V članku v obliki pogovor-vprašanje se obravnavajo ključne točke pri uporabi napajanja preko PoE (Power over Ethernet). Opravljene so razlike med standardi in navedene informacije o zaščiti naprav pred prenapolnjenjem ter drugih koristnih stvareh.
Kaj je PoE?
PoE (Power over Ethernet) je tehnologija, ki omogoča napajanje odjemalske naprave preko parice iz standarda Ethernet (običajno se uporabljajo kabel cat.5 z RJ45 priključki). Enak kabel se uporablja za prenos podatkov in za napajanje naprave.
Katera naprava je podprta?
Za napajanje se lahko uporabijo naslednje naprave:
- stikalne naprave,
- usmerjevalniki,
- in druge mrežne naprave.
Kot odjemalske naprave se lahko uporabljajo:
- žične telefone,
- videokamere,
- dostopne točke,
- različni senzorji in druga perifernična oprema.
Obstajajo tudi naprave za integracijo z opremo, ki ne podpira
PoE.
Zakaj je to potrebno?
Kot je napisal pesnik Vladimir Majakovski: „Če se zvezde prižgejo, to pomeni, da to nekdo potrebuje.“ Spodaj so navedene prednosti uporabe te tehnologije.
Povezava naprav na težko dostopnih mestih
Na delovnem mestu uporabnika sta običajno na voljo le dve vtičnici: za monitor in sistemsko enoto. To vrsto zahtev običajno ne povzročajo napake v načrtovanju, temveč so določeni z industrijskimi, regionalnimi in drugimi standardi IT varnosti, požarne varnosti, varstva pri delu in podobno.
Drug primer je, če je videokamera ali dostopna točka nameščena pod stropom, kjer je težko potegniti tudi napajalni kabel.
Upravljanje napajanja
Druga korist je ta, da PoE omogoča upravljanje naprave na področju napajanja, na primer začasno izklopiti, vklopiti ali izvesti ponovni zagon (v primeru zrušitev, nadgradnje ali drugih potreb).
To je priročno, če se mora delati na daljavo ali kadar so naprave na težko dostopnih mestih.
To je še posebej koristno pri delu z dostopnimi točkami, ki se lahko nahajajo na večji razdalji ali so popolnoma skrite nekje nad spuščanjem stropa.
Napomena. Skoraj vse sodobne dostopne točke podjetja Zyxel podpirajo PoE
in tudi novejši modeli z podporo za Wi-Fi 6: kot najbolj 'proračunski' in tudi bolj napredni in
Slika 1. Dvopasovna dostopna točka 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.
Poenostavitev vzdrževanja
Poleg enostavne uporabe, uporaba PoE zmanjšuje skrbi povezane z nakupom in servisiranjem napajalnikov ter zagotavljanjem uporabnikom vtičnic, na primer z nakupom PDU (preprosto povedano, 'podaljškov-razvodnikov). Manj enot – manj točk okvare – manj klicev v tehnično podporo.
Elektrovarnost
Kar koli kdo reče, 220 Voltov je veliko. To boli, lahko ubije. Ampak 57 Voltov, kar je maksimum za PoE – je tudi neprijetno nevarno, ampak ne tako močno. V nekaterih organizacijah je za to, da sistemski administrator opravlja delo še kot električar – potrebna posebna dovoljenja. To urejajo isti industrijski in regionalni standardi. O PoE pa se nikoli ni nič vedelo. Nizkonapetostni sistem je enostavno nizkonapetostni sistem.
Estetika
Kaj tehnicistom najprej najbolj ustreza? Da deluje. Vendar pa nekaterim še posebej naprednim 'tovarišem' mora biti to tudi 'lepo'. Na primer, da 'odvečni' kabli ne visijo. Ali da je vse iste barve. PoE pa odpravi te 'odvečne' vodnike. Še posebej so na to občutljivi razne inšpekcije, komisije in 'veliko vodstvo'.
Katere so slabosti PoE?
Višja cena naprav
Res je, da je dražji. Še posebej, če kupujete bolj ali manj preverjene naprave, namesto da bi se zanašali na 'morda', ko kupujete 'cenejše NoName rešitve'.
