Artykuł w popularnej formie pytań i odpowiedzi porusza najważniejsze kwestie podczas korzystania z zasilania poprzez PoE (Power over Ethernet). Podano różnice między normami, podano informacje na temat ochrony urządzeń przed przepięciami i inne przydatne rzeczy.
Co to jest PoE?
PoE (Power over Ethernet) to technologia zasilania urządzenia klienckiego za pomocą skrętki Ethernet (najczęściej stosowany jest kabel kat. 5 ze złączami RJ45). Ten sam kabel służy zarówno do transmisji danych, jak i do zasilania urządzenia.
Jakie urządzenia są obsługiwane?
Jako urządzenia zasilające mogą pełnić:
- przełączniki,
- routery,
- i inny sprzęt sieciowy.
Następujące urządzenia mogą być używane jako urządzenia klienckie:
- telefony przewodowe,
- kamery wideo,
- punkty dostępu,
- różne czujniki i inny sprzęt peryferyjny.
Istnieją również urządzenia umożliwiające integrację ze sprzętem, który nie obsługuje
PoE.
Co on robi?
Jak napisał poeta Władimir Majakowski: „Jeśli gwiazdy świecą, oznacza to, że ktoś tego potrzebuje”. Poniżej przedstawiamy korzyści wynikające ze stosowania tej technologii.
Podłączanie urządzeń w trudno dostępnych miejscach
Na przykład w miejscu pracy użytkownika są tylko dwa gniazda: dla monitora i jednostki systemowej. Często takie wymagania nie wynikają z błędów w planowaniu, ale są podyktowane normami branżowymi, regionalnymi i innymi w zakresie bezpieczeństwa IT, bezpieczeństwa przeciwpożarowego, bezpieczeństwa pracy i tak dalej.
Innym przykładem jest montaż kamery wideo lub punktu dostępu pod sufitem, gdzie również przedłużenie kabla zasilającego może być trudne.
Zarządzanie odżywianiem
Drugą korzyścią jest to, że PoE umożliwia sterowanie urządzeniem w oparciu o zasilanie, na przykład tymczasowe wyłączenie, włączenie lub ponowne uruchomienie (w przypadku zamrożenia, aktualizacji lub innej potrzeby).
Jest to wygodne, jeśli musisz pracować zdalnie lub gdy urządzenia znajdują się w trudno dostępnych miejscach.
Jest to szczególnie przydatne podczas pracy z punktami dostępu, które mogą znajdować się w znacznej odległości lub nawet być ukryte gdzieś nad podwieszanym sufitem.
Operacja. Prawie wszystkie nowoczesne punkty dostępowe firmy Zyxel obsługują PoE
i w tym nowe modele z obsługą Wi-Fi 6: jako najbardziej „budżetowy” i bardziej zaawansowane и
Rysunek 1. Dwuzakresowy punkt dostępowy NWA802.11AX 6ax (Wi-Fi 110).
Uproszczona konserwacja
Oprócz łatwości obsługi, zastosowanie PoE pozwala na złagodzenie bólów głowy związanych z zakupem i naprawą zasilaczy, udostępniając użytkownikom gniazdka np. poprzez zakup PDU (inaczej „noszenie rozgałęźników”). Mniej węzłów oznacza mniej punktów awarii, co oznacza mniej wezwań do wsparcia technicznego.
bezpieczeństwo elektryczne
Bez względu na to, co ktoś mówi, 220 woltów to dużo. To boli, to zabija. Ale 57 woltów, czyli maksimum dla PoE, jest również nieprzyjemnie niebezpieczne, ale nie tak bardzo. W niektórych organizacjach, aby administrator systemu mógł wykonywać także pracę elektryka, wymagane jest specjalne zezwolenie. Regulują to te same standardy branżowe i regionalne. A w przypadku PoE nigdy nie znaliśmy czegoś takiego. Słaby punkt to słaby punkt.
Estetyka
Czego najbardziej potrzebuje personel techniczny? Gdyby tylko to zadziałało. Ale niektórzy szczególnie zaawansowani „towarzysze” potrzebują, aby było to również „piękne”. Na przykład, aby „dodatkowe” przewody nie zwisały. Albo żeby wszystko było tego samego koloru. A PoE pozbywa się tych „dodatkowych” przewodników. Szczególnie wyczuleni są na to różnego rodzaju inspektorzy, komisje i „wielcy szefowie”.
Jakie są wady PoE?
Wyższy koszt urządzeń
Rzeczywiście, kosztuje więcej. Zwłaszcza jeśli bierzesz mniej lub bardziej sprawdzony sprzęt, a nie liczysz na „może”, kupując „niedrogie rozwiązania NoName”.
