Artikeln presenterar viktiga punkter om användning av ström via PoE (Power over Ethernet) i en populär fråge- och svarform. Den beskriver skillnaderna mellan standarder och ger information om skydd av enheter från överspänningar och andra användbara aspekter.
Vad är PoE?
PoE (Power over Ethernet) är en teknik för att leverera el till klientenheter via en TV-par kabel av Ethernet-standard (vanligtvis används kabel cat.5 med RJ45-kontakter). Samma kabel används både för dataöverföring och för att driva enheten.
Vilka enheter stöds?
Som strömförsörjande enheter kan användas:
- switchar,
- routrar,
- och annan nätverksutrustning.
Som klientenheter kan användas:
- trådade telefoner,
- kameror,
- åtkomstpunkter,
- olika sensorer och annan periferiutrustning.
Det finns också enheter för integration med utrustning som inte stöder
PoE.
Vad behövs det för?
Som poeten Vladimir Majakovskij skrev: 'Om stjärnorna tänds, så behövs det för någon'. Nedan presenteras fördelarna med att använda denna teknik.
Anslutning av enheter på svåråtkomliga platser
Till exempel, på användarens arbetsplats finns det bara två uttag: för skärmen och systemenheten. Sådana krav uppkommer ofta inte på grund av planeringsfel, utan dikteras av bransch-, regionala och andra standarder för IT-säkerhet, brandrisk och arbetsmiljö.
Ett annat exempel är om en kamera eller åtkomstpunkt är fäst i taket, där det kan vara svårt att dra en strömkabel.
Energihantering
En annan fördel är att PoE möjliggör energihantering av enheten, till exempel att tillfälligt stänga av, slå på eller utföra en omstart (vidhängning, uppdatering eller annat nödvändigt).
Detta är praktiskt när man arbetar på distans, eller när enheter befinner sig på svåråtkomliga platser.
Detta är särskilt användbart för åtkomstpunkter, som kan vara på betydande avstånd eller helt gömda någonstans ovanför ett falskt tak.
Anmärkning. Nästan alla moderna åtkomstpunkter från Zyxel stöder PoE
och inklusive nya modeller med stöd för Wi-Fi 6: som de mest "budgetvänliga" såväl som mer avancerade och
Figur 1. Dual-band accesspunkt 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.
Förenkling av underhåll
Förutom användarvänligheten minskar användningen av PoE huvudvärken när det gäller inköp och reparation av strömförsörjningsadaptrar, och säkerställande av att användare har eluttag, till exempel genom att köpa PDU (kort sagt, "förlängningssladdar"). Färre enheter – färre punkter för fel – färre samtal till kundsupport.
El-säkerhet
Vad än folk säger, 220 volt är mycket. Det gör ont och kan vara dödligt. Men 57 volt, vilket är maximalt för PoE – är också obehagligt farligt, men inte lika mycket. I vissa organisationer krävs särskilt tillstånd för att systemadministratören ska kunna utföra elarbete. Detta regleras av bransch- och regionala standarder. Och med PoE – har man aldrig varit med om något sådant. Lågspänning är just lågspänning.
Estetik
Vad behöver teknisk personal i första hand? Bara att det fungerar. Men vissa särskilt avancerade "kollegor" vill att det ska vara "vackert" också. Till exempel för att "onödiga" kablar inte ska hänga ner. Eller att allt ska vara i samma färg. Och PoE befriar från dessa "onödiga" ledningar. Särskilt känsliga för detta är olika typer av inspektörer, kommissioner och "högt uppsatta".
Vilka nackdelar har PoE?
Högre kostnad för enheter
Visst, det kostar mer. Särskilt om man väljer mer eller mindre beprövad utrustning, snarare än att lita på "det ordnar sig" och köpa "billiga NoName-lösningar".
Å andra sidan fungerar inte alltid principen "dyrare = bättre". Därför är det meningsfullt att jaga efter dyrare varumärken endast om det finns ytterligare krav (det finns en lista över "godkänd utrustning").