Po drugi strani pa načelo 'dražje – torej boljše' ne deluje vedno. Zato je lovljenje dragih blagovnih znamk smiselno le, če obstajajo dodatne zahteve (obstaja seznam 'dovolenih naprav').
Toda tudi pri visoki ceni naprav s PoE, je njihova cena lahko precej nižja kot pri organizaciji, ki 'od nič' potrebuje dodatni razvejani kabelski sistem za napajanje daljinskih naprav.
Padec moči
Pri prenosu nizkovoltnega signala po tankih žicah bo učinkovitost, recimo, precej nizka. Dalje kot ste od napajalne enote, manj električne moči ostane za napajanje porabnikov. Preostalo se porabi za upornost in segrevanje žic. Z lokalnim napajanjem (ne PoE) je stvar enostavnejša. Vklopite napajalnik v vtičnico „in energija gre, gre...“
Vendar pa je mogoče težave z razdaljo rešiti z uporabo posebnih stikal z večjo močjo signala, na primer serije Zyxel [GS1300] () i .
Zahteve za usposobljenost osebja
Rečemo lahko, da čeprav uporaba PoE ne zahteva velikih znanj, je treba razumeti določene podrobnosti
. Informacije o tem vprašanju je mogoče zlahka najti, vendar se lahko oseba, ki nikoli ni delala s to tehnologijo, sreča z nekaterimi razdrobljenostmi in fragmentacijo učnega gradiva.
Standardi PoE
Za novince se lahko pojavi neka zmeda. Obstoječe so 3 generacije
standardov:
Prva generacija PoE (standard IEEE 802.3af) zagotavlja do 15,4 W enosmernega toka za vsak priključen napravo.
Druga generacija standard IEEE 802.3at, znana tudi kot PoE+, lahko dovaja moč do 30 W za vsako napravo. Ta standard se uporablja za napajanje bolj „požrešnih“ porabnikov, na primer kamer za video nadzor Pan-Tilt-Zoom (PTZ) in brezžičnih dostopnih točk 11n.
Za boljše razumevanje so osnovne razlike povzete v tabeli:
Parametri
PoE
PoE+
Napetosti enosmernega toka na napajani napravi
od 36 do 57 V (nominalno 48V)
od 42,5 do 57 V
Napetost, ki jo daje vir
od 44 do 57 V
od 50 do 57 V
Maksimalna moč PoE vira
15,4 W
30 W
Maksimalna moč, ki jo pridobi PoE porabnik
12,95 W
25,50 W
Maksimalni tok
350 mA
600 mA
Maksimalna upornost kabla
20 Ω (za cat.3)
12,5 Ω (za cat.5)
Razredi napajanja
0-3
0-4
Tretja generacija je opisana s standardom IEEE 802.3bt.
Napravice tretje generacije PoE omogočajo zagotavljanje električne energije do 51 W po enem kabelu.
Opomba. Za napajanje naprav z uporabo tehnologij standarda IEEE 802.3bt so angažirani vsi osem vodnikov modernih paric (cat. 5 in višje), medtem ko sta za prva dva standarda dovolj le štiri.
Kar zadeva združljivost, so PoE naprave nazaj združljive - močnejša napajalna naprava standarda 802.3bt se lahko uporablja za starejše PoE in PoE+ naprave (802.3af in 802.3at).
Terminologija: End-span in Mid-Span
End-span — naprava, ki zagotavlja napajanje od začetka kabelske
linije.
Klasičen primer: IP telefonija preklopnik zagotavlja napajanje majhne mreže stacionarnih telefonov v okviru pisarne.
Drug primer - videonadzorna sistem na majhnem skladišču, kjer kameram napajanje zagotavlja preklopnik preko PoE.
Običajno v takih sistemih niso predvidene dodatne naprave za ojačitev napajalnega signala.
Mid-span — kadar se napajalna naprava poveže ne z začetka kabelske linije, ampak dodatno med preklopnikom in končno napravo. Na primer, napajanje kamere preko injektorja, ki se priključuje po preklopniku v vmesnem distribucijskem omarici.
Še malo terminologije:
- PSE (Power Source Equipment) — napajalna oprema.
- PD (Powered Device) — napajana naprava.
