L'articolo in forma popolare di domanda e risposta tratta dei punti chiave nell'utilizzo dell'alimentazione tramite PoE (Power over Ethernet). Viene presentata la differenza tra gli standard, fornendo informazioni sulla protezione dei dispositivi da sovratensioni e su altre cose utili.
Che cos'è il PoE?
PoE (Power over Ethernet) è una tecnologia che fornisce alimentazione ai dispositivi client tramite un cavo twisted pair di standard Ethernet (solitamente si utilizza un cavo cat.5 con connettori RJ45). Lo stesso cavo è utilizzato sia per la trasmissione dei dati che per l'alimentazione del dispositivo.
Quali dispositivi sono supportati?
Come dispositivi di alimentazione possono fungere:
- switch,
- router,
- e altro hardware di rete.
Come dispositivi client possono essere utilizzati:
- telefoni cablati,
- telecamere,
- punti di accesso,
- vari sensori e altro hardware periferico.
Esistono anche dispositivi per l'integrazione con apparecchiature che non supportano
PoE.
A cosa serve?
Come ha scritto il poeta Vladimir Majakovskij: «Se le stelle si accendono, significa che a qualcuno servono». Di seguito sono elencati i vantaggi dell'utilizzo di questa tecnologia.
Collegamento di dispositivi in luoghi difficili da raggiungere
Ad esempio, sulla postazione dell'utente sono previste solo due prese: per il monitor e l'unità centrale. Tali requisiti spesso non derivano da errori nella progettazione, ma sono dettati da standard nazionali, regionali e altre norme di sicurezza IT, prevenzione incendi, sicurezza sul lavoro e così via.
Un altro esempio è quando una videocamera o un punto di accesso è fissato al soffitto, è 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, permettendo di disattivarlo temporaneamente, accenderlo o riavviarlo (in caso di blocco, aggiornamento o altra necessità).
Questo è comodo se si lavora da remoto, o quando i dispositivi si trovano in luoghi difficili da raggiungere.
Particolarmente utile nella gestione di punti di accesso, che possono trovarsi a notevole distanza o essere nascosti sopra un controsoffitto.
Nota. Praticamente tutti i punti di accesso moderni di Zyxel supportano il PoE
inclusi i nuovi modelli con supporto per Wi-Fi 6: sia i più "economici" che i 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 mal di testa per l'acquisto e la riparazione degli adattatori di alimentazione, garantendo agli utenti prese di corrente, ad esempio, tramite l'acquisto di PDU (in parole semplice, «ciabatte»). Meno nodi—meno punti di guasto—meno telefonate al supporto tecnico.
Sicurezza elettrica
Qualunque cosa si dica, 220 Volt — è tanto. Fa male, può uccidere. Ma anche 57 volt, che è il massimo per PoE — è sgradevole e pericoloso, ma non così tanto. In alcune organizzazioni, per fare in modo che un sistemista faccia anche il lavoro dell'elettricista — serve un'autorizzazione speciale. Questo è regolamentato dai medesimi standard settoriali e regionali. E per quel che riguarda PoE — non si sapeva nulla di tutto ciò. La bassa tensione — è e rimane bassa tensione.
Estetica
Cosa serve prima di tutto al personale tecnico? Solo che funzioni. Ma alcuni «compagni» particolarmente avanzati vogliono anche che sia «bello». Ad esempio, che i «cavi in più» non pendano. O che sia tutto di un solo colore. PoE elimina questi «cavi in più». Sono particolarmente sensibili a queste questioni enti di controllo, commissioni e «grandi superiori».
Quali sono i contro del PoE?
Costo maggiore dei dispositivi
In effetti, costa di più. Soprattutto se si acquista attrezzatura collaudata, piuttosto che fare affidamento su «chissà», comprando soluzioni «a basso costo» senza nome.
D'altra parte, il principio «più costoso — significa migliore» non funziona sempre. Pertanto, cacciare il marchio costoso ha senso solo se ci sono requisiti aggiuntivi (c'è un elenco di «attrezzature autorizzate»).
