In een populair vraag-en-antwoordartikel worden de belangrijkste aspecten van het gebruik van voeding via PoE (Power over Ethernet) besproken. Verschillen tussen de standaarden worden uiteengezet, en er wordt informatie gegeven over de bescherming van apparaten tegen overspanning en andere nuttige zaken.
Wat is PoE?
PoE (Power over Ethernet) is een technologie die elektrische energie naar een klantapparaat levert via een ethernetkabel (meestal kabel cat.5 met RJ45-connectoren). Dezelfde kabel wordt gebruikt voor zowel gegevensoverdracht als voor het voeden van het apparaat.
Welke apparaten worden ondersteund?
Ondersteunende apparaten kunnen zijn:
- switches,
- routers,
- en andere netwerkapparatuur.
Ondersteunende klantapparaten kunnen zijn:
- bedrade telefoons,
- camera's,
- toegangspunten,
- diverse sensoren en andere randapparatuur.
Er zijn ook apparaten voor integratie met apparatuur die PoE niet ondersteunt.
Voor wat is dit nodig?
Zoals de dichter Vladimir Majakovski schreef: āAls de sterren oplichten, betekent dit dat iemand ze nodig heeft.ā Hieronder worden de voordelen van het gebruik van deze technologie beschreven.
Aansluiting van apparaten op moeilijk bereikbare plaatsen
Bijvoorbeeld, op de werkplek van de gebruiker zijn er slechts twee stopcontacten beschikbaar: voor de monitor en de computerkast. Dergelijke vereisten ontstaan vaak niet door een planningsfout, maar worden gedicteerd door industriƫle, regionale en andere IT-beveiligingsnormen, brandveiligheid en arbeidsveiligheid, enz.
Een ander voorbeeld is dat als een camera of toegangspunt aan het plafond is bevestigd, het moeilijk kan zijn om ook een voedingskabel daar naartoe te trekken.
Energiebeheer
Het tweede voordeel is dat PoE het mogelijk maakt om het apparaat op energie te beheren, bijvoorbeeld het tijdelijk uitschakelen, inschakelen of opnieuw opstarten (bij vastlopen, updates of andere noodzaak).
Dit is handig als je op afstand moet werken, of wanneer apparaten zich op moeilijk bereikbare plaatsen bevinden.
Dit is vooral nuttig bij het werken met toegangspunten die zich op aanzienlijke afstand kunnen bevinden of helemaal verborgen kunnen zijn boven een vals plafond.
. Bijna alle moderne toegangspunten van Zyxel ondersteunen PoE
Opmerkingook de nieuwe modellen met ondersteuning voor Wi-Fi 6: de meest ābudgetvriendelijkeā
NWA110AX en meer geavanceerd en
Figuur 1. Dual-band toegangspunt 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.
Vereenvoudiging van onderhoud
Naast het gebruiksgemak maakt PoE het mogelijk om de hoofd te ontlasten met betrekking tot de aanschaf en het onderhoud van voedingsadapters, evenals het verstrekken van stopcontacten aan gebruikers, bijvoorbeeld door de aanschaf van een PDU (voor de duidelijkheid, 'verlengers'). Minder knooppunten - minder punten van falen - minder telefoontjes naar de technische ondersteuning.
Elektroveiligheid
Wat mensen ook zeggen, 220 Volt is veel. Het is pijnlijk, het kan doden. Maar 57 Volt, wat het maximum is voor PoE - is ook ongezond, maar niet zo heftig. In sommige organisaties is een speciale vergunning vereist voor systeembeheerders om ook als elektricien te kunnen werken. Dit wordt gereguleerd door dezelfde industriƫle en regionale normen. En met PoE was daar nooit iets van bekend. Laagspanningssystemen zijn gewoon laagspanningsystemen.
Esthetiek
Wat heeft technisch personeel in de eerste plaats nodig? Zolang het maar werkt. Maar sommige bijzonder geavanceerde 'maatjes' willen dat het ook 'mooi' is. Bijvoorbeeld dat 'overtollige' kabels niet hangen. Of dat alles dezelfde kleur heeft. PoE elimineert deze 'overtollige' draden. Vooral verschillende soorten inspecteurs, commissies en 'het grote personeel' zijn hier gevoelig voor.
Wat zijn de nadelen van PoE?
Hogere kosten van apparaten
Het is inderdaad duurder. Vooral als je meer of minder betrouwbaar materiaal koopt en niet vertrouwt op 'het zal wel goed gaan', door 'goedkope NoName-oplossingen' aan te schaffen.
Aan de andere kant geldt het principe 'duurder betekent beter' niet altijd. Daarom heeft het alleen zin om op zoek te gaan naar dure merken als er aanvullende eisen zijn (er is een lijst van 'toegestane apparatuur').