Men även med höga priser på PoE-utrustning kan dess kostnad vara mycket lägre än för en organisation som "från grunden" behöver ett utbyggt kablage för strömförsörjning av avlägsna enheter.
Effektnedgång
När lågnivåsignaler överförs genom tunna ledningar, kan effektiviteten, låt oss säga, bli ganska låg. Ju längre bort från strömkällan, desto mindre elektrisk kraft finns kvar för att driva konsumenterna. Resten används för motstånd och uppvärmning av kablarna. Med lokal strömförsörjning (inte PoE) är det enklare. Stoppa bara strömförsörjningen i vägguttaget och "så börjar energin flöda..."
Men sådana avståndsproblem kan lösas med hjälp av speciella switchar som har ökad signalsignalstyrka, som till exempel Zyxel-serien [GS1300] () och .
Krav på personalens kvalifikationer
Låt oss säga så här, även om användningen av PoE inte kräver stor kunskap, finns det några detaljer
som måste behärskas. Informationen om detta ämne går att hitta utan större svårigheter, men om en person aldrig har arbetat med denna teknik kommer han eller hon att stöta på viss fragmentering och inkonsekvens i det pedagogiska materialet.
PoE-standarder
För nybörjare kan det uppstå viss förvirring. Det finns tre generationer
standard:
Den första generationen PoE (standard IEEE 802.3af) ger upp till 15,4 W likström till varje anslutet device.
Den andra generationen, standard IEEE 802.3at, även kallad PoE+, kan leverera upp till 30 W till varje enhet. Denna standard används för att strömförsörja mer "strömtörstande" konsumenter, såsom Pan-Tilt-Zoom (PTZ) övervakningskameror och trådlösa accesspunkter 11n.
För att underlätta förståelsen har de huvudsakliga skillnaderna sammanställts i en tabell:
Parametrar
PoE
PoE+
DC-spänning på den strömsatta enheten
från 36 till 57 V (nominal 48V)
från 42,5 till 57 V
Spänning som levereras av källan
från 44 till 57 V
från 50 till 57 V
Maximal PoE-källkraft
15,4 W
30 W
Maximal effekt som mottas av PoE-konsumenten
12,95 W
25,50 W
Maximal ström
350 mA
600 mA
Maximalt kabelmotstånd
20 Ohm (för cat.3)
12,5 Ohm (för cat.5)
Effektklasser
0-3
0-4
Den tredje generationen beskrivs av standarden IEEE 802.3bt.
Enheter från den tredje generationen PoE gör det möjligt att tillhandahålla effekt på upp till 51 W genom en enda kabel.
Anteckning. För att strömförsörja enheter med hjälp av teknologier i standarden IEEE 802.3bt används alla åtta ledarna i en modern twisted pair-kabel (cat. 5 och högre), medan de två första generationerna kan nöja sig med endast fyra.
När det kommer till kompatibilitet är PoE-enheter bakåtkompatibla — en mer kraftfull strömkälla av standard 802.3bt kan användas för äldre PoE- och PoE+-användare (802.3af och 802.3at).
Terminologi: End-span och Mid-Span
End-span — en enhet som tillhandahåller ström från början av kabeln
linjen.
Ett klassiskt exempel: en IP-telefonswitch som förser en liten nätverk av stationära telefoner med ström inom ett kontor.
Ett annat exempel är ett övervakningssystem på ett mindre lager, där kamerorna får ström från switchen via PoE.
Vanligtvis finns det inga extra enheter i sådana system för att förstärka strömsignalen.
Mid-span — när strömkällan ansluts inte från början av kabeln, utan ytterligare mellan switchen och den slutgiltiga enheten. Till exempel, ström till en kamera via en injektor som ansluts efter switchen i ett mellanliggande skåp.
Lite mer terminologi:
- PSE (Power Source Equipment) — strömkälla.
- PD (Powered Device) — strömad enhet.
