Het artikel gaat in een populaire vraag-en-antwoordvorm over de belangrijkste punten bij het gebruik van stroom via PoE (Power over Ethernet). De verschillen tussen de normen worden gegeven, er wordt informatie gegeven over het beschermen van apparaten tegen spanningspieken en andere nuttige dingen.
Wat is PoE?
PoE (Power over Ethernet) is een technologie voor het leveren van stroom aan een clientapparaat via een twisted pair Ethernet-kabel (meestal wordt een cat.5-kabel met RJ45-connectoren gebruikt). Dezelfde kabel wordt gebruikt voor zowel de gegevensoverdracht als de voeding van het apparaat.
Welke apparaten worden ondersteund?
Het volgende kan als voedingsapparaat fungeren:
- schakelaars,
- routers,
- en andere netwerkapparatuur.
Het volgende kan als clientapparaat worden gebruikt:
- bedrade telefoons,
- videocamera's,
- toegangspunten,
- diverse sensoren en andere randapparatuur.
Er zijn ook apparaten voor integratie met apparatuur die dit niet ondersteunt
PoE.
Wat is het voor?
Zoals de dichter Vladimir Majakovski schreef: “Als de sterren oplichten, betekent dit dat iemand het nodig heeft.” Hieronder staan de voordelen van het gebruik van deze technologie.
Apparaten aansluiten op moeilijk bereikbare plaatsen
Op de werkplek van de gebruiker zijn er bijvoorbeeld maar twee stopcontacten: voor de monitor en voor de systeemunit. Vaak komen dergelijke eisen niet voort uit fouten in de planning, maar worden ze gedicteerd door industriële, regionale en andere normen voor IT-beveiliging, brandveiligheid, arbeidsveiligheid enzovoort.
Een ander voorbeeld is dat als een videocamera of toegangspunt onder het plafond is gemonteerd, het lastig kan zijn om de voedingskabel ook daar te verlengen.
Voedingsbeheer
Het tweede voordeel is dat u met PoE het apparaat kunt bedienen op basis van de voeding, bijvoorbeeld tijdelijk kunt uitschakelen, inschakelen of opnieuw kunt opstarten (wanneer bevroren, bijgewerkt of anderszins nodig).
Dit is handig als u op afstand moet werken of als apparaten op moeilijk bereikbare plaatsen staan.
Dit is vooral handig bij het werken met toegangspunten die zich op aanzienlijke afstand kunnen bevinden of zelfs ergens verborgen boven een verlaagd plafond.
Noot. Bijna alle moderne access points van Zyxel ondersteunen PoE
en inclusief nieuwe modellen met ondersteuning voor Wi-Fi 6: als het meest “budget” en geavanceerder и
Figuur 1. NWA802.11AX dual-band 6ax (Wi-Fi 110) toegangspunt.
Vereenvoudigd onderhoud
Naast het gebruiksgemak kunt u met het gebruik van PoE de kopzorgen verlichten bij het aanschaffen en repareren van stroomadapters, waardoor gebruikers bijvoorbeeld stopcontacten krijgen door de aanschaf van PDU's (met andere woorden: "draagsplitters"). Minder knooppunten betekent minder storingspunten en minder oproepen naar technische ondersteuning.
electrische veiligheid
Wat iemand ook zegt, 220 volt is veel. Het doet pijn, het doodt. Maar 57 volt, wat het maximum is voor PoE, is ook onaangenaam gevaarlijk, maar niet zo veel. Om ervoor te zorgen dat een systeembeheerder ook de werkzaamheden van een elektricien kan uitvoeren, is in sommige organisaties een speciale vergunning vereist. Dit wordt gereguleerd door dezelfde branche- en regionale normen. En met PoE hebben we zoiets nog nooit geweten. Een zwak punt is een zwak punt.
schoonheidsleer
Waar hebben technische medewerkers het meeste behoefte aan? Als het maar werkte. Maar sommige bijzonder geavanceerde ‘kameraden’ willen dat het ook ‘mooi’ is. Bijvoorbeeld zodat ‘extra’ draden niet naar beneden hangen. Of zodat alles dezelfde kleur heeft. En PoE rekent af met deze “extra” geleiders. Vooral allerlei soorten inspecteurs, commissies en ‘grote bazen’ zijn hier gevoelig voor.
Wat zijn de nadelen van PoE?
Hogere kosten van apparaten
Het kost inderdaad meer. Vooral als u min of meer beproefde apparatuur gebruikt en niet vertrouwt op ‘misschien’, en ‘goedkope NoName-oplossingen’ koopt.