Maar zelfs bij de hoge prijs van PoE-apparatuur kan de prijs veel lager zijn dan wanneer een organisatie vanaf nul een uitgebreid bekabelingssysteem voor de voeding van externe apparaten moet opzetten.
Vermogensverlies
Bij het overdragen van een laagspanningssignaal via dunne kabels zal de efficiĆ«ntie, laten we zeggen, niet geweldig zijn. Hoe verder weg van de voedende eenheid, hoe minder elektrische energie er voor de apparaten overblijft. De rest wordt verbruikt door de weerstand en de verhitting van de draden. Met lokale voeding (niet PoE) is het een stuk eenvoudiger. Steek de voedingsadapter in het stopcontact en Ā«de energie stroomt, het komt binnenā¦Ā»
Deze problemen met afstand kunnen echter worden opgelost door speciale switches met een verhoogd signaalvermogen te gebruiken, zoals de Zyxel reeks [GS1300] () en .
Eisen aan de kwalificaties van het personeel
Laten we zeggen dat hoewel het gebruik van PoE geen diepgaande kennis vereist, er toch enkele details
moeten worden beheerst. Informatie over dit onderwerp is zonder veel moeite te vinden, hoewel als iemand nog nooit met deze technologie heeft gewerkt, hij zal stuiten op enige fragmentatie en versnippering van opleidingsmateriaal.
PoE-standaarden
Voor beginners kan er enige verwarring ontstaan. Er zijn 3 generaties
van de standaard:
De eerste generatie PoE (standaard IEEE 802.3af) biedt tot 15,4 W gelijkstroom naar elk aangesloten apparaat.
De tweede generatie, de standaard IEEE 802.3at, ook wel PoE+ genoemd, kan tot 30 W naar elk apparaat leveren. Deze standaard wordt gebruikt voor het voeden van meer 'energieverslindende' apparaten, zoals Pan-Tilt-Zoom (PTZ) beveiligingscamera's en draadloze toegangspunten 11n.
Voor het gemak zijn de belangrijkste verschillen samengevat in de tabel:
Instellingen
PoE
PoE+
Gelijkspanning op het aangesloten apparaat
van 36 tot 57 V (nominaal 48 V)
van 42,5 tot 57 V
Uitgangsspanning van de voeding
van 44 tot 57 V
van 50 tot 57 V
Maximale vermogen van de PoE-voeding
15,4 W
30 W
Maximale vermogen ontvangen door de PoE-gebruiker
12,95 W
25,50 W
Maximale stroom
350 mA
600 mA
Maximale weerstand van de kabel
20 Ī© (voor cat.3)
12,5 Ī© (voor cat.5)
Voedingsklassen
0-3
0-4
De derde generatie wordt beschreven door de standaard IEEE 802.3bt.
Apparaten van de derde generatie PoE kunnen tot 51 W voeding over Ć©Ć©n kabel leveren.
Note. Voor het voeden van apparaten met behulp van de technologieƫn van de standaard IEEE 802.3bt worden alle acht aders van de moderne twisted pair-kabel (cat. 5 en hoger) gebruikt, terwijl de eerste twee generaties met slechts vier konden worden bediend.
Als het gaat om compatibiliteit, zijn PoE-apparaten achterwaarts compatibel - een krachtiger voedingsapparaat volgens de 802.3bt-standaard kan worden gebruikt voor oudere PoE- en PoE+ (802.3af en 802.3at) verbruikers.
Terminologie: End-span en Mid-Span
End-span ā een apparaat dat voeding levert vanaf het begin van de kabel
lijn.
Een klassiek voorbeeld: een IP-telefoon switch levert voeding aan een klein netwerk van vaste telefoons binnen een kantoor.
Een ander voorbeeld is een videobewakingssysteem in een kleine opslagruimte, waar de camera's voeding ontvangen van de switch via PoE.
Gewoonlijk zijn er in dergelijke systemen geen extra apparaten voorzien voor het versterken van het voedingssignaal.
Mid-span ā wanneer het voedingsapparaat niet aan het begin van de kabellijn wordt aangesloten, maar aanvullend tussen de switch en het eindapparaat. Bijvoorbeeld, de voeding van een camera via een injector, die na de switch wordt aangesloten in een tussenliggende patchkast.
Nog wat terminologie:
- PSE (Power Source Equipment) ā voedingsapparatuur.
- PD (Powered Device) ā het gevoede apparaat.
Kan het voedingsapparaat begrijpen welk eindapparaat er is aangesloten: met PoE of zonder?