Kan strömkällan avgöra vilket klientenhet som är kopplad: med PoE eller utan?
När det gäller End-span, till exempel om switchen, sker allt inte bara enkelt, utan mycket enkelt. Strömkällan, till exempel en switch med PoE-portar, aktiverar strömförsörjningen för denna port endast om den anslutna enheten (till exempel en åtkomstpunkt) stöder PoE-teknik.
Hur fungerar det?
- I början görs en kontroll: stöder klientenheten strömförsörjning via PoE? Spänning mellan 2,8 och 10 volt appliceras, ingångsmotståndet bestäms. Om resultaten bedöms som godtagbara för att driva via PoE, går strömkällan vidare till nästa steg.
- Strömkällan bestämmer den nödvändiga effekten för att driva klientenheten, för att sedan hantera denna effekt. Beroende på konsumtionsnivån tilldelas enheten en klass: från 0 till 4.
Men när det gäller billiga Mid-Span-enheter som ansluts efter vanlig nätverksutrustning (utan PoE) är situationen inte så ljus. I dessa fall matas vanligtvis konstant ström med fasta parametrar genom linjen, och en kontroll av "Vilken enhet finns i andra änden av linjen?" görs inte.
Vad ska man göra när man behöver ansluta enheter utan PoE-stöd, och uttag för strömförsörjningsadaptern inte finns?
För sådana situationer används Passive PoE med hjälp av PoE-splittern.
I detta fall kontrollerar strömkällan inte den anslutna enheten och samordnar inte dess kraft. Strömmen matas helt enkelt genom ledarna av tvinnad par kabel med hjälp av en PoE-splitter.
PoE-splittern delar den inkommande signalen på den tvinnade par kabeln i data och ström (12V-24V). På så sätt blir det möjligt att mata och integrera en enhet utan PoE-stöd i den befintliga infrastrukturen. Vid denna anslutningsmetod måste kraften hos strömkällan och dess förbrukare väljas noggrant.
Och omvänt? Måste man ansluta PD (klientenhet med PoE) till vanlig nätverksutrustning?
För att driva klientenheter med PoE kan man använda PoE-injektorer, som är avsedda att ge extra ström till nätverkskabeln.
PoE-injektorn har en RJ45-kontakt på ingången och en kontakt för anslutning till strömkällan. På utgången finns en enda RJ45-kontakt med PoE.
PoE-injektorn tar emot den standard nätverksignalen och injicerar ström i linjen för nätverksanslutning, vilket gör det möjligt att ansluta en enhet med PoE på utgången.
Figur 2. Zyxel PoE-injektor
Vilka krav ställs på kabeln?
För anslutning med PoE används en tvinnad par-kabel av minst cat.5e.
Det är viktigt. Ledarna måste vara kopparledare, inte förnicklade, med en tjocklek av minst 0,51 mm (24 AWG). Resistansen i ledarna får inte överstiga 9,38 Ω/100 m.
Vanligtvis rekommenderas det i praktiken att inte använda kablar som är längre än 75 m, även om standarderna 802.3af och 802.3at anger att de stöder 100 m. För Passive PoE är de praktiska rekommendationerna ännu mer pessimistiska – den verkliga längden på kabeln för normal funktion bör inte överstiga 60 m.
Men särskilda switchar, till exempel hanterade kan stödja enheter på avståndet 250 m med en hastighet på 10 Mb/s.
Figur 3. Illustration av Extended Range.
Vad är överspänningsskydd (UPS)?
I varje lång elektrisk krets finns det en risk för kortvariga impulser, orsakade av laddningsackumulering (ökning av spänningsskillnad – överspänningar) följt av urladdning. Nedan listas orsakerna till korta impulser av överspänningar.
- En blixt i närheten av objektet, inklusive ett åskledare, orsakar en elektrisk impuls och elektromagnetisk störning, vilket skapar inducerad EMK i kabeln.