Aan de andere kant werkt het principe ‘duurder betekent beter’ niet altijd. Daarom is het zinvol om alleen op een duur merk te jagen als er aanvullende vereisten zijn (er is een lijst met "goedgekeurde apparatuur").
Maar zelfs met de hoge prijs van apparatuur met PoE kan de prijs veel lager zijn dan het helemaal opnieuw opzetten van een extra vertakt bekabelingssysteem om externe apparaten van stroom te voorzien.
Stroomdaling
Bij het verzenden van een laagspanningssignaal via dunne draden zal de efficiëntie, laten we zeggen, niet erg goed zijn. Hoe verder u van de stroomvoorziening verwijderd bent, hoe minder elektrische stroom er overblijft voor de stroomverbruikers. De rest wordt besteed aan weerstand en verwarming van de draden. Met lokale stroom (niet PoE) is de situatie eenvoudiger. Ik stopte de voeding in het stopcontact “en de energie ging, ging...”
Dergelijke afstandsproblemen kunnen echter worden opgelost door speciale schakelaars met een verhoogd signaalvermogen te gebruiken, bijvoorbeeld de Zyxel-serie [GS1300] () En .
Vereisten voor personeelskwalificaties
Laten we zeggen dat, hoewel het gebruik van PoE geen grote kennis vereist, toch enkele details zijn
moet onder de knie worden. Informatie over dit onderwerp kan zonder veel moeite worden gevonden, maar als iemand nog nooit met deze technologie heeft gewerkt, zal hij wat verspreid en gefragmenteerd educatief materiaal tegenkomen.
PoE-standaarden
Voor nieuwkomers kan er enige verwarring zijn. Er zijn 3 generaties
standaard:
PoE van de eerste generatie (IEEE 802.3af-standaard) levert tot 15,4 W gelijkstroom aan elk aangesloten apparaat.
De tweede generatie IEEE 802.3at-standaard, ook wel PoE+ genoemd, kan tot 30 W vermogen per apparaat leveren. Deze standaard wordt gebruikt om meer energievretende consumenten van stroom te voorzien, zoals Pan-Tilt-Zoom (PTZ) bewakingscamera's en 11n draadloze toegangspunten.
Voor een gemakkelijke waarneming zijn de belangrijkste verschillen samengevat in de tabel:
Parameters
PoE
PoE +
Gelijkspanningen op het gevoede apparaat
van 36 tot 57 V (nominaal 48V)
van 42,5 tot 57 V
Bronspanning
van 44 tot 57 V
van 50 tot 57 V
Maximaal vermogen van PoE-bron
15,4 W
30 W
Maximaal vermogen ontvangen door PoE-consument
12,95 W
25,50 W
Maximale stroom
350 mA
600 mA
Maximale kabelweerstand
20 Ohm (voor cat.3)
12,5 Ohm (voor cat.5)
Voedingslessen
0-3
0-4
De derde generatie wordt beschreven door de IEEE 802.3bt-standaard.
PoE-apparaten van de derde generatie kunnen via één kabel stroom leveren tot 51 W.
Opmerking. Voor het voeden van apparaten die gebruik maken van IEEE 802.3bt-standaardtechnologieën. Van een moderne twisted pair-kabel (cat. 5 en hoger) worden alle acht geleiders gebruikt, terwijl je de eerste twee generaties met slechts vier kunt rondkomen.
Wat betreft compatibiliteit zijn PoE-apparaten achterwaarts compatibel: de krachtigere 802.3bt-voeding kan worden gebruikt voor oudere PoE- en PoE+-consumenten (802.3af en 802.3at).
Terminologie: eindspanwijdte en middenspanwijdte
Eindoverspanning - een apparaat dat stroom levert vanaf het begin van de kabel
lijnen.
Een klassiek voorbeeld: een IP-telefonieswitch levert stroom aan een klein netwerk van vaste telefoons binnen een kantoor.
Een ander voorbeeld is een videobewakingssysteem in een klein magazijn, waarbij de videocamera’s via PoE stroom krijgen van een switch
Dergelijke systemen bieden doorgaans geen extra apparaten om het voedingssignaal te versterken.
Middenspanwijdte - wanneer de voeding niet vanaf het begin van de kabellijn is aangesloten, maar bovendien tussen de schakelaar en het eindapparaat. Bijvoorbeeld het voeden van een videocamera via een injector, die wordt ingeschakeld na de schakelaar in de tussenliggende cross-connectkast.
Nog wat terminologie:
- PSE (stroombronapparatuur) — voedingsapparatuur.
- PD (aangedreven apparaat) - aangedreven apparaat.
Kan de voeding begrijpen welk clientapparaat is aangesloten: met of zonder PoE?
