У статті ми розповіли про нові комутатори Zyxel, призначені для побудови систем відеоспостереження та інших сегментів ІТ інфраструктури із застосуванням живлення через PoE.
Однак просто купити хороший комутатор і підключити відповідні пристрої це ще далеко не все. Найцікавіше може виявитися трохи згодом, коли це господарство доведеться обслуговувати. Іноді виникають своєрідні підводні камені, про існування яких слід знати.
Обмежена кручена пара
У різних джерелах інформації щодо застосування PoE можна зустріти фразу типу «Використовувати лише мідні кабелі». Або "Do not use for CCA twisted pair". Що означають такі попередження?
Існує усталена помилка, що, кручена робиться завжди з мідного дроту. Виявляється, не завжди. У деяких випадках виробник з метою економії використовуємо так звані кабелі обмежений.
По суті, це алюмінієвий кабель, у якого провідники покриті тонким шаром міді. Повна назва «кручена пара з обмідненого алюмінію»
Віта пара з цільномедних провідників маркується як Cu (від латинського cuprum)
Обмежений алюміній позначається як CCA (Copper Coated Aluminum - алюміній, покритий міддю).
Виробники CCA можуть і не ставити взагалі маркування. Іноді й зовсім несумлінні виробники малюють параметр «Cu» на кручений парі з обмідненого алюмінію.
Примітка. Відповідно до ГОСТу ставити таке маркування не обов'язково.
Єдиний безперечний аргумент на захист кабелю, що обмежує, — низька ціна.
Інший набагато менш значущий аргумент – менша вага. Вважається, що бухти з алюмінієвим кабелем легше перетягувати при монтажі, тому що питома вага алюмінію менша, ніж у міді.
Примітка. Насправді не все так однозначно. Свою роль відіграють вага упаковки, вага ізоляції, наявність підручних засобів механізації тощо. Привезти на візку і підняти на ліфті 5-6 коробок з бухтами ССА кабелю займає приблизно стільки часу і сил, як і стільки ж коробок з бухтами «повноцінної міді».
Як розпізнати алюмінієвий кабель
Обмежений алюміній не завжди легко розпізнати. Поради на кшталт: «Похрестити поверхню дроту або оцінити вагу бухти кабелю, піднявши в руці», працюють досить відносно.
Найдоступніший і найшвидший тест: підпалити зачищений кінець дроту, наприклад, запальничкою. Алюміній досить швидко починає горіти і кришитися, тоді як кінець провідника з чистої міді може розпалюватися до червона, але зберігає свою форму і при охолодженні повертає фізичні властивості, наприклад, пружність.
Труха, що залишилася від запалювання обмеженого алюмінію — це в принципі те, на що згодом перетворюється на такий «економічний» кабель. Всі страшні сисадмінські розповіді про кабелі, що «висипаються», — це якраз про «омедненку».
Примітка. Можна зачистити дріт від ізоляції і зважити, розрахувавши питому вагу. Але практично такий спосіб використовується рідко. Потрібні точні ваги, встановлені на строго горизонтальній поверхні, і вільний час, щоб цим займатися.
Таблиця 1. Порівняння питомої ваги міді та алюмінію.
Наші друзі з компанії NeoNate, яка між іншим сама робить дуже хороший кабель, зробили ось таку вам на допомогу.
Втрата потужності під час передачі
Порівняємо питомий опір:
-
питомий опір міді - 0 ом*мм0175/м;
-
питомий опір алюмінію - 0, 0294 ом*мм2/м/
Сумарний опір такого кабелю обчислюється за такою формулою:
Враховуючи, що товщина мідного покриття на дешевому кабелі обмеженого «прагне до нуля», отримуємо більший опір за рахунок алюмінію.
А як же скін-ефект?
Скін-ефект названий від англійського слова skin - англ. "шкіра".
Під час передачі високочастотного сигналу спостерігається ефект, у якому електричний сигнал передається насамперед поверхнею кабелю. Це служить аргументом, за допомогою якого виробники дешевої кручений пари намагаються виправдати економію у вигляді покритого міддю алюмінію, мовляв, «однаково струм піде поверхнею».
Насправді, скін-ефект — це досить складний фізичний процес. Стверджувати, що в будь-якій крученій парі передача сигналу завжди буде йти строго по мідній поверхні, не «захоплюючи» шар алюмінію — це не зовсім справедливе твердження.