Z drugiej strony zasada „drożej znaczy lepiej” nie zawsze się sprawdza. Dlatego polowanie na drogą markę ma sens tylko wtedy, gdy istnieją dodatkowe wymagania (jest lista „zatwierdzonego sprzętu”).
Ale nawet przy wysokiej cenie sprzętu z PoE, jego cena może być znacznie niższa niż zorganizowanie od podstaw dodatkowego systemu okablowania rozgałęzionego w celu zasilania zdalnych urządzeń.
Spadek mocy
Przy przesyłaniu sygnału niskiego napięcia cienkimi drutami wydajność, powiedzmy, nie będzie zbyt dobra. Im dalej jesteś od źródła zasilania, tym mniej energii elektrycznej pozostanie dla odbiorców energii. Reszta jest wydawana na rezystancję i ogrzewanie drutów. W przypadku zasilania lokalnego (nie PoE) sytuacja jest prostsza. Włożyłem zasilacz do gniazdka „i prąd poszedł, poszedł…”
Jednak takie problemy z odległością można rozwiązać stosując specjalne przełączniki o zwiększonej mocy sygnału, np. serię Zyxel [GS1300] () I .
Wymagania dotyczące kwalifikacji personelu
Powiedzmy, że choć korzystanie z PoE nie wymaga wielkiej wiedzy, to pewnych szczegółów
trzeba opanować. Informacje na ten temat można znaleźć bez większych trudności, choć jeśli ktoś nigdy nie pracował z tą technologią, natknie się na rozproszone i fragmentaryczne materiały edukacyjne.
Standardy PoE
Dla nowicjuszy może pojawić się pewne zamieszanie. Są 3 pokolenia
standard:
PoE pierwszej generacji (standard IEEE 802.3af) zapewnia do 15,4 W prądu stałego dla każdego podłączonego urządzenia.
Standard IEEE 802.3at drugiej generacji, zwany także PoE+, może dostarczyć do 30 W mocy na urządzenie. Ten standard jest używany do zasilania odbiorników bardziej energochłonnych, takich jak kamery monitorujące z obrotem, pochyleniem i zoomem (PTZ) i bezprzewodowe punkty dostępowe 11n.
Dla ułatwienia percepcji główne różnice podsumowano w tabeli:
Parametry
PoE
PoE +
Napięcia stałe na zasilanym urządzeniu
od 36 do 57 V (nominalnie 48 V)
od 42,5 do 57 V
Napięcie źródłowe
od 44 do 57 V
od 50 do 57 V
Maksymalna moc źródła PoE
W 15,4
W 30
Maksymalna moc odbierana przez konsumenta PoE
W 12,95
W 25,50
Maksymalny prąd
350 mA
600 mA
Maksymalna rezystancja kabla
20 omów (dla kat. 3)
12,5 omów (dla kat. 5)
Zajęcia żywieniowe
0-3
0-4
Trzecia generacja opisana jest w standardzie IEEE 802.3bt.
Urządzenia PoE trzeciej generacji mogą zapewnić moc do 51 W za pomocą jednego kabla.
Uwaga. Do zasilania urządzeń korzystających ze standardowych technologii IEEE 802.3bt. Wykorzystuje się wszystkie osiem żył nowoczesnej skrętki komputerowej (kat. 5 i wyższe), podczas gdy w przypadku pierwszych dwóch generacji można obejść się tylko czterema.
Pod względem kompatybilności urządzenia PoE są kompatybilne wstecz - mocniejszy zasilacz 802.3bt może być używany dla starszych odbiorców PoE i PoE+ (802.3af i 802.3at).
Terminologia: Rozpiętość końcowa i środkowa
Rozpiętość końcowa - urządzenie zapewniające zasilanie od początku kabla
linie
Klasyczny przykład: przełącznik telefonii IP zapewnia zasilanie małej sieci telefonów stacjonarnych w biurze.
Innym przykładem jest system monitoringu wideo w małym magazynie, w którym kamery wideo pobierają energię ze przełącznika za pośrednictwem PoE
Zazwyczaj takie systemy nie zapewniają dodatkowych urządzeń wzmacniających sygnał zasilający.
Średnia rozpiętość - gdy zasilanie jest podłączone nie od początku linii kablowej, ale dodatkowo pomiędzy wyłącznikiem a urządzeniem końcowym. Np. zasilanie kamery wideo poprzez wtryskiwacz, który włączany jest za włącznikiem w szafce mostkowej pośredniej.
Trochę więcej terminologii:
- PSE (urządzenie źródła zasilania) — urządzenia zasilające.
- PD (zasilane urządzenie) - urządzenie zasilane.
