Questo articolo presenta in forma di domanda e risposta i punti chiave nell'utilizzo dell'alimentazione tramite PoE (Power over Ethernet). Vengono evidenziate le differenze tra gli standard e forniti dettagli sulla protezione dei dispositivi da sovratensioni e altre informazioni utili.
Che cos'è il PoE?
PoE (Power over Ethernet) è una tecnologia che fornisce energia elettrica a un dispositivo tramite un cavo Ethernet a coppia intrecciata (solitamente si utilizza un cavo cat.5 con connettori RJ45). Lo stesso cavo viene utilizzato sia per la trasmissione dei dati che per alimentare il dispositivo.
Quali dispositivi sono supportati?
Tra i dispositivi di alimentazione si possono trovare:
- switch,
- router,
- e altri dispositivi di rete.
Tra i dispositivi client si possono utilizzare:
- telefoni cablati,
- telecamere,
- punti di accesso,
- vari sensori e altra periferica.
Esistono anche dispositivi per l'integrazione con apparecchiature che non supportano
PoE.
A cosa serve?
Come scrisse il poeta Vladimir Majakovskij: «Se le stelle si accendono, significa che questo è necessario a qualcuno». Di seguito sono riportati i vantaggi dell'uso di questa tecnologia.
Collegamento di dispositivi in luoghi difficili da raggiungere
Ad esempio, nel posto di lavoro dell'utente sono previsti solo due prese: per il monitor e l'unità centrale. Spesso tali esigenze non derivano da un errore di pianificazione, ma sono dettate da normative settoriali, regionali e altri standard di sicurezza informatica, sicurezza antincendio, salute e sicurezza sul lavoro, e così via.
Un altro esempio è quando una videocamera o un punto di accesso è fissato al soffitto, dove risulta difficile far passare anche il cavo di alimentazione.
Gestione dell'alimentazione
Il secondo vantaggio è che il PoE consente di gestire l'alimentazione del dispositivo, ad esempio, disattivandolo temporaneamente, accendendolo o effettuando un riavvio (in caso di blocco, aggiornamenti o altre necessità).
È molto utile quando si lavora da remoto o quando i dispositivi si trovano in luoghi difficili da raggiungere.
Particolarmente utile è quando si lavora con punti di accesso che possono trovarsi a una notevole distanza o essere addirittura nascosti sopra un controsoffitto.
Nota. Praticamente tutti i moderni punti di accesso di Zyxel supportano il PoE.
inclusi i nuovi modelli con supporto Wi-Fi 6: come i più "economici" e modelli più avanzati e
Figura 1. Punto di accesso dual-band 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.
Semplificazione della manutenzione
Oltre alla facilità d'uso, l'uso di PoE elimina il dolore di acquistare e riparare adattatori di alimentazione e di fornire prese agli utenti, ad esempio, mediante l'acquisto di PDU (in parole semplici, "prolunghe"). Meno componenti significano meno punti di guasto e meno chiamate all'assistenza tecnica.
Sicurezza elettrica
Qualunque cosa si dica, 220 Volt è molto. Fa male, può essere letale. Ma 57 volt, che è il massimo per PoE, è comunque pericoloso, ma non così tanto. In alcune organizzazioni, affinché un sistemista svolga anche lavori elettrici, è necessaria una certificazione speciale. È regolamentato dagli stessi standard settoriali e regionali. E con PoE non c'era nulla di simile prima. La bassa tensione è proprio quella che è: bassa tensione.
Estetica
Cosa serve prima di tutto al personale tecnico? Basta che funzioni. Ma per alcuni 'compagni' particolarmente esigenti, ci deve essere anche un'estetica. Ad esempio, per non avere 'cavi superflui' che pendono. O per avere tutto di un colore unico. PoE elimina proprio questi 'cavi superflui'. È particolarmente apprezzato da vari controllori, commissioni e 'alte autorità'.
Quali sono gli svantaggi del PoE?
Costo più elevato dei dispositivi
Infatti, costa di più. Specialmente se si sceglie attrezzatura relativamente affidabile, e non ci si affida al 'si vedrà', comprando 'soluzioni NoName economiche'.
D'altro canto, il principio 'più costoso significa migliore' non è sempre valido. Quindi ha senso cercare un marchio costoso solo se ci sono requisiti aggiuntivi (c'è un elenco di 'attrezzature autorizzate').