Als we het bijvoorbeeld hebben over End-span, over een schakelaar, gebeurt alles niet eenvoudig, maar heel eenvoudig. Een stroombron, zoals een switch met PoE-poorten, schakelt alleen de stroom naar die poort in als het aangesloten apparaat (zoals een toegangspunt) PoE ondersteunt.
Hoe werkt het?
- Er wordt eerst gecontroleerd: of het clientapparaat stroom via PoE ondersteunt. Er wordt een spanning van 2,8 tot 10 volt aangelegd en de ingangsweerstand wordt bepaald. In het geval dat de verkregen resultaten als bevredigend kunnen worden beschouwd voor voeding via PoE, gaat het voedingsapparaat door naar de volgende fase.
- Het voedingsapparaat bepaalt het benodigde vermogen om het clientapparaat van stroom te voorzien, voor het daaropvolgende beheer van dit vermogen. Afhankelijk van het verbruiksniveau krijgen apparaten een klasse toegewezen: van 0 tot 4.
Als we het echter hebben over goedkope Mid-Span-apparaten die worden aangesloten na conventionele netwerkapparatuur (zonder PoE), is alles niet zo rooskleurig. In dergelijke gevallen wordt er doorgaans een constante stroomtoevoer met vaste parameters aan de lijn geleverd en wordt er geen controle uitgevoerd op “Welk apparaat bevindt zich aan de andere kant van de lijn?”.
Wat moet u doen als u apparaten zonder PoE-ondersteuning moet aansluiten, maar er geen stopcontact voor de voedingsadapter is?
Voor dergelijke situaties wordt het gebruikt Passieve PoE met PoE-splitter.
In dit geval ondervraagt de voeding het aangesloten apparaat niet en komt deze niet overeen met het vermogen ervan. De stroom wordt eenvoudig geleverd via de vrije getwiste aderparen met behulp van een PoE-splitter.
Een PoE-splitter verdeelt het via twisted pair binnenkomende signaal in data en stroom (12V-24V). Hierdoor is het mogelijk om stroom te leveren en een apparaat zonder PoE-ondersteuning te integreren in een bestaande infrastructuur. Bij deze aansluitmethode is het noodzakelijk om het vermogen van de stroombron en de verbruiker zorgvuldig te selecteren.
Wat als het andersom is? Moet u een PD (PoE-clientapparaat) aansluiten op reguliere netwerkapparatuur?
Om clientapparaten van PoE te voorzien, kunt u gebruik maken van: PoE-injector, die is ontworpen om extra stroom aan de netwerkkabel te leveren.
De PoE-injector heeft een RJ45-connector aan de ingang en een connector voor aansluiting op een stroombron. Aan de uitgang heeft hij een enkele RJ45-connector met PoE.
De PoE-injector accepteert een standaard netwerksignaal en injecteert stroom in de netwerkverbindingslijn, waardoor u een PoE-apparaat op de uitgang kunt aansluiten.
Figuur 2. Zyxel PoE-injector
Wat zijn de kabelvereisten?
Voor aansluiting bij voeding via PoE wordt een twisted pair kabel van minimaal cat.5e gebruikt.
Het is belangrijk. Geleiders moeten van koper zijn, niet verkoperd, en minimaal 0,51 mm (24 AWG) dik. De weerstand in de geleiders mag niet groter zijn dan 9,38 Ohm/100 m.
In de praktijk wordt doorgaans aanbevolen om geen kabels te gebruiken die langer zijn dan 75 meter, hoewel de 802.3af- en 802.3at-standaarden 100 meter ondersteunen. In het geval van Passieve PoE zijn de praktische aanbevelingen zelfs nog pessimistischer: de werkelijke kabellengte voor normaal gebruik mag niet groter zijn dan 60 meter.
Er zijn echter speciale schakelaars, zoals beheerd kan apparaten op een afstand van 250 meter ondersteunen met een snelheid van 10 Mb/s.
Figuur 3. Illustratie van hoe Extended Range werkt.
Wat is overspanningsbeveiliging (SPD)?
In elk uitgebreid elektrisch circuit bestaat de kans op kortetermijnimpulsen, veroorzaakt door de accumulatie van lading (toenemend potentiaalverschil - overspanning), gevolgd door ontlading. Hieronder vindt u de redenen voor het optreden van korte overspanningsimpulsen.
- Een blikseminslag in de buurt van een object, inclusief een bliksemafleider, veroorzaakt een elektrische impuls en elektromagnetische storing, waardoor een geïnduceerde emf in de kabel ontstaat.
- De opeenhoping van statische elektriciteit veroorzaakt door luchtionisatie en andere externe verschijnselen leidt tot het optreden van statische spanningspulsen die apparatuur kunnen beschadigen.