Als we het hebben over End-span, bijvoorbeeld een switch, is het niet eenvoudig, maar erg eenvoudig. De voeding, bijvoorbeeld een switch met PoE-poorten, activeert de voedingsvoorziening voor deze poort alleen als het aangesloten apparaat (bijvoorbeeld een toegangspunt) PoE-technologie ondersteunt.
How does it work?
- In het begin wordt gecontroleerd: ondersteunt het klantapparaat voeding via PoE? Er wordt spanning van 2,8 tot 10 Volt aangelegd en de ingangsimpedantie wordt bepaald. In het geval dat de verkregen resultaten als bevredigend voor voeding via PoE kunnen worden beschouwd, gaat het voedingsapparaat naar de volgende fase.
- Het voedingsapparaat bepaalt de vereiste stroom voor het voeden van het klantapparaat, om deze stroom vervolgens te beheren. Afhankelijk van het verbruik wordt elk apparaat geclassificeerd: van 0 tot 4.
Echter, als het gaat om goedkope Mid-Span-apparaten die na standaard netwerkapparatuur (zonder PoE) worden ingeschakeld, is de situatie minder rooskleurig. In dergelijke gevallen wordt doorgaans constante voeding met vaste parameters naar de lijn gestuurd, en wordt er geen controle uitgevoerd over: "Welk apparaat bevindt zich aan de andere kant van de lijn?"
Wat te doen als apparaten zonder PoE-ondersteuning moeten worden aangesloten, en er geen stopcontacten voor de voedingsadapter zijn voorzien?
Voor dergelijke situaties is er Passive PoE met behulp van een PoE-splitter.
In dit geval vraagt de voeding het aangesloten apparaat niet en stemt zijn vermogen niet af. De voeding wordt eenvoudig over de vrije draden van de twisted pair geleverd via de PoE-splitter.
De PoE-splitter splitst het inkomende signaal via de twisted pair in gegevens en voeding (12V-24V). Hierdoor wordt het mogelijk om voeding te leveren en een apparaat zonder PoE-ondersteuning in de bestaande infrastructuur te integreren. Bij deze aansluitmethode is het cruciaal om de vermogensbehoefte van zowel de voeding als de consument goed af te stemmen.
En wat als het omgekeerd is? Moet een PD (klantapparaat met PoE) op standaard netwerkapparatuur worden aangesloten?
Voor het voeden van klantapparaten met PoE kan een PoE-injectorworden gebruikt, die is ontworpen om extra elektriciteit in de netwerkkabel te injecteren.
De PoE-injector heeft een RJ45-aansluiting aan de ingang en een aansluiting voor verbinding met de stroombron. Aan de uitgang heeft hij Ć©Ć©n enkele RJ45-aansluiting met PoE.
De PoE-injector ontvangt het standaard netwerksignaal en injecteert de voeding in de lijn voor de netwerkverbinding, wat het mogelijk maakt om een apparaat met PoE op de uitgang aan te sluiten.
Figuur 2. Zyxel PoE-injector
Wat zijn de vereisten voor de kabel?
Voor verbindingen die voeding via PoE ontvangen, wordt twisted pair van minimaal cat.5e gebruikt.
Belangrijk. De draden moeten van koper zijn en niet van kopercoating, met een dikte van minimaal 0,51 mm (24 AWG). De weerstand in de draden mag niet hoger zijn dan 9,38 Ohm/100 m.
In de praktijk wordt meestal aanbevolen om kabels langer dan 75 m niet te gebruiken, hoewel de normen 802.3af en 802.3at een ondersteuning van 100 m aangeven. In het geval van Passive PoE zijn de praktische aanbevelingen nog pessimistischer ā de werkbare kabellengte zou niet meer dan 60 m moeten bedragen.
Echter, speciale switches, zoals beheerde kunnen apparaten op een afstand van 250 m ondersteunen met een snelheid van 10 Mb/s.
Figuur 3. Illustratie van de werking van het uitgebreide bereik.
Wat zijn overspanningsbeveiligingen (SPD)?
In elke lange elektrische schakeling bestaat er een risico op kortstondige impulsen, veroorzaakt door de accumulatie van lading (toenemende potentiaalverschillen - overspanning) met daaropvolgende ontlading. Hieronder worden de oorzaken van kortstondige overspanningsimpulsen weergegeven.
- Een nabijgelegen blikseminslag bij een object, inclusief de bliksemafleiders, veroorzaakt een elektrische impuls en elektromagnetische verstoring, wat een geĆÆnduceerde EMK in de kabel creĆ«ert.
- De accumulatie van statische elektriciteit, veroorzaakt door ionisatie van de lucht en andere externe verschijnselen, leidt tot impulsen van statische spanning die apparatuur kunnen uitvallen.