- Ackumulering av statisk elektricitet, orsakad av jonisering av luften och andra externa fenomen, leder till impulser av statisk spänning som kan förstöra utrustningen.
- Överspänningar på grund av kopplingar och omkopplingar av utrustning, till exempel koppling av patchkablar i en kopplingspunkt, påkoppling av ytterligare strömförsörjningsenheter, samt av- och påkoppling av hög belastning leder till övergångsprocesser i elektriska kretsar med plötsliga spänningskurvor av impulsartad karaktär, vilket kan leda till att utrustningen går sönder.
Observera. Av flera skäl: en blixt i närheten av objektet under ett åskväder, samt jonisering av luften och ackumulering av atmosfärisk elektricitet innan åskvädret, kallas denna typ av skydd ibland "åskskydd". Termen får inte förväxlas med termen "blixtskydd" – det vill säga skydd mot direkt blixtnedslag.
För att förhindra sådana hot används överspänningsskyddsenheter (UPS). Det finns två alternativ för skydd (UPS): köp och installation av externa enheter samt inbyggd skydd i enheter med PoE.
Och till sist ett svar på frågan: vilka enheter ska man välja?
Val av strömförsörjningsenhet
När man talar om att välja en strömkälla för PoE, avses end-span, och det är vanligtvis en switch. Switchen är det mest använda alternativet, de används både inom IP-telefoni, videövervakning, vid installation av accesspunkter och vid placering av olika sensorer för säkerhetssystem, tillgångskontroller etc.
Här är det viktigt att ta hänsyn till flera faktorer:
- Kompatibilitet bakåt. Det vill säga, en mer modern enhet som stödjer den senaste standarden IEEE 802.3bt kan användas för att ansluta och försörja äldre enheter. Men omvänd användning är inte möjligt.
- Avståndet till PD (strömförsörjda enheter). Förutom längden som är "här och nu" bör man tänka på framtiden. Till exempel, om lagerlokalen kommer att expanderas eller om kontoret planeras att flyttas. Det är bättre att ha en viss buffert av specifikationer "för framtiden".
- Enhetshantering. Utöver att "logga in" på switchen och manuellt stänga av och sätta på strömmen, finns det andra hanteringsalternativ, till exempel för övervakningskameror.
- Skydd mot överspänning och andra skadliga faktorer.
Zyxel har switchar som uppfyller alla ovanstående krav. Det handlar om den nya GS1350-serien. Vi har redan Denna serie positionerades från början som Men de kan utan problem användas för andra ändamål, som att försörja telefoner, accesspunkter och andra PoE-enheter.
Figur 4. Specialiserad hanterad PoE-switch GS1350-26HP.
Ohanterade switchar i serien är också ett bra alternativ. En samling specialiserade switchar från Zyxel kan ses i figur 5.
Figur 5. Modellutbud av hanterade och ohanterade switchar med PoE-stöd från Zyxel.
Val av konsumentenhet
Vanligtvis när man väljer slutenheter fokuserar man på deras användartillfredsställelse, till exempel bildkvalitet vid val av kamera, stöd för Wi-Fi-standarder vid val av accesspunkter och så vidare.
Men strömförsörjningen sätter också sina spår. Det är vettigt att beakta följande faktorer:
- Enhetens energieffektivitet.
- Hanteringsmöjligheter.
- Pris och kvalitet.
Viktigt! Trots den angivna nedåtkompatibiliteten bör man inte helt förlita sig på denna funktion. I ett bra projekt bör strömförsörjning och konsumenter stödja en gemensam standard, helst den mest aktuella, vara helt kompatibla och köpas med tanke på användning av ny teknik, som Wi-Fi 6. Att återskapa en hel del av infrastrukturen, stolt kallad "uppgradering", kostar oftast mer än vissa ytterligare kostnader under implementeringsfasen.
Nyttiga länkar
Accesspunkter för Wi-Fi 6: ,
och
Speciella hanterade switchar i serien och ohanterade på Zyxels webbplats
Källa: habr.com