Lahko napajalna naprava prepozna, katero napravo je priključena: s PoE ali brez?
Kar zadeva End-span, na primer, preklopnik, vse poteka zelo preprosto. Napajanje, na primer, preklopnik s PoE vrati, vklopi napajanje za to vrata le, če je priključena naprava (na primer, dostopna točka) podprta tehnologijo PoE.
Kako deluje?
- Najprej se izvede preverjanje: ali naprava stranka podpira napajanje preko PoE. Napetost se poda od 2,8 do 10V, določimo vhodno upornost. V primeru, da so doseženi rezultati zadovoljivi za napajanje preko PoE, preklopnik preide na naslednjo fazo.
- Napajalna naprava določi potrebno moč za napajanje naprave stranke, za nadaljnje upravljanje te moči. Odvisno od ravni porabe napravam dodelijo razred: od 0 do 4.
Vendar, ko gre za poceni naprave Mid-Span, ki se vključujejo po običajni omrežni opremi (brez PoE), stvari niso tako rožnate. V takih primerih se običajno na linijo napaja stalna moč s fiksnimi parametri, preverjanje pa ne poteka: 'Katera naprava je na drugem koncu linije?'
Kaj storiti, ko je potrebno povezati naprave brez podpore PoE, a vtičnice za napajalni adapter niso na voljo?
Za takšne situacije je tu Pasivni PoE z uporabo PoE splitter.
V tem primeru vir napajanja ne vpraša priključene naprave in ne usklajuje njene moči. Napajanje se preprosto pošlje prek prostih žic v parici z uporabo PoE splitterja.
PoE splitter razdeli signal, ki prihaja po parici, na podatke in napajanje (12V-24V). Tako je mogoče napajati in integrirati napravo brez podpore PoE v obstoječo infrastrukturo. Pri tej metodi povezovanja je treba natančno izbrati moč napajalnika in porabnika.
A kaj, če je obratno? Je potrebno povezati PD (naprava s PoE) na običajno omrežno opremo?
Za napajanje stranskih naprav s PoE lahko uporabite PoE injector, ki je namenjen dodajanju dodatne električne energije v omrežni kabel.
PoE injector ima na vhodu RJ45 priključek in priključek za povezavo z napajalnikom. Na izhodu ima edini RJ45 priključek s PoE.
PoE injector sprejme standardni omrežni signal in vnese 'injekcijo' električne energije v linijo za omrežno povezavo, kar omogoča priključitev naprave s PoE na izhodu.
Slika 2. Zyxel PoE injector
Kakšne so zahteve glede kabla?
Za povezovanje med napajanjem preko PoE se uporablja parica, ki ni nižja od cat.5e.
Pomembno. Žice morajo biti bakrene, ne pocinkane, s premerom vsaj 0,51 mm (24 AWG). Upornost v žicah ne sme presegati 9,38Ω/100m.
V praksi se običajno priporoča, da se ne uporabljajo kabli dolžine več kot 75 m, čeprav standardi 802.3af in 802.3at omenjajo podporo za 100 m. V primeru pasivnega PoE so praktične priporočitve še bolj pesimistične - dejanska dolžina kabla za normalno delovanje ne sme presegati 60 m.
Vendar pa posebni usmerjevalniki, kot so upravljani lahko podpirajo naprave na razdalji 250 m pri hitrosti 10 Mb/s.
Slika 3. Prikaz delovanja podaljšanega dosega.
Kaj so zaščite pred napetostnimi udari (UZI)?
V vsaki dolgi električni vezju obstaja nevarnost kratkotrajnih impulzov, ki jih povzročajo nabiranje nabitja (povišanje potencialne razlike — prenapetosti) s kasnejšim praznjenjem. Spodaj so navedeni razlogi za nastanek kratkih napetostnih impulzov.
- Udarec strele v bližini objekta, vključno z udarom v strelo, povzroči električni impulz in elektromagnetno motnjo, kar ustvari inducirano EMV v kablu.
- Nabiranje statične elektrike, ki ga povzroča ionizacija zraka in druge zunanje pojave, vodi do nastanka impulzov statičnega napetosti, ki lahko poškodujejo opremo.