- Overspanningen als gevolg van schakelingen en schakelingen van apparatuur, bijvoorbeeld het schakelen van patchkabels in een netwerk, het inschakelen van extra voedingseenheden, het in- en uitschakelen van hoge belasting leidt tot transiƫntprocessen in elektrische circuits met scherpe spanningspieken van impulsachtige aard, wat kan leiden tot uitval van apparatuur.
Opmerking. Om verschillende redenen: nabijliggende blikseminslagen tijdens een onweersbui, evenals ionisatie van de lucht en accumulatie van atmosferische elektriciteit vĆ³Ć³r een onweersbui, wordt dit type bescherming soms 'bliksembeveiliging' genoemd. Deze term moet niet verward worden met de term 'bliksemafleiding' - dat wil zeggen, bescherming tegen directe blikseminslag.
Om dergelijke bedreigingen te voorkomen, worden spanningsbeveiligingsapparaten (SPD) gebruikt. Er zijn twee soorten bescherming (SPD): de aanschaf en installatie van externe apparaten en de integratie van bescherming in apparaten met PoE.
En tot slot een antwoord op de vraag: welke apparaten te kiezen?
Kiezen van het voedingsapparaat
Wanneer gesproken wordt over de keuze van een voedingsbron voor PoE, wordt meestal de end-span bedoeld, en dit is meestal een switch. De switch is de meest gebruikte optie; ze worden gebruikt in IP-telefonie, videobewaking, bij het ophangen van toegangspunten, en bij het plaatsen van verschillende beveiligingssensoren, toegangscontrollers, enzovoorts.
Bij het overwegen zijn er verschillende factoren belangrijk:
- Compatibiliteit van boven naar beneden. Dat wil zeggen, een moderner apparaat dat de laatste IEEE 802.3bt-standaard ondersteunt, kan worden gebruikt om oudere apparaten aan te sluiten en van stroom te voorzien. Het omgekeerde is echter niet mogelijk.
- Afstand van de PD (te voeden apparaten). Naast de lengte die er 'hier en nu' is, moet er ook aan de toekomst worden gedacht. Bijvoorbeeld, als de opslagruimte zal worden uitgebreid of als er een verhuis naar een nieuw kantoor gepland is. Het is beter om een bepaalde reserve aan specificaties 'voor de toekomst' in te bouwen.
- Beheer van apparaten. Naast de optie om 'in te loggen' op de switch en handmatig de voeding in en uit te schakelen, zijn er ook andere beheermogelijkheden, zoals voor camera's.
- Bescherming tegen spanningspieken (UZI) en andere schadelijke invloeden.
Zyxel heeft switches die aan al de bovengenoemde vereisten voldoen. Dit zijn de modellen uit de nieuwe GS1350-serie. We hebben al Deze serie werd oorspronkelijk gepositioneerd als Ze kunnen echter ook zonder problemen voor andere toepassingen worden gebruikt, bijvoorbeeld voor het voeden van telefoons, access points en andere PoE-apparaten.
Figuur 4. Gespecialiseerde PoE-beheerswitch GS1350-26HP.
Ongestuurde switches van de serie zijn ook een prima keuze. Een selectie van gespecialiseerde switches van Zyxel is te zien in figuur 5.
Figuur 5. Modellenreeks van beheerde en ongestuurde switches met PoE-ondersteuning van Zyxel.
Keuze van een eindgebruiker apparaat
Gewoonlijk worden bij het kiezen van eindapparaten de gebruikerseigenschappen in overweging genomen, bijvoorbeeld de beeldkwaliteit bij het kiezen van een camera, de ondersteuning van Wi-Fi-standaarden bij het kiezen van access points, enzovoort.
Echter, de voeding heeft ook zijn impact. Het is zinvol om de volgende factoren in overweging te nemen:
- De energie-efficiƫntie van het apparaat.
- Beheermogelijkheden.
- Prijs en kwaliteit.
Belangrijk! Hoewel de geclaimde compatibiliteit van boven naar beneden kan bestaan, moet men niet 100% op deze mogelijkheid vertrouwen. In een goed project moeten de voeding en de consumenten Ć©Ć©n standaard ondersteunen, bij voorkeur de meest actuele, volledige compatibiliteit hebben en worden aangeschaft met het oog op het gebruik van nieuwe technologieĆ«n, zoals Wi-Fi 6. Het omruilen van een heel stuk infrastructuur, trots Ā«moderniseringĀ» genoemd, kost vaak meer dan sommige extra kosten in de implementatiefase.
Nuttige links
Wi-Fi 6 toegangspunten: ,
en
Speciale beheerde switches van de serie en ongecontroleerde op de website van Zyxel
Bron: habr.com