Czy zasilacz może zrozumieć, które urządzenie klienckie jest podłączone: z PoE czy bez?
Jeśli mówimy na przykład o End-span, o przełączniku, wszystko dzieje się nie prosto, ale bardzo prosto. Źródło zasilania, takie jak przełącznik z portami PoE, włącza zasilanie tego portu tylko wtedy, gdy podłączone urządzenie (takie jak punkt dostępowy) obsługuje PoE.
Jak to działa?
- W pierwszej kolejności sprawdzane jest: czy urządzenie klienckie obsługuje zasilanie poprzez PoE. Przykładane jest napięcie od 2,8 do 10 V i określana jest rezystancja wejściowa. W przypadku, gdy uzyskane wyniki można uznać za zadowalające dla zasilania poprzez PoE, urządzenie zasilające przechodzi do kolejnego etapu.
- Urządzenie zasilające określa wymaganą moc do zasilania urządzenia klienckiego, w celu późniejszego zarządzania tą mocą. W zależności od poziomu zużycia urządzeniom przypisuje się klasę: od 0 do 4.
Jeśli jednak mówimy o niedrogich urządzeniach Mid-Span, które podłącza się po konwencjonalnym sprzęcie sieciowym (bez PoE), wszystko nie jest tak różowe. W takich przypadkach do linii doprowadzany jest zwykle prąd stały o stałych parametrach i nie przeprowadza się sprawdzenia „Jakie urządzenie znajduje się na drugim końcu linii?”.
Co zrobić, gdy trzeba podłączyć urządzenia bez obsługi PoE, ale nie ma gniazda na zasilacz?
W takich sytuacjach się go stosuje Pasywne PoE za pomocą Rozdzielacz PoE.
W takim przypadku zasilacz nie odpytuje podłączonego urządzenia i nie dopasowuje się do jego mocy. Zasilanie jest po prostu dostarczane poprzez wolną skrętkę dwużyłową za pomocą rozdzielacza PoE.
Rozgałęźnik PoE dzieli sygnał docierający skrętką na dane i zasilanie (12V-24V). Umożliwia to zasilanie i integrację urządzenia bez obsługi PoE z istniejącą infrastrukturą. Dzięki tej metodzie połączenia należy dokładnie wybrać moc źródła zasilania i jego odbiornika.
A co jeśli jest odwrotnie? Chcesz podłączyć PD (urządzenie klienckie PoE) do zwykłego sprzętu sieciowego?
Do zasilania urządzeń klienckich za pomocą PoE można użyć Wtryskiwacz PoE, który przeznaczony jest do zasilania dodatkowego zasilania kabla sieciowego.
Iniektor PoE posiada na wejściu złącze RJ45 oraz złącze do podłączenia do źródła zasilania. Na wyjściu posiada pojedyncze złącze RJ45 z PoE.
Inżektor PoE przyjmuje standardowy sygnał sieciowy i podaje energię do linii przyłącza sieciowego, co umożliwia podłączenie na wyjściu urządzenia PoE.
Rysunek 2. Injektor Zyxel PoE
Jakie są wymagania dotyczące kabli?
Do połączenia przy zasilaniu przez PoE używana jest skrętka co najmniej kat. 5e.
To jest ważne. Przewodniki muszą być miedziane, a nie miedziowane, i mieć grubość co najmniej 0,51 mm (24 AWG). Rezystancja przewodów nie powinna przekraczać 9,38 oma/100 m.
W praktyce zwykle nie zaleca się stosowania kabli dłuższych niż 75 m, chociaż standardy 802.3af i 802.3at obsługują długość 100 m. W przypadku Pasywnego PoE praktyczne zalecenia są jeszcze bardziej pesymistyczne – rzeczywista długość kabla do normalnej pracy nie powinna przekraczać 60m.
Jednak specjalne przełączniki, takie jak zarządzane może obsługiwać urządzenia w odległości 250m z prędkością 10Mb/s.
Rysunek 3. Ilustracja działania funkcji Extended Range.
Co to jest ochrona przeciwprzepięciowa (SPD)?
W każdym rozbudowanym obwodzie elektrycznym istnieje zagrożenie wystąpienia krótkotrwałych impulsów spowodowanych nagromadzeniem ładunku (rosnąca różnica potencjałów – przepięcie), a następnie rozładowaniem. Poniżej podano przyczyny występowania krótkich impulsów przepięciowych.
- Uderzenie pioruna w pobliżu obiektu, w tym piorunochronu, powoduje impuls elektryczny i zaburzenie elektromagnetyczne, które powoduje wytworzenie indukowanego pola elektromagnetycznego w kablu.
