Bài viết dưới dạng hỏi đáp phổ biến, nói về những điểm chính khi sử dụng nguồn qua PoE (Cấp nguồn qua Ethernet). Sự khác biệt giữa các tiêu chuẩn được đưa ra, thông tin được cung cấp về việc bảo vệ các thiết bị khỏi sự đột biến và những thứ hữu ích khác.
PoE là gì?
PoE (Cấp nguồn qua Ethernet) là công nghệ cung cấp năng lượng cho thiết bị khách thông qua cáp Ethernet đôi xoắn (thường sử dụng cáp cat.5 có đầu nối RJ45). Cùng một loại cáp được sử dụng cho cả việc truyền dữ liệu và cấp nguồn cho thiết bị.
Những thiết bị nào được hỗ trợ?
Những thiết bị sau đây có thể đóng vai trò là thiết bị cung cấp điện:
- công tắc,
- bộ định tuyến,
- và các thiết bị mạng khác.
Những thiết bị sau đây có thể được sử dụng làm thiết bị khách:
- điện thoại có dây,
- máy quay video,
- các điểm truy cập,
- cảm biến khác nhau và các thiết bị ngoại vi khác.
Ngoài ra còn có các thiết bị để tích hợp với các thiết bị không hỗ trợ
PoE.
nó làm gì?
Như nhà thơ Vladimir Mayakovsky đã viết: “Nếu các ngôi sao sáng lên, điều đó có nghĩa là ai đó đang cần nó”. Dưới đây là những lợi ích của việc sử dụng công nghệ này.
Kết nối thiết bị ở những nơi khó tiếp cận
Ví dụ: tại nơi làm việc của người dùng chỉ có hai ổ cắm: dành cho màn hình và thiết bị hệ thống. Thông thường, những yêu cầu như vậy không phát sinh do sai sót trong việc lập kế hoạch mà được quy định bởi các tiêu chuẩn ngành, khu vực và các tiêu chuẩn khác về bảo mật CNTT, an toàn cháy nổ, an toàn lao động, v.v.
Một ví dụ khác là nếu máy quay video hoặc điểm truy cập được gắn dưới trần nhà thì việc kéo dài cáp nguồn ở đó cũng có thể khó khăn.
Quản lý dinh dưỡng
Lợi ích thứ hai là PoE cho phép bạn điều khiển thiết bị dựa trên nguồn điện, chẳng hạn như tạm thời tắt, bật hoặc khởi động lại (khi bị đóng băng, cập nhật hoặc cần thiết).
Điều này thuận tiện nếu bạn phải làm việc từ xa hoặc khi thiết bị ở những nơi khó tiếp cận.
Điều này đặc biệt hữu ích khi làm việc với các điểm truy cập có thể được đặt ở một khoảng cách đáng kể hoặc thậm chí ẩn ở đâu đó phía trên trần giả.
Ghi. Hầu hết tất cả các điểm truy cập hiện đại của Zyxel đều hỗ trợ PoE
và bao gồm các mẫu mới có hỗ trợ Wi-Fi 6: là “ngân sách” nhất và tiến bộ hơn и
Hình 1. Điểm truy cập 802.11ax (Wi-Fi 6) băng tần kép NWA110AX.
Bảo trì đơn giản
Ngoài việc dễ sử dụng, việc sử dụng PoE cho phép bạn giảm bớt cơn đau đầu khi mua và sửa chữa bộ điều hợp nguồn, cung cấp cho người dùng ổ cắm, chẳng hạn như thông qua việc mua PDU (nói cách khác là “bộ chia mang theo”). Ít nút hơn nghĩa là ít điểm lỗi hơn đồng nghĩa với ít cuộc gọi tới bộ phận hỗ trợ kỹ thuật hơn.
an toàn điện
Dù ai có nói gì đi chăng nữa, 220 Volts là rất nhiều. Nó đau, nó giết chết. Nhưng 57 volt, mức tối đa cho PoE, cũng nguy hiểm một cách khó chịu, nhưng không quá nhiều. Ở một số tổ chức, để quản trị viên hệ thống cũng có thể thực hiện công việc của thợ điện, cần phải có giấy phép đặc biệt. Điều này được quy định bởi cùng ngành và tiêu chuẩn khu vực. Và với PoE, chúng tôi chưa bao giờ biết đến điều gì như thế này. Điểm yếu là điểm yếu.
Tính thẩm mỹ
Nhân viên kỹ thuật cần gì nhất? Giá như nó hoạt động. Nhưng một số “đồng chí” đặc biệt tiên tiến cũng cần phải “đẹp”. Ví dụ, để các dây “phụ” không bị treo xuống. Hoặc để mọi thứ đều có cùng một màu. Và PoE loại bỏ những dây dẫn “phụ” này. Nhiều loại thanh tra, ủy ban và “ông chủ lớn” đặc biệt nhạy cảm với điều này.
Nhược điểm của PoE là gì?
Chi phí thiết bị cao hơn
Thật vậy, nó có giá cao hơn. Đặc biệt nếu bạn sử dụng ít nhiều thiết bị đã được kiểm chứng và không dựa vào “có thể”, mua “các giải pháp NoName rẻ tiền”.
Mặt khác, nguyên tắc “đắt hơn có nghĩa là tốt hơn” không phải lúc nào cũng hiệu quả. Vì vậy, việc săn lùng một thương hiệu đắt tiền chