttat a hálózati csatlakozás vonalába, ami lehetővé teszi, hogy a kimeneten PoE-t támogató eszközt csatlakoztassunk.
2. ábra. Zyxel PoE injektor
Milyen követelmények vonatkoznak a kábelre?
PoE-n keresztüli tápellátás esetén olyan twisted pair kábelt kell használni, amely nem alacsonyabb, mint cat.5e.
Fontos. A vezetők rézből készüljenek, ne legyenek bevonva, vastagságuk legalább 0,51 mm (24 AWG). A vezetők ellenállása nem haladhatja meg a 9,38Ω/100m-t.
Általában gyakorlatban ajánlott nem 75m-nél hosszabb kábeleket használni, bár a 802.3af és 802.3at szabványok 100m támogatásáról beszélnek. Passive PoE esetén a gyakorlati ajánlások még pesszimistábbak – a működéshez elegendő kábelhossz legfeljebb 60m legyen.
Különleges switch-eken, például az irányított támogatni tudják az eszközöket 250 m távolságban 10 Mb/s sebességgel.
3. ábra. Az Extended Range működésének illusztrációja.
Mi az impulzusos túlfeszültség elleni védelem (UZI)?
Bármely hosszú elektromos áramkörben létezik a rövid impulzusok megjelenésének veszélye, amelyet a töltés felhalmozódása (a feszültségkülönbség növekedése — túlfeszültség) és a következő kisülés okoz. Az alábbiakban felsoroljuk a rövid impulzusos túlfeszültségek kialakulásának okait.
- A közeli villámcsapás, beleértve a villámvédelmet, elektromos impulzust és elektromágneses zavart idéz elő, ami indukált EDS-t (elektromotoros erő) hoz létre a kábelben.
- A statikus elektromosság felhalmozódása, amelyet a levegő ionizációja és más külső jelenségek okoznak, statikus nyomásimpulzusok kialakulásához vezet, amelyek képesek tönkretenni a berendezéseket.
- A berendezések kapcsolásából és váltásaiból adódó túlfeszültségek, például patch kábellel való kapcsolás a crossconnectben, további tápegységek csatlakoztatása, valamint erőteljes terhelések bekapcsolása és kikapcsolása átmeneti folyamatokat okoznak az elektromos áramkörökben, éles feszültségnövekedésekkel impulzusos jelleggel, ami a berendezések meghibásodásához vezethet.
Megjegyzés. Számos okból: a közeli villámcsapás a vihar idején, valamint a levegő ionizációja és a légköri elektromosság felhalmozódása miatt ezt a védelmi típust néha «viharvédelemnek» nevezik. Ezt a kifejezést nem szabad összekeverni a «villámvédelem» kifejezéssel — azaz a közvetlen villámcsapás elleni védelemmel.
Az ilyen fenyegetések elkerülésére túlfeszültség elleni védelmi eszközöket (UZI) használnak. Két védekezési lehetőség létezik (UZI): külső eszközök vásárlása és telepítése, valamint a PoE eszközökbe való beépítés.
Végül, a kérdésre: milyen eszközöket válasszunk?
Tápegységválasztás
Amikor PoE tápegység forrásának kiválasztásáról beszélünk, a végponti (end-span) kapcsolóra gondolunk. A switch a legelterjedtebb megoldás, IP telefonálásban, videófelügyeletben, hozzáférési pontok telepítésénél, valamint különböző biztonsági rendszer érzékelők, beléptető rendszerek kontrollerének kihelyezésénél használják.
Itt több tényezőt is figyelembe kell venni:
- Felfelé kompatibilitás. Tehát egy modernebb eszköz, amely támogatja a legújabb IEEE 802.3bt szabványt, használható régebbi eszközök csatlakoztatására és táplálására. Viszont fordítva ez nem működik.
- A PD (táplált eszközök) távolsága. A jelenlegi hosszon kívül érdemes a jövőre is gondolni. Például, ha bővül a raktározási terület, vagy tervezik az iroda költöztetését. Jobb, ha valamilyen tartalékot számítunk a jövőre nézve.
- Eszközkezelés. A 'bejelentkezés a kapcsolóhoz és kézzel ki- bekapcsolni a tápellátást' lehetőség mellett más kezelési módok is léteznek, például kamera számára.
- Túláramvédelmi eszközök (TVE) és más káros hatások ellen.
A Zyxel rendelkezik olyan kapcsolókkal, amelyek megfelelnek a fenti követelményeknek. Ezek az új GS1350 széria modelljei. Már korábban Ez a széria kezdetben úgy lett pozicionálva, mint De problémamentesen használhatók más esetekben is, például telefonok, hozzáférési pontok és más PoE eszközök táplálására.
4. ábra. Speciális vezérelt PoE kapcsoló GS1350-26HP.
A GS1300 sorozatú nem vezérelt kapcsolók 5. ábra. A Zyxel PoE támogatású vezérelt és nem vezérelt kapcsolók modelljei.
A fogyasztói eszköz kiválasztása
Általában a végső eszközök választásánál a fogyasztói jellemzőikre koncentrálunk, például a képminőségre a kamerák kiválasztásánál, a Wi-Fi szabványok támogatására a hozzáférési pontoknál, és így tovább.
Ugyanakkor a tápellátás szintén befolyásolja a döntést. Érdemes figyelembe venni a következő tényezőket:
Az eszköz energiahatékonysága.
- A kezelési lehetőségek.
- Az ár és a minőség.
- Ár és minőség.
Fontos! Bár a fentről deklarált kompatibilitásra nem érdemes 100%-ban támaszkodni. Egy jó projektben az tápegységnek és a fogyasztóknak egy szabványt kell követniük, lehetőleg a legfrissebbet, teljes mértékben kompatibilisnek kell lenniük, és új technológiák, például Wi-Fi 6 használatára kell tervezni őket. Az egész infrastruktúra átépítése, amit „modernizálásnak” hívnak, legtöbbször drágább, mint néhány plusz költség a bevezetés szakaszában.
Hasznos linkek
Wi-Fi 6 hozzáférési pontok: ,
és
Speciális kezelhető kapcsolók sorozat: és nem kezelhető a Zyxel weboldalán
Forrás: habr.com