- Nagromadzenie elektryczności statycznej spowodowane jonizacją powietrza i innymi zjawiskami zewnętrznymi prowadzi do pojawienia się impulsów napięcia statycznego, które mogą uszkodzić sprzęt.
- Przepięcia spowodowane przełączaniem i przełączaniem sprzętu, na przykład przełączaniem patchcordów w zwrotnicy, włączaniem dodatkowych urządzeń zasilających, włączaniem i wyłączaniem dużego obciążenia, prowadzą do występowania procesów przejściowych w obwodach elektrycznych z ostrymi skokami napięcia pulsacyjnego, które może prowadzić do awarii sprzętu.
Notatka. Z kilku powodów: uderzenia pioruna w pobliżu obiektu podczas burzy, a także jonizacji powietrza i gromadzenia się prądu atmosferycznego przed burzą, ten rodzaj ochrony nazywany jest czasami „ochroną odgromową”. Terminu tego nie należy mylić z terminem „ochrona odgromowa” – czyli z ochroną przed bezpośrednim uderzeniem pioruna.
Aby zapobiec takim zagrożeniom, stosuje się urządzenia zabezpieczające przed przepięciami (SPD). Istnieją dwie opcje ochrony (SPD): zakup i instalacja urządzeń zewnętrznych oraz ochrona budynków w urządzeniach PoE.
I na koniec odpowiedź na pytanie: jakie urządzenia wybrać?
Wybór zasilacza
Mówiąc o wyborze urządzenia źródłowego do zasilania PoE mamy na myśli rozpiętość końcową i najczęściej jest to przełącznik. Przełącznik jest najczęściej używaną opcją; stosuje się go w telefonii IP, monitoringu wideo, przy zawieszaniu punktów dostępowych oraz podczas instalowania wszelkiego rodzaju czujników systemów bezpieczeństwa, kontrolerów ACS i tak dalej.
Ważne jest, aby wziąć pod uwagę kilka czynników:
- Kompatybilny od góry do dołu. Oznacza to, że do podłączania i zasilania starszych urządzeń można używać nowocześniejszego urządzenia, które obsługuje najnowszy standard IEEE 802.3bt. Ale wręcz przeciwnie – nie.
- Oddalenie PD (urządzeń zasilanych). Oprócz długości, czyli bycia „tu i teraz”, warto pomyśleć o przyszłości. Na przykład, jeśli powierzchnia magazynu się powiększa lub planowana jest przeprowadzka biura. Lepiej jest zarezerwować pewną rezerwę cech „na przyszłość”.
- Zarządzanie urządzeniami. Oprócz „wejścia” w wyłącznik i ręcznego wyłączenia i włączenia zasilania, istnieją inne możliwości sterowania, np. do kamer wideo.
- Ochrona przed przepięciami (SPD) i innymi szkodliwymi czynnikami.
Zyxel posiada przełączniki, które spełniają wszystkie powyższe wymagania. Są to modele nowej serii GS1350. My już Ta seria była pierwotnie umieszczona jako Można je jednak bez problemu wykorzystać w innych zastosowaniach, takich jak zasilanie telefonów, punktów dostępowych i innych urządzeń PoE.
Rysunek 4. Dedykowany zarządzany przełącznik PoE GS1350-26HP.
Seria przełączników niezarządzalnych są również dobrym wyborem. Wybór specjalistycznych przełączników firmy Zyxel można zobaczyć na rysunku 5.
Rysunek 5. Portfolio zarządzanych i niezarządzanych przełączników PoE firmy Zyxel.
Wybór urządzenia konsumenckiego
Zwykle przy wyborze urządzeń końcowych kierują się ich cechami konsumenckimi, na przykład jakością obrazu przy wyborze kamery wideo, obsługą standardów Wi-Fi przy wyborze punktów dostępu i tak dalej.
Jednak zasilanie również pozostawia swoje piętno. Warto wziąć pod uwagę następujące czynniki:
- Ekonomiczność urządzenia.
- Możliwości zarządzania.
- Cena i jakość.
Ważne! Pomimo deklarowanej kompatybilności odgórnej, nie należy w 100% polegać na tej możliwości. W dobrym projekcie zasilacz i odbiorniki muszą obsługiwać jeden standard, najlepiej ten najbardziej aktualny, być w pełni kompatybilne i zakupione z myślą o korzystaniu z nowych technologii, np. Wi-Fi 6. Przeróbka całego fragmentu infrastruktury, dumnie nazywana „modernizacją”, jest najczęściej droższa niż dodatkowe koszty na etapie realizacji.
Przydatne linki
Hotspoty Wi-Fi 6: ,
и
Seria specjalnych przełączników zarządzalnych i niekontrolowane na stronie Zyxela
Źródło: www.habr.com