Простіше кажучи, не маючи на руках лабораторного дослідження по цій конкретній марці дроту не можна достовірно стверджувати, що даний CCA кабель завдяки скін-ефекту, за характеристиками передає нічим не гірше за якісний мідний кабель.
Найменша міцність
Алюмінієвий дріт ламається набагато простіше і швидше ніж мідний того ж діаметра. Однак «взяти та зламати» — це не найбільше лихо. Набагато більшою неприємністю є мікротріщини на кабелі, які збільшують опір і можуть призводити до появи плаваючого ефекту загасання сигналу. Наприклад, коли кабель час від часу зазнає вигинів або температурних впливів. Алюміній більш критичний до таких впливів.
Критичність до перепаду температур
Усі фізичні тіла мають здатність змінювати об'єм під впливом
температури. При різному коефіцієнті розширення ці метали будуть змінюватися по-різному.
Це може впливати як на збереження цілісності мідного покриття, так і на
якість контактів у місцях зчленувань алюмінієвих провідників та пристроїв
кріплення. Здатність алюмінію до більшого розширення при підвищенні температури
сприяє появі мікротріщин, які погіршують електричні
характеристики та знижують міцність кабелю.
Здатність алюмінію швидше окислюватися
Крім температурного розширення необхідно взяти до уваги властивість алюмінію швидко окислюватися, про що свідчить тест із запальничкою.
Але навіть якщо на алюмінієвий провід не впливає відкрите полум'я та зовнішні високотемпературні нагрівачі, згодом при перепаді температури або нагрівання за рахунок передачі електричного струму для живлення пристроїв (PoE) більша кількість атомів металу вступає в з'єднання з киснем. Електричні властивості кабелю це аж ніяк не покращує.
Контакт алюмінію з іншими кольоровими металами
Алюміній не рекомендують з'єднувати з провідниками з інших кольорових металів, в першу чергу з міддю і сплавами, що містять мідь. Причина - підвищення окислюваності алюмінію в місцях з'єднання.
З часом доведеться замінити конектори, а провідники в патчпанелі перезаробити заново. Неприємно, що з цим можуть бути пов'язані плаваючі помилки.
Проблеми з PoE для обідненої кручений пари
У випадку з PoE електричний струм для живлення пристроїв частково передається по мідному покриттю, але в основному по алюмінієвому наповненню, тобто з великим опором, і, відповідно, з великими втратами потужності.
Крім цього, виникають інші проблеми: через нагрівання проводів при передачі струму електроживлення, на який ця кручена пара не розраховувалася; через мікротріщини, окислення дроту і так далі.
Що робити, якщо СКС із кабелем з обмідненого алюмінію дісталася «у спадок»?
Потрібно мати на увазі, що частину сегментів згодом доведеться замінити (з тих чи інших причин). Краще відразу зарезервувати цей випадок у бюджеті кошти. (Розумію, що звучить як фантастика, але що ще вдієш?)
Контролювати стан СКС. Стежити за температурою, вологістю та іншими фізичними показниками у приміщеннях та інших місцях, де проходить кручена пара. Якщо там спекотніше, холодніше, волого чи є підозра на механічну дію, наприклад, вібрацію — варто подумати про превентивні заходи. В принципі, у ситуації з традиційною мідною крученою парою подібний контроль також не завадить, але алюмінієві дроти більш примхливі до зазначених явищ.
Існує думка, що вже немає особливого сенсу купувати якісь особливо хороші патчпанелі, мережеві розетки, патчкорди для підключення користувачів та інше пасивне обладнання. Оскільки провідна частина, скажімо так — «не фонтан», то витрачається на круте «обважування» може бути й не варто.
З іншого боку, якщо ви з часом все ж таки захочете замінити таку чудову «в основному нічим не відмінну» кручену пару CCA на перевірену часом «мідь» — чи варто чинити за принципом «крок вперед, два кроки назад», закуповуючи зараз патчпанелі та розетки за непрямою ціною?
Також потрібно дуже уважно ставитись до раптових зникнень зв'язку. Коли якийсь час не було навіть пінгу, а поки що шукали — «все саме чудовим чином» відновилося. Якість кабелю та з'єднання можуть відігравати в таких інцидентах не останню роль.