Ma anche con un prezzo elevato per i dispositivi PoE, può risultare molto più economico rispetto all'organizzazione da zero di un sistema di cablaggio elettrico espanso per alimentare dispositivi remoti.
Diminuzione della potenza
Quando si trasmette un segnale a bassa tensione attraverso fili molto sottili, l'efficienza, per così dire, non sarà molto alta. Più ci si allontana dalla fonte di alimentazione, meno energia elettrica rimane per alimentare i consumatori. Il resto viene speso per la resistenza e il riscaldamento dei fili. Con un'alimentazione locale (non PoE) è più semplice. Basta inserire l'alimentatore nella presa e... l'energia comincia a fluire.
Tuttavia, problemi simili di distanza possono essere risolti utilizzando switch speciali con potenza di segnale aumentata, come i modelli Zyxel della serie [GS1300] () e .
Requisiti per le qualifiche del personale
Diciamo che, sebbene l'uso del PoE non richieda conoscenze profonde, ci sono alcuni dettagli
che è necessario comprendere. È possibile trovare informazioni su questo argomento senza troppe difficoltà, sebbene una persona che non ha mai lavorato con questa tecnologia possa imbattersi in una certa disomogeneità e frammentazione del materiale didattico.
Standard PoE
Per i principianti potrebbe sorgere un po' di confusione. Ci sono 3 generazioni
di standard:
La prima generazione di PoE (standard IEEE 802.3af) fornisce fino a 15,4 W di corrente continua per ogni dispositivo connesso.
La seconda generazione dello standard IEEE 802.3at, noto anche come PoE+, può fornire fino a 30 W per ogni dispositivo. Questo standard è utilizzato per alimentare i consumatori più "affamati", come le telecamere PTZ e gli access point wireless 11n.
Per una migliore comprensione, le principali differenze sono riassunte nella tabella:
Parametri
PoE
PoE+
Tensioni in continua sul dispositivo alimentato
da 36 a 57 V (nominale 48V)
da 42,5 a 57 V
Tensione fornita dalla fonte
da 44 a 57 V
da 50 a 57 V
Potenza massima della fonte PoE
15,4 W
30 W
Potenza massima ricevuta dal consumatore PoE
12,95 W
25,50 W
Corrente massima
350 mA
600 mA
Resistenza massima del cavo
20 Ω (per cat.3)
12,5 Ω (per cat.5)
Classi di alimentazione
0-3
0-4
La terza generazione è descritta dallo standard IEEE 802.3bt.
I dispositivi PoE di terza generazione possono fornire fino a 51 W di potenza tramite un singolo cavo.
Nota. Per alimentare i dispositivi utilizzando le tecnologie dello standard IEEE 802.3bt, vengono utilizzati tutti e otto i conduttori del cavo in coppia intrecciata moderna (cat. 5 e superiore), mentre per le prime due generazioni è sufficiente utilizzare solo quattro.
Parlando di compatibilità, i dispositivi PoE sono retrocompatibili: un dispositivo di alimentazione più potente standard 802.3bt può essere utilizzato per i consumatori PoE e PoE+ più vecchi (802.3af e 802.3at).
Terminologia: End-span e Mid-Span
End-span — dispositivo che fornisce alimentazione dall'inizio della linea di cablaggio.
linea.
Un esempio classico: uno switch di telefonia IP fornisce alimentazione a una piccola rete di telefoni fissi all'interno dell'ufficio.
Un altro esempio è un sistema di videosorveglianza in un piccolo magazzino, dove le telecamere ricevono alimentazione dallo switch tramite PoE.
Di solito, in questi sistemi non sono previsti ulteriori dispositivi per rinforzare il segnale di alimentazione.
Mid-span — quando il dispositivo di alimentazione si connette non dall'inizio della linea di cablaggio, ma aggiuntivamente tra lo switch e il dispositivo finale. Ad esempio, l'alimentazione di una telecamera tramite un iniettore, che viene collegato dopo lo switch in un armadietto distributore intermedio.
Ancora un po' di terminologia:
- PSE (Power Source Equipment) — attrezzature di alimentazione.
- PD (Powered Device) — dispositivo alimentato.
Il dispositivo di alimentazione può capire quale dispositivo client è collegato: con PoE o senza?