Ma anche con il prezzo elevato dell'equipaggiamento PoE, il suo costo può essere molto inferiore rispetto a quello dell'organizzazione per una rete cablata espansa dall'inizio per alimentare dispositivi remoti.
Caduta di potenza
Quando si trasmette un segnale a bassa tensione attraverso fili sottili, l'efficienza, diciamo così, non sarà molto alta. Più si allontana dall'alimentatore, meno potenza elettrica resterà per alimentare i dispositivi. Il resto viene speso per la resistenza e il riscaldamento dei cavi. Con alimentazione locale (non PoE), la situazione è più semplice. Si infila il blocco di alimentazione nella presa "e l'energia inizia a fluire..."
Tuttavia, simili problemi di distanza possono essere risolti utilizzando switch speciali con potenza di segnale aumentata, ad esempio, Zyxel delle serie [GS1300] () e .
Requisiti di qualificazione del personale
Diciamo che, sebbene l'uso del PoE non richieda grandi conoscenze, alcune informazioni
devono essere apprese. È possibile trovare informazioni su questo argomento senza troppa difficoltà, anche se, se una persona non ha mai lavorato con questa tecnologia, si imbatte in una certa disomogeneità e frammentazione del materiale didattico.
Standard PoE
Per i principianti potrebbe sorgere qualche confusione. Ci sono 3 generazioni
di standard:
La prima generazione PoE (standard IEEE 802.3af) fornisce fino a 15,4 W di corrente continua per ciascun dispositivo collegato.
La seconda generazione standard IEEE 802.3at, nota anche come PoE+, può erogare fino a 30 W per ciascun dispositivo. Questo standard è utilizzato per alimentare dispositivi "più energivori", come telecamere di sorveglianza Pan-Tilt-Zoom (PTZ) e punti di accesso wireless 11n.
Per semplificare la comprensione, le principali differenze sono riassunte in una tabella:
Parametri
PoE
PoE+
Tensioni a corrente continua sul dispositivo alimentato
da 36 a 57 V (nominale 48V)
da 42,5 a 57 V
Tensione in uscita dall'alimentatore
da 44 a 57 V
da 50 a 57 V
Massima potenza dell'alimentatore PoE
15,4 W
30 W
Massima potenza ricevuta dal consumatore PoE
12,95 W
25,50 W
Corrente massima
350 mA
600 mA
Resistenza massima del cavo
20 Ohm (per cat.3)
12,5 Ohm (per cat.5)
Classi di alimentazione
0-3
0-4
La terza generazione è descritta dallo standard IEEE 802.3bt.
I dispositivi della terza generazione PoE possono fornire una potenza fino a 51 W tramite un singolo cavo.
Nota. Per alimentare i dispositivi utilizzando le tecnologie dello standard IEEE 802.3bt, sono utilizzati tutti e otto i conduttori del cavo in coppia schermata moderna (cat. 5 e superiori), mentre per le prime due generazioni è sufficiente utilizzare solo quattro.
Parlando di compatibilità, i dispositivi PoE sono retrocompatibili: un alimentatore più potente dello 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 cavo.
Un esempio classico: uno switch IP per telefonia 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 videocamere ricevono alimentazione dallo switch tramite PoE.
Di solito, in tali sistemi non sono previsti dispositivi aggiuntivi per rinforzare il segnale di alimentazione.
Mid-span — quando l'alimentatore si collega non all'inizio della linea di cavo, ma aggiuntivamente tra lo switch e il dispositivo finale. Ad esempio, alimentare una videocamera attraverso un iniettore, che si collega dopo lo switch in un armadio di cross-connection intermedio.
Ancora un po' di terminologia:
- PSE (Power Source Equipment) — attrezzatura di alimentazione.
- PD (Powered Device) — dispositivo alimentato.
Può un alimentatore riconoscere quale dispositivo è stato collegato: con PoE o senza?
Nel caso di End-span, ad esempio, con uno switch, tutto avviene in modo semplice e diretto. L'alimentatore, ad esempio, uno switch con porte PoE, attiva l'alimentazione per quella porta solo se il dispositivo collegato (ad esempio, un punto di accesso) supporta la tecnologia PoE.
Come funziona?
- All'inizio viene eseguita una verifica: se il dispositivo client supporta l'alimentazione tramite PoE. Viene fornita una tensione da 2,8 a 10 Volt, e si determina la resistenza d'ingresso. Se i risultati ottenuti possono essere considerati soddisfacenti per l'alimentazione tramite PoE, l'alimentatore passa alla fase successiva.
- L'alimentatore determina la potenza richiesta per alimentare il dispositivo client, per il successivo controllo di questa potenza. A seconda del livello di consumo, ai dispositivi viene assegnata una classe: da 0 a 4.
Tuttavia, quando si tratta di dispositivi Mid-Span economici, da collegare dopo l'equipaggiamento di rete standard (senza PoE), la situazione non è così favorevole. In questi casi, solitamente viene fornita alimentazione continua con parametri fissi, e non viene eseguita alcuna verifica sul tipo di dispositivo collegato all'altra estremità della linea.
E cosa fare quando è necessario collegare dispositivi senza supporto PoE, ma non ci sono prese per l'adattatore di alimentazione?
Per queste situazioni si utilizza Passive PoE utilizzando splitter PoE.
In questo caso, l'alimentatore non interroga il dispositivo collegato e non sincronizza la sua potenza. L'alimentazione viene semplicemente fornita sui cavi liberi della coppia schermata tramite il PoE splitter.
Il PoE splitter separa il segnale in arrivo sulla coppia schermata in dati e alimentazione (12V-24V). In questo modo si diventa in grado di fornire alimentazione e integrare nell'infrastruttura esistente un dispositivo senza supporto PoE. Con questo tipo di collegamento è necessario scegliere con attenzione la potenza dell'alimentatore e quella del suo consumatore.
E se fosse il contrario? È necessario collegare un dispositivo PD (dispositivo client con PoE) a un'attrezzatura di rete standard?
Per alimentare i dispositivi client con PoE, è possibile utilizzare PoE injector, che è progettato per fornire alimentazione elettrica supplementare al cavo di rete.
Il PoE injector ha una porta RJ45 in ingresso e una porta per il collegamento all'alimentatore. In uscita ha un'unica porta RJ45 con PoE.
Il PoE injector riceve il segnale di rete standard e introduce un'«iniezione» di alimentazione nella linea per la connessione di rete, consentendo di collegare un dispositivo con PoE in uscita.
Figura 2. Zyxel PoE injector
Quali sono i requisiti per il cavo?
Per il collegamento con alimentazione tramite PoE si utilizza una coppia schermata non inferiore a cat.5e.
Importante. I conduttori devono essere in rame, non rame stagnato, e avere uno spessore non inferiore a 0,51 mm (24 AWG). La resistenza nei conduttori non deve superare 9,38 Ω/100 m.
Di solito, nella pratica si consiglia di non utilizzare cavi più lunghi di 75 m, anche se gli standard 802.3af e 802.3at parlano di supporto per 100 m. Nel caso del Passive PoE, le raccomandazioni pratiche sono ancora più pessimistiche: la lunghezza massima del cavo per un buon funzionamento non deve superare i 60 m.
Tuttavia, esistono interruttori speciali, ad esempio, gestiti possono supportare dispositivi fino a 250 m a una velocità di 10 Mb/s.
Figura 3. Illustrazione del funzionamento dell'Extended Range.
Cosa sono i dispositivi di protezione contro le sovratensioni (UZIП)?
In qualsiasi circuito elettrico prolungato esiste il rischio di picchi di tensione di breve durata, causati dall'accumulo di carica (aumento della differenza di potenziale - sovratensioni) con successiva scarica. Di seguito sono riportate le cause della formazione di brevi impulsi di sovratensione.
- Un colpo di fulmine nelle vicinanze dell'oggetto, incluso il parafulmine, provoca un impulso elettrico e una perturbazione elettromagnetica, creando una forza elettromotrice indotta nel cavo.
- L'accumulo di elettricità statica, causato dall'ionizzazione dell'aria e da altri fenomeni esterni, porta alla comparsa di impulsi di tensione statica in grado di danneggiare le attrezzature.