- Overspanningen als gevolg van het schakelen en schakelen van apparatuur, bijvoorbeeld het schakelen van patchkabels in een crossover, het inschakelen van extra stroomapparaten, het in- en uitschakelen van een krachtige belasting, leidt tot het optreden van transiënte processen in elektrische circuits met scherpe spanningspieken in de gepulseerde spanning, die kan leiden tot uitval van apparatuur.
Opmerking. Om een aantal redenen: een blikseminslag in de buurt van een object tijdens een onweersbui, maar ook ionisatie van de lucht en de accumulatie van atmosferische elektriciteit vóór een onweersbui, wordt dit type bescherming soms ‘bliksembeveiliging’ genoemd. Deze term moet niet worden verward met de term "bliksembeveiliging", dat wil zeggen met bescherming tegen directe blikseminslag.
Om dergelijke bedreigingen te voorkomen, worden overspanningsbeveiligingsapparaten (SPD's) gebruikt. Er zijn twee beveiligingsopties (SPD's): het kopen en installeren van externe apparaten en het inbouwen van beveiliging in PoE-apparaten.
En tot slot het antwoord op de vraag: welke apparaten moet je kiezen?
Een voeding selecteren
Als het gaat om het kiezen van een bronapparaat voor PoE-stroom, bedoelen ze eindbereik, en meestal is dit een schakelaar. Een switch is de meest gebruikte optie; ze worden gebruikt bij IP-telefonie, videobewaking, bij het ophangen van access points en bij het installeren van allerlei beveiligingssysteemsensoren, ACS-controllers, enzovoort.
Het is belangrijk om rekening te houden met verschillende factoren:
- Compatibel van boven tot onder. Dat wil zeggen dat een moderner apparaat dat de nieuwste IEEE 802.3bt-standaard ondersteunt, kan worden gebruikt om oudere apparaten aan te sluiten en van stroom te voorzien. Maar integendeel - nee.
- De afgelegen ligging van PD (aangedreven apparaten). Naast de lengte die ‘hier en nu’ is, is het de moeite waard om na te denken over de toekomst. Bijvoorbeeld als de magazijnoppervlakte uitbreidt of er een kantoorverhuizing gepland staat. Het is beter om een reserve aan kenmerken vast te leggen ‘voor de toekomst’.
- Apparaatbeheer. Naast het “ingaan” van de schakelaar en het handmatig aan- en uitzetten van de stroom zijn er nog andere bedieningsmogelijkheden, bijvoorbeeld voor videocamera's.
- Bescherming tegen overspanningen (SPD) en andere schadelijke factoren.
Zyxel heeft schakelaars die aan alle bovenstaande eisen voldoen. Dit zijn modellen uit de nieuwe GS1350-serie. Wij al Deze serie was oorspronkelijk gepositioneerd als Ze kunnen echter zonder problemen in andere toepassingen worden gebruikt, zoals het voeden van telefoons, access points en andere PoE-apparaten.
Afbeelding 4. GS1350-26HP speciale beheerde PoE-switch.
Onbeheerde Switches-serie zijn ook een goede keuze. Een selectie van gespecialiseerde schakelaars van Zyxel is te zien in Figuur 5.
Figuur 5. Zyxel-portfolio van beheerde en onbeheerde PoE-switches.
Een consumentenapparaat selecteren
Meestal laten ze zich bij het kiezen van eindapparaten leiden door hun consumentenkenmerken, bijvoorbeeld beeldkwaliteit bij het kiezen van een videocamera, ondersteuning voor Wi-Fi-standaarden bij het kiezen van toegangspunten, enzovoort.
Maar ook de stroomvoorziening laat zijn sporen na. Het is zinvol om rekening te houden met de volgende factoren:
- Kosteneffectiviteit van het apparaat.
- Beheermogelijkheden.
- Prijs en kwaliteit.
Belangrijk! Ondanks de verklaarde top-down compatibiliteit, moet u niet 100% op deze mogelijkheid vertrouwen. In een goed project moeten de stroomvoorziening en consumenten één standaard ondersteunen, bij voorkeur de meest recente, volledig compatibel zijn en worden aangeschaft met de verwachting nieuwe technologieën te gebruiken, bijvoorbeeld Wi-Fi 6. Een heel stuk infrastructuur herwerken, dat met trots ‘modernisering’ wordt genoemd, is meestal duurder dan enkele extra kosten in de implementatiefase.
Nuttige links
Wifi 6 hotspots: ,
и
Speciale Managed Switches-serie en oncontroleerbaar op de Zyxel-website
Bron: www.habr.com