Quando si tratta di un End-span, ad esempio uno switch, il funzionamento è molto semplice. L'alimentatore, ad esempio, uno switch con porte PoE, fornisce alimentazione a una determinata porta solo se il dispositivo collegato (ad esempio, un punto di accesso) supporta la tecnologia PoE.
Come funziona?
- Inizialmente viene effettuato un controllo: il dispositivo client supporta l'alimentazione tramite PoE? Viene applicata una tensione da 2,8 a 10 Volt e viene determinata la resistenza di ingresso. Se i risultati ottenuti possono essere considerati soddisfacenti per l'alimentazione tramite PoE, il dispositivo di alimentazione passa alla fase successiva.
- Il dispositivo di alimentazione determina la potenza necessaria per alimentare il dispositivo client, per gestire successivamente questa potenza. A seconda del livello di consumo, i dispositivi vengono assegnati a una classe: da 0 a 4.
Tuttavia, quando si parla di dispositivi Mid-Span economici da inserire dopo le normali apparecchiature di rete (senza PoE), la situazione non è così rosea. In questi casi, di solito si fornisce alimentazione continua con parametri fissi e non si verifica: "Quale dispositivo si trova dall'altra parte della linea?".
E cosa fare quando è necessario collegare dispositivi privi di supporto PoE e non ci sono prese per l'adattatore di alimentazione?
Per tali situazioni si utilizza Passive PoE con l'uso di uno splitter PoE.
In questo caso, l'alimentatore non interroga il dispositivo collegato e non negozia la sua potenza. L'alimentazione viene semplicemente fornita attraverso i conduttori liberi di un cavo LAN mediante uno splitter PoE.
Lo splitter PoE divide il segnale che arriva attraverso il cavo LAN in dati e alimentazione (12V-24V). In questo modo, è possibile fornire alimentazione e integrare un dispositivo privo di supporto PoE nell'infrastruttura esistente. Con questo metodo di collegamento, è necessario scegliere attentamente la potenza dell'alimentatore e quella del suo utilizzatore.
E se fosse il contrario? È necessario collegare un dispositivo PD (dispositivo client con PoE) a una normale attrezzatura di rete?
Per alimentare i dispositivi client con PoE, si può utilizzare un iniettore PoE, progettato per fornire energia aggiuntiva tramite il cavo di rete.
L'iniettore PoE ha un connettore RJ45 in ingresso e un connettore per il collegamento a una fonte di alimentazione. In uscita, ha un unico connettore RJ45 con PoE.
L'iniettore PoE riceve il segnale di rete standard e inietta l'alimentazione nella linea per il collegamento di rete, permettendo di collegare un dispositivo PoE all'uscita.
Figura 2. Iniettore PoE Zyxel
Quali sono i requisiti per il cavo?
Per il collegamento con alimentazione tramite PoE, si utilizza un cavo a coppie ritorte non inferiore a cat.5e.
Importante. I conduttori devono essere in rame, non rivestiti, con uno spessore minimo di 0,51 mm (24 AWG). La resistenza nei conduttori non deve superare 9,38Ω/100 m.
In pratica, si consiglia di non utilizzare cavi di lunghezza superiore a 75 m, anche se gli standard 802.3af e 802.3at supportano 100 m. Nel caso del Passive PoE, le raccomandazioni pratiche sono ancora più pessimistiche: la lunghezza reale del cavo per un funzionamento normale non dovrebbe superare i 60 m.
Tuttavia, alcuni switch speciali, come quelli gestiti possono supportare dispositivi a una distanza di 250 m con una velocità di 10 Mb/s.
Figura 3. Illustrazione del funzionamento dell'Extended Range.
Che cos'è la protezione contro le sovratensioni (UЗИП)?
In qualsiasi circuito elettrico prolungato esiste la minaccia di impulsi transitori, causati dall'accumulo di carica (aumento della differenza di potenziale — sovratensione) con conseguente scarica. Di seguito sono elencate le cause delle sovratensioni brevi.
- Un colpo di fulmine nelle vicinanze dell'oggetto, incluso il parafulmine, provoca un impulso elettrico e un disturbo elettromagnetico, generando una tensione indotta nel cavo.
- L'accumulo di elettricità statica, causato dall'ionizzazione dell'aria e da altri fenomeni esterni, porta alla formazione di impulsi di tensione statica capaci di danneggiare l'attrezzatura.