Якщо планується використовувати PoE, наприклад, для камер відеоспостереження — для цієї ділянки краще одразу замінити виту пару на мідну. Інакше можна зіткнутися із ситуацією, коли спочатку повісили камеру з малим енергоспоживанням, потім поміняли на іншу і доводиться ламати голову чому не працює.
5E добре, а 6 категорія краще!
Категорія 6 більш стійка до перешкод та температурних впливів, скручування провідників у таких кабелях проводиться з меншим кроком, що сприяє покращенню електричних характеристик. У деяких випадках у кат. 6 встановлюються роздільники для рознесення пар (видалення один від одного з метою запобігання взаємному впливу). Все це підвищує надійність під час експлуатації.
Для підключення пристроїв з PoE такі зміни будуть дуже доречними, наприклад, для забезпечення стійкої роботи мережі при коливаннях температури.
Кабелі СКС іноді прокладаються в приміщеннях зі слабким клімат-контролем, наприклад, через стельовий простір, у підвалі, технічному або цокольному поверсі, де різниця температур протягом дня досягає 25°C. Такі температурні стрибки впливають на характеристики кабелю.
Прокладка дорожчого, але й надійнішого кабелю 6 категорії з кращими характеристиками замість категорії 5Е — це підвищення «накладних витрат», а інвестиція у якісніший і надійний зв'язок.
У російському представництві Zyxel провели власне дослідження залежності допустимої відстані передачі живлення PoE від типу використовуваного кабелю. Для перевірки використовувалися комутатори
1. Зовнішній вигляд комутатора GS1350-6HP.
2. Зовнішній вигляд комутатора GS1350-18HP.
Для зручності результати зведені в таблицю, розділену за виробниками відеокамер (див. нижче таблиці 2-8).
Таблиця 2. Процедура тестування
Процедура тестування
Крок
Опис
1
Enable extended-range in port 1,2
-GS1300: DIP перемикається на ON і press reset&apply button on front panel
-GS1350: Login Web GUI > Go до "Port Setup" > enable extended range and apply.
2
Connect PC або Laptop on switch for camera access
3
Connect Cat-5e 250m cable on Port 1 and connect camera to power up.
4
Використовуйте PC/Laptop для PING IP-камери, не слід ping loss.
5
Access camera and check if video quality is good and smooth.
6
Якщо step#4 or 5 failed, swap the cable to Cat-6 250m і re-test from step#3
7
If step#4 or 5 failed, swap the cable to Cat-5e 200m and re-test from step#3
Таблиця 3. Порівняльні характеристики кабелів підключення камер LTV
Таблиця 4. Порівняльні характеристики кабелів для підключення камер LTV (продовження)
Таблиця 5. Порівняльні характеристики кабелів підключення камер LTV (продовження 2).
Таблиця 6. Порівняльні характеристики кабелів підключення камер UNIVIEW.
Таблиця 7. Порівняльні характеристики кабелів підключення камер UNIVIEW (продовження).
Таблиця 8. Порівняльні характеристики кабелів підключення камер Vivotek.
Висновок
Описані у статті проблеми не є обов'язковими для придбання. Можливо, знайдеться людина, яка скаже: «Я ось у своїх проектах весь час застосовую винятково зварену пару категорії 5Е і не знаю проблем». Зрозуміло, велику роль відіграє якість виконання, умови експлуатації, періодичний контроль та своєчасне обслуговування. Однак, залишається ще необхідність використовувати PoE, а для такої ситуації використання мідної кручений пари категорії 6 є більш перспективним рішенням.
Можлива економія при використанні дешевої обідненої кручений пари носить досить специфічний характер. Якщо йдеться про великомасштабні проекти рівня Enterprise для бізнесу, критичного до ІТ — розумніше використовувати високоякісну мідну пару від перевірених виробників, що добре зарекомендували себе. Якщо мова йде про малі мережі, то економія на кручений парі, особливо в умовах «адміна, що приходить» виглядає досить сумнівно. Іноді краще переплатити за якісний кабель, щоб зняти потенційні проблеми, підвищити надійність, розширити діапазон можливостей (PoE) і знизити вартість обслуговування.
Дякуємо нашим колегам з компанії за допомогу у створенні матеріалу.
Запрошуємо до нашого і на . Підтримка, консультації щодо вибору обладнання та просто спілкування професіоналів. Ласкаво просимо!
Бажаєте стати партнером Zyxel? Почніть з реєстрації на нашому .
Джерела
Джерело: habr.com