Articolul explică într-un mod popular, sub formă de întrebări și răspunsuri, punctele cheie în utilizarea alimentării prin PoE (Power over Ethernet). Sunt evidențiate diferențele între standarde, oferindu-se informații despre protecția dispozitivelor împotriva supratensiunilor și alte aspecte utile.
Ce este PoE?
PoE (Power over Ethernet) este o tehnologie de alimentare a dispozitivelor client printr-un cablu Ethernet cu torsadat (de obicei, cablu cat.5 cu conectori RJ45). Același cablu este folosit atât pentru transmiterea datelor, cât și pentru alimentarea dispozitivelor.
Ce dispozitive sunt suportate?
Dispozitivele care pot furniza alimentare includ:
- switch-uri,
- routere,
- și alte echipamente de rețea.
Dispozitivele client care pot fi folosite includ:
- telefoane fixe,
- camere video,
- puncte de acces,
- diverse senzori și alte echipamente periferice.
Există, de asemenea, dispozitive pentru integrarea cu echipamente care nu suportă
PoE.
De ce este necesar?
Așa cum spunea poetul Vladimir Mayakovski: «Dacă stelele se aprind, înseamnă că este necesar cuiva». Mai jos sunt enumerate avantajele utilizării acestei tehnologii.
Conectarea dispozitivelor în locuri greu accesibile
De exemplu, la locul de muncă al utilizatorului, sunt disponibile doar două prize: pentru monitor și unitatea centrală. Deseori, astfel de cerințe nu apar dintr-o eroare de planificare, ci sunt dictate de standarde IT de securitate, de siguranță la incendiu, de protecția muncii etc.
Un alt exemplu este că, în cazul în care o cameră video sau un punct de acces este montat pe tavan, este dificil să conduci și un cablu de alimentare acolo.
Gestionarea alimentării
Un alt beneficiu este că PoE permite gestionarea alimentării dispozitivului, de exemplu, dezactivarea temporară, activarea sau restartarea acestuia (în cazul în care se blochează, se actualizează sau din alte motive).
Este convenabil când trebuie să lucrezi de la distanță, sau atunci când dispozitivele sunt în locuri greu accesibile.
Aceasta este deosebit de utilă în cazul punctelor de acces, care pot fi situate la o distanță considerabilă sau chiar ascunse undeva în spatele unui tavan fals.
Notă. Aproape toate punctele de acces moderne de la Zyxel suportă PoE
inclusiv noile modele cu suport pentru Wi-Fi 6: cum ar fi cele mai «economice» și mai avansate și
Figura 1. Punct de acces dual-band 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.
Simplificarea întreținerii
Pe lângă confortul utilizării, aplicarea PoE elimină durerea de cap în ceea ce privește achiziția și repararea adaptatoarelor de alimentare, asigurarea utilizatorilor cu prize, de exemplu, prin achiziția de PDU (pe scurt, „prize prelungitoare”). Cu mai puține noduri — mai puține puncte de eșec — mai puține apeluri la suport tehnic.
Siguranța electrică
Indiferent de ceea ce spune lumea, 220 Volți sunt mult. Doare, poate fi mortal. Iar 57 volți, care reprezintă maximul pentru PoE — de asemenea, sunt neplăcut și periculos, dar nu atât de mult. În unele organizații, pentru a permite administratorului de sistem să îndeplinească și sarcini electrice — este necesară o autorizare specială. Acest lucru este reglementat de aceleași standarde industriale și regionale. Iar cu PoE — nu s-a știut nimic de acest gen. Cablurile de joasă tensiune rămân cabluri de joasă tensiune.
Estetica
Ce are nevoie personalul tehnic mai întâi? Să funcționeze. Dar unii, în special „colegii” mai avansați, doresc ca acest lucru să fie și „frumos”. De exemplu, pentru ca firele „întâmplătoare” să nu atârne. Sau ca totul să fie într-o singură culoare. Iar PoE elimină acești „conductori” „întâmplători”. În special sensibili la acest aspect sunt diferite comisii de control, autorități și „șefii mari”.
Ce dezavantaje are PoE?
Costuri mai ridicate ale dispozitivelor
Adevărat, costă mai mult. Mai ales dacă achiziționați echipamente mai mult sau mai puțin verificate, fără a vă baza pe „noroc”, cumpărând soluții „ieftine NoName”.
Pe de altă parte, principiul „cu cât mai scump — cu atât mai bun” nu funcționează întotdeauna. De aceea, vânătoarea după un brand scump are sens doar dacă există cerințe suplimentare (există o listă de „echipamente permise”).