- I sovratensioni dovuti a commutazioni e interventi delle attrezzature, ad esempio, la commutazione dei patch cord nel quadro di distribuzione, l'accensione di dispositivi di alimentazione aggiuntivi, l'accensione e lo spegnimento di carichi elevati, portano alla comparsa di processi di transizione nei circuiti elettrici con bruschi picchi di tensione di carattere impulsivo, che possono causare guasti all'attrezzatura.
Nota. Per vari motivi: un fulmine che colpisce nelle vicinanze dell'oggetto durante un temporale, così come l'ionizzazione dell'aria e l'accumulo di elettricità atmosferica prima del temporale, questo tipo di protezione viene talvolta chiamato "protezione contro i fulmini". Non bisogna confondere questo termine con quello di "protezione da fulmini" — ovvero la protezione contro un colpo diretto di fulmine.
Per prevenire tali minacce, vengono utilizzati dispositivi di protezione contro sovratensioni (SPD). Esistono due opzioni di protezione (SPD): acquisto e installazione di dispositivi esterni e integrazione della protezione nei dispositivi PoE.
E infine, la risposta alla domanda: quali dispositivi scegliere?
Scelta dell'alimentatore
Quando si parla di scegliere un dispositivo di alimentazione per PoE, ci si riferisce a end-span, e di solito è uno switch. Lo switch è l'opzione più utilizzata, impiegato sia nella telefonia IP che nella videosorveglianza, nella distribuzione di access point e nel posizionamento di vari sensori di sistemi di sicurezza, controllori di accesso e così via.
Qui è importante considerare diversi fattori:
- Compatibilità dall'alto verso il basso. Cioè, un dispositivo più moderno che supporta l'ultimo standard IEEE 802.3bt può essere utilizzato per collegare e alimentare dispositivi più vecchi. Invece, l'inverso non è possibile.
- Distanza PD (dispositivi alimentati). Oltre alla lunghezza, che è "qui e ora", è importante pensare al futuro. Ad esempio, se ci sarà un'espansione dello spazio di magazzino o un trasferimento dell'ufficio. È meglio includere un certo margine di specifiche "per il futuro".
- Gestione dei dispositivi. Oltre all'opzione di "accedere" all'interruttore e spegnere-accendere manualmente l'alimentazione, ci sono altre possibilità di gestione, ad esempio, per le telecamere.
- Protezione dalle sovratensioni (UPD) e da altri fattori dannosi.
Zyxel ha switch che soddisfano tutti i requisiti sopra menzionati. Si tratta dei modelli della nuova serie GS1350. Abbiamo già Questa serie è stata originariamente posizionata come Tuttavia, possono essere utilizzati senza problemi anche in altri casi, ad esempio, per alimentare telefoni, punti di accesso e altri dispositivi PoE.
Figura 4. Switch PoE gestito specializzato GS1350-26HP.
Switch non gestiti della serie sono anche una buona scelta. Puoi vedere la selezione di switch specializzati di Zyxel nell'immagine 5.
Immagine 5. Gamma di switch gestiti e non gestiti con supporto PoE di Zyxel.
Scelta del dispositivo finale
Di solito, nella scelta dei dispositivi finali si considerano le loro caratteristiche di consumo, ad esempio, la qualità dell'immagine nella scelta delle telecamere, il supporto degli standard Wi-Fi nella scelta degli access point e così via.
Tuttavia, l'alimentazione elettrica ha anche il suo impatto. Ha senso considerare i seguenti fattori:
- Efficienza del dispositivo.
- Opzioni di gestione.
- Prezzo e qualità.
Attenzione! Nonostante la compatibilità dichiarata, non si dovrebbe contare al 100% su questa possibilità. In un buon progetto, la fonte di alimentazione e i dispositivi devono supportare uno standard comune, preferibilmente il più attuale, avere completa compatibilità, essere previsti per l'uso di nuove tecnologie, come Wi-Fi 6. Rifare un'intera parte dell'infrastruttura, orgogliosamente chiamata 'modernizzazione', spesso risulta più costosa di alcune spese aggiuntive nella fase di implementazione.
Link utili
Punti di accesso Wi-Fi 6: ,
e
Switch gestiti speciali della serie e non gestiti sul sito Zyxel
Fonte: habr.com