- Le sovratensioni dovute alle commutazioni e alle attivazioni delle apparecchiature, ad esempio, la commutazione dei patchcord in un armadio, l'accensione di dispositivi di alimentazione aggiuntivi, l'accensione e lo spegnimento di carichi elevati, portano alla formazione di processi transitori nei circuiti elettrici con bruschi salti di tensione di natura impulsiva, il che può comportare il guasto delle attrezzature.
Nota. Per vari motivi: un colpo di fulmine nelle vicinanze dell'oggetto durante un temporale, nonché l'ionizzazione dell'aria e l'accumulo di elettricità atmosferica prima del temporale, questo tipo di protezione è talvolta chiamato "protezione da fulmini". Non bisogna confondere questo termine con il termine "protezione dal fulmine" — cioè con protezione contro il colpo diretto del fulmine.
Per prevenire tali minacce vengono utilizzati dispositivi di protezione contro le sovratensioni (UZIП). Esistono due opzioni di protezione (UZIП): l'acquisto e l'installazione di dispositivi esterni e l'integrazione della protezione in dispositivi con PoE.
E infine, la risposta alla domanda: quali dispositivi scegliere?
Scelta del dispositivo di alimentazione
Quando si parla della scelta di un dispositivo sorgente per l'alimentazione PoE, ci si riferisce a end-span, e di solito si tratta di uno switch. Lo switch è l'opzione più utilizzata, impiegato sia nella telefonia IP, sia nella videosorveglianza, sia nell'installazione di punti di accesso, sia nel posizionamento di vari sensori di sistemi di sicurezza, controllori di accesso e così via.
È importante considerare diversi fattori:
- Compatibilità dal basso verso l'alto. Cioè, un dispositivo più moderno che supporta l'ultima norma IEEE 802.3bt può essere utilizzato per collegare e alimentare dispositivi più vecchi. Ma il contrario non è possibile.
- Distanza del PD (dispositivi alimentati). Oltre alla lunghezza attuale, è importante pensare al futuro. Ad esempio, se si prevede di espandere l'area di stoccaggio o si sta considerando un trasloco dell'ufficio. È meglio prevedere un certo margine di caratteristiche "per il futuro".
- Gestione dei dispositivi. Oltre alla possibilità di "accedere" allo switch e disattivare/ripristinare manualmente l'alimentazione, esistono altre opzioni di gestione, ad esempio, per le telecamere.
- Protezione da sovratensioni (DPS) e altri fattori dannosi.
Zyxel ha switch che soddisfano tutti i requisiti sopra indicati. Questi sono i modelli della nuova serie GS1350. Ne abbiamo già Questa serie è stata originariamente posizionata come Tuttavia, possono essere utilizzati senza problemi anche in altre situazioni, ad esempio per alimentare telefoni, punti di accesso e altri dispositivi con PoE.
Figura 4. Switch PoE gestito specializzato GS1350-26HP.
Gli switch non gestiti della serie sono anche una buona scelta. Si può vedere una selezione di switch specializzati di Zyxel nella figura 5.
Figura 5. Gamma di switch gestiti e non gestiti con supporto PoE di Zyxel.
Scelta del dispositivo di consumo
Di solito, nella scelta dei dispositivi finali, ci si basa sulle loro caratteristiche di consumo, ad esempio, sulla qualità dell'immagine nella scelta della videocamera, sul supporto degli standard Wi-Fi nella scelta dei punti di accesso e così via.
Tuttavia, l'alimentazione elettrica ha anche il suo peso. È sensato considerare i seguenti fattori:
- Efficienza del dispositivo.
- Opzioni di gestione.
- Prezzo e qualità.
Importante! Nonostante la compatibilità dichiarata, non si dovrebbe contare al 100% su questa possibilità. In un buon progetto, la fonte di alimentazione e i consumatori dovrebbero seguire uno standard, preferibilmente il più attuale, avere piena compatibilità e essere progettati per utilizzare nuove tecnologie, come il Wi-Fi 6. La ristrutturazione di 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 della serie e non gestiti sul sito Zyxel
Fonte: habr.com