Dar chiar și cu prețul ridicat al echipamentelor PoE, costul poate fi mult mai mic decât organizarea unei rețele de cabluri extinse pentru alimentarea dispozitivelor îndepărtate "de la zero".
Căderea puterii
Când se transmite un semnal de joasă tensiune prin fire subțiri, eficiența, să zicem, nu va fi foarte bună. Cu cât te distanțezi mai mult de sursa de alimentare, cu atât mai puțină putere electrică va rămâne pentru alimentarea consumatorilor. Restul se pierde din cauza rezistenței și căldurii firelor. Cu alimentarea locală (nu PoE), situația este mai simplă. Introduci blocul de alimentare în priză și „energia a început să curgă… ”
Cu toate acestea, problemele de distanță pot fi rezolvate utilizând comutatoare speciale cu putere de semnal crescut, cum ar fi modelele Zyxel din seria [GS1300] () și .
Cerințele pentru calificarea personalului
Să zicem că, deși utilizarea PoE nu necesită cunoștințe avansate, anumite detalii
trebuie stăpânite. Informațiile pe această temă pot fi găsite fără prea mult efort, deși, dacă o persoană nu a lucrat niciodată cu această tehnologie, se va confrunta cu o oarecare dispersie și fragmentare a materialului de studiu.
Standarde PoE
Pentru începători, poate apărea o oarecare confuzie. Există 3 generații
de standarde:
Prima generație PoE (standardul IEEE 802.3af) oferă o alimentare de până la 15,4 W curent continuu pentru fiecare dispozitiv conectat.
A doua generație, standardul IEEE 802.3at, cunoscut și sub numele de PoE+, poate furniza o putere de până la 30 W pentru fiecare dispozitiv. Acest standard este folosit pentru alimentarea consumatorilor mai „fofori”, cum ar fi camerele de supraveghere Pan-Tilt-Zoom (PTZ) și punctele de acces wireless 11n.
Pentru o mai bună înțelegere, principalele diferențe sunt prezentate în tabel:
Setări
PoE
PoE+
Tensiunea curentului continuu la dispozitivul alimentat
de la 36 la 57 V (nominal 48V)
de la 42,5 la 57 V
Tensiunea furnizată de sursă
de la 44 la 57 V
de la 50 la 57 V
Puterea maximă a sursei PoE
15,4 W
30 W
Puterea maximă primită de consumatorul PoE
12,95 W
25,50 W
Curentul maxim
350 mA
600 mA
Rezistența maximă a cablului
20 Ω (pentru cat.3)
12,5 Ω (pentru cat.5)
Clasele de alimentare
0-3
0-4
A treia generație este descrisă în standardul IEEE 802.3bt.
Dispozitivele de a treia generație PoE permit asigurarea alimentării cu o putere de până la 51 W pe un singur cablu.
Notă. Pentru alimentarea dispozitivelor utilizând tehnologiile standardului IEEE 802.3bt, sunt folosite toate cele opt conductoare ale cablului de perechi răsucite moderne (cat. 5 și mai sus), în timp ce pentru primele două generații se pot folosi doar patru.
În ceea ce privește compatibilitatea, dispozitivele PoE sunt retrocompatibile — un dispozitiv de alimentare mai puternic conform standardului 802.3bt poate fi utilizat pentru consumatorii mai vechi PoE și PoE+ (802.3af și 802.3at).
Terminologie: End-span și Mid-Span
End-span — dispozitiv care asigură furnizarea de energie de la începutul liniei de cablu.
Un exemplu clasic: un switch IP pentru telefonie furnizează energie unei rețele mici de telefoane fixe în interiorul biroului.
Un alt exemplu este sistemul de supraveghere video de pe un depozit mic, unde camerele video primesc energie de la switch prin PoE.
De obicei, în astfel de sisteme nu sunt prevăzute dispozitive suplimentare pentru amplificarea semnalului de alimentare.
Mid-span
— când dispozitivul de alimentare nu este conectat la începutul liniei de cablu, ci suplimentar între switch și dispozitivul final. De exemplu, alimentarea unei camere video printr-un injector, care este conectat după switch în dulapul de cross-uri intermediare. Încă puțină terminologie:
PSE (Power Source Equipment)
- — echipament de alimentare. PD (Powered Device)
- — dispozitiv alimentat. Poate un dispozitiv de alimentare să înțeleagă ce tip de dispozitiv client a fost conectat: cu PoE sau fără?