- Prenapetosti zaradi preklapljanja in preklapljanja opreme, na primer preklapljanje povezovalnih kablov v razdelilniku, vključitev dodatnih napajalnih naprav, vključitev in izključitev močne obremenitve vodi do nastanka prehodnih postopkov v električnih vezjih z ostrimi skoki napetosti impulznega značaja, kar lahko privede do okvare opreme.
Opomba. Zaradi več razlogov: udarec strele v bližini objekta med nevihto, prav tako pa tudi ionizacija zraka in nabiranje atmosferske elektrike pred nevihto, se ta vrsta zaščite včasih imenuje „zaščita pred nevihto“. Ne smemo zamenjevati tega termina s terminom „zaščita pred strelami“ — torej z zaščito pred neposrednim udarom strele.
Za preprečevanje tovrstnih groženj se uporabljajo naprave za zaščito pred napetostnimi udari (UZI). Obstajata dve možnosti zaščite (UZI): nakup in namestitev zunanjih naprav ter vgradnja zaščite v naprave s PoE.
In nazadnje, odgovor na vprašanje: katere naprave izbrati?
Izbira napajalne naprave
Ko govorimo o izbiri naprave za napajanje PoE, imamo v mislih end-span, običajno pa je to stikalo. Stikalo je najbolj uporabljena možnost; uporabljajo se tako v IP telefoniji, videonadzoru, pri nameščanju dostopnih točk in pri postavljanju različnih varnostnih senzorjev, kontrolerjev za nadzor dostopa itd.
Pomembno je upoštevati več dejavnikov:
- Kompatibilnost unazad. To jest, moderniji uređaj koji podržava najnoviji standard IEEE 802.3bt može se koristiti za povezivanje i napajanje starijih uređaja. Obrnuto, to nije slučaj.
- Udaljenost PD (napajanih uređaja). Pored trenutne dužine, treba razmišljati i o budućnosti. Na primer, ako se planira proširenje skladišta ili premještanje kancelarije. Bolje je ostaviti određenu rezervu karakteristika "za budućnost".
- Upravljanje uređajima. Pored opcije "prijavljivanja" na prekidač i ručnog isključivanja-uključivanja napajanja, postoje i druge mogućnosti upravljanja, na primer, za kamere.
- Zaštita od prenapona (UZO) i drugih štetnih faktora.
Zyxel ima prekidače koji ispunjavaju sve navedene zahteve. To su modeli nove serije GS1350. Već smo Ova serija je prvobitno pozicionirana kao Međutim, oni se bez problema mogu koristiti i za druge slučajeve, kao što su napajanje telefona, pristupnih tačaka i drugih uređaja sa PoE.
Slika 4. Specijalizovani upravljani PoE prekidač GS1350-26HP.
Neupravljani prekidači serije takođe su dobar izbor. Selekciju specijalizovanih prekidača od Zyxel-a možete videti na slici 5.
Slika 5. Model serije upravljanih i neupavljanih prekidača sa podrškom za PoE od Zyxel-a.
Izbor uređaja potrošača
Obično se pri izboru krajnjih uređaja orijentišu na njihove potrošačke karakteristike, kao što su kvalitet slike pri izboru kamera, podrška za Wi-Fi standarde pri izboru pristupnih tačaka i slično.
Međutim, napajanje takođe ostavlja svoj trag. Ima smisla uzeti u obzir sledeće faktore:
- Ekonomičnost uređaja.
- Mogućnosti upravljanja.
- Cena i kvalitet.
Důležité! Kljub deklarirani združljivosti ni priporočljivo 100% zaupati tej možnosti. V dobrem projektu morata biti napajalnik in porabniki združljivi z enim in istim standardom, zaželeno je, da je to najaktualnejši, ter da sta prilagojena za uporabo novih tehnologij, kot je Wi-Fi 6. Prenova celotne infrastrukture, ki jo ponosno imenujejo 'modernizacija', pogosto stane več, kot pa dodatni stroški v fazi uvajanja.
Koristne poveznice
Dostopne točke Wi-Fi 6: ,
in
Posebni upravljani stikala serije in neurejena na spletni strani Zyxel
Izvor: habr.com