Dacă ne referim la End-span, de exemplu, la un switch, totul se desfășoară nu doar simplu, ci foarte simplu. Sursa de alimentare, de exemplu, un switch cu porturi PoE, activează alimentarea pentru un anumit port doar în cazul în care dispozitivul conectat (de exemplu, un punct de acces) suportă tehnologia PoE.
La început se face o verificare: dacă dispozitivul client acceptă alimentarea prin PoE. Se aplică o tensiune de la 2,8 la 10 Volți, se determină rezistența de intrare. În cazul în care rezultatele obținute pot fi considerate satisfăcătoare pentru alimentarea prin PoE, dispozitivul de alimentare trece la etapa următoare.
Cum funcționează?
- Dispozitivul de alimentare determină puterea necesară pentru alimentarea dispozitivului client, pentru gestionarea ulterioară a acestei puteri. În funcție de nivelul de consum, dispozitivele sunt clasificate: de la 0 la 4.
- Dispozitivul de alimentare determină puterea necesară pentru a alimenta dispozitivul client, pentru a gestiona ulterior această putere. În funcție de nivelul de consum, dispozitivelor le este atribuită o clasă: de la 0 la 4.
Însă, când vine vorba de dispozitivele Mid-Span mai ieftine, care sunt activate după echipamentele de rețea standard (fără PoE), situația nu este atât de optimistă. În astfel de cazuri, alimentarea constantă este de obicei livrată cu parametrii fixați, iar verificarea: „Ce dispozitiv se află la capătul opus al liniei?” nu se efectuează.
Ce trebuie să facem atunci când trebuie să conectăm dispozitive fără suport PoE, iar prizele pentru adaptorul de alimentare nu sunt prevăzute?
Pentru astfel de situații se utilizează Passive PoE folosind PoE splitter.
În acest caz, sursa de alimentare nu interoghează dispozitivul conectat și nu negociază puterea acestuia. Alimentarea este pur și simplu furnizată prin firele libere din cablul torsadat cu ajutorul PoE splitter-ului.
PoE splitter-ul împărțește semnalul venit pe cablul torsadat în date și alimentare (12V-24V). Astfel, devine posibilă alimentarea și integrarea unui dispozitiv fără suport PoE în infrastructura existentă. În acest mod de conectare, este esențial să se aleagă cu atenție puterea sursei de alimentare și a consumatorului său.
Dar ce facem invers? Este necesar să conectăm un PD (dispozitiv client cu PoE) la echipamentele de rețea standard?
Pentru alimentarea dispozitivelor client cu PoE, se poate utiliza PoE injector, care este destinat pentru a furniza alimentare suplimentară în cablul de rețea.
PoE injector-ul are la intrare un conector RJ45 și un conector pentru alimentare. La ieșire, are un singur conector RJ45 cu PoE.
PoE injector-ul primește semnalul standard de rețea și introduce „injecția” de alimentare în linie pentru conectarea la rețea, ceea ce permite conectarea la ieșire a unui dispozitiv c PoE.
Figura 2. Zyxel PoE injector
Care sunt cerințele pentru cablu?
Pentru conexiunile cu alimentare prin PoE se folosește un cablu torsadat de minimum cat.5e.
Este important. Firele trebuie să fie din cupru, nu acoperite cu cupru, având o grosime de minimum 0,51 mm (24 AWG). Rezistența firelor nu trebuie să depășească 9,38Ω/100 m.
În mod obișnuit, în practică se recomandă să nu se utilizeze cabluri mai lungi de 75m, deși standardele 802.3af și 802.3at spun că susțin 100m. În cazul Passive PoE, recomandările practice sunt și mai pesimiste — lungimea reală a cablului pentru o funcționare normală nu trebuie să depășească 60m.
Cu toate acestea, comutatoarele speciale, de exemplu, gestionate pot susține dispozitive la o distanță de 250m cu o viteză de 10Mb/s.
Figura 3. Ilustrarea funcționării Intervalului Extins.
Ce este protecția împotriva supratensiunilor (SPD)?
În orice circuit electric extins există o amenințare de apariție a impulsurilor scurte, cauzate de acumularea de sarcină (creșterea diferenței de potențial – supratensiune) urmată de descărcare. Iată câteva cauze ale apariției impulsurilor scurte de supratensiune.
- O lovitură de fulger în apropierea unui obiect, inclusiv în paratrăsnet, provoacă un impuls electric și o perturbare electromagnetică, generând o tensiune indusă în cablu.
- Acumularea de electricitate statică, cauzată de ionizarea aerului și alte fenomene externe, duce la apariția impulsurilor de tensiune statică capabile să defecteze echipamentele.
- Supratensiunile datorate comutărilor și pornirilor echipamentului, de exemplu, comutarea cablurilor de patch în switch-uri, activarea unor dispozitive de alimentare suplimentare, pornirea și oprirea unei sarcini mari, provoacă procese transitorii în circuitele electrice cu salturi rapide de tensiune de tip impuls, ceea ce poate duce la defectarea echipamentelor.
Notă. Din diverse motive: lovitura de fulger în apropierea unui obiect în timpul unei furtuni, precum și ionizarea aerului și acumularea de electricitate atmosferică înainte de furtună, acest tip de protecție este uneori numit „protecție împotriva furtunii”. Nu trebuie confundat acest termen cu termenul „protecție împotriva fulgerului” – adică protecția împotriva loviturilor directe de fulger.
Pentru a preveni astfel de amenințări, se folosesc dispozitive de protecție împotriva supratensiunilor (SPD). Există două tipuri de protecție (SPD): achiziționarea și instalarea de dispozitive externe și integrarea protecției în dispozitivele cu PoE.
Și, în cele din urmă, răspunsul la întrebarea: ce dispozitive să alegi?
Alegerea dispozitivului de alimentare
Când se vorbește despre alegerea unui dispozitiv sursă pentru alimentarea PoE, se are în vedere end-span, iar de obicei acesta este un switch. Switch-ul este cea mai utilizată variantă, fiind folosit atât în telefonia IP, cât și în videoviziune, în instalarea punctelor de acces, precum și în aranjarea diverselor senzori de sisteme de securitate, controlere de acces și așa mai departe.
Aici este important să se ia în considerare mai mulți factori:
- Compatibilitate de sus în jos. Adică, un dispozitiv mai modern care suportă cel mai recent standard IEEE 802.3bt poate fi utilizat pentru a conecta și alimenta dispozitive mai vechi. Dar invers — nu.
- Distanța PD (dispozitivelor alimentate). Pe lângă lungimea care este „aici și acum”, este important să ne gândim la viitor. De exemplu, dacă va crește zona de depozitare sau se preconizează mutarea biroului. Este mai bine să se prevadă un anumit rezervă de caracteristici „pentru viitor”.
- Managementul dispozitivelor. Pe lângă varianta de a „te conecta” la switch și a opri/porni manual alimentarea, există și alte opțiuni de management, de exemplu, pentru camerele video.
- Protecția împotriva supratensiunilor (PSP) și a altor factori nocivi.
Zyxel are switch-uri care îndeplinesc toate cerințele menționate mai sus. Acestea sunt modelele din noua serie GS1350. Am mai Această serie a fost inițial poziționată ca Totuși, acestea pot fi utilizate fără probleme și pentru alte scopuri, de exemplu, pentru alimentarea telefoanelor, punctelor de acces și altor dispozitive cu PoE.
Figura 4. Switch PoE gestionat specializat GS1350-26HP.
Switch-urile neadministrate din seria sunt de asemenea o alegere bună. O selecție de switch-uri specializate de la Zyxel poate fi văzută în figura 5.
Figura 5. Gama de modele de switch-uri gestionate și neadministrate cu suport PoE de la Zyxel.
Alegerea dispozitivului consumator
De obicei, la alegerea dispozitivelor finale, se bazează pe caracteristicile lor de consum, de exemplu, pe calitatea imaginii la alegerea unei camere video, pe suportul standardelor Wi-Fi la alegerea punctelor de acces și așa mai departe.
Totuși, alimentarea electrică impune, de asemenea, amprenta sa. Este sensat să se ia în considerare următorii factori:
- Eficiența energetică a dispozitivului.
- Capacitățile de management.
- Prețul și calitatea.
Important! Deși compatibilitatea anunțată de sus în jos nu ar trebui să fie 100% garantată, în cadrul unui proiect bun, sursa de alimentare și consumatorii ar trebui să respecte același standard, preferabil cel mai actual, să aibă compatibilitate totală și să fie achiziționați cu gândul la utilizarea noilor tehnologii, cum ar fi Wi-Fi 6. Refacerea unei părți întregi a infrastructurii, numită cu mândrie „modernizare”, este de cele mai multe ori mai costisitoare decât unele cheltuieli suplimentare în etapa de implementare.
Linkuri utile
Puncte de acces Wi-Fi 6: ,
și
Comutatoare gestionate speciale din serie și negestionate pe site-ul Zyxel
Sursa: habr.com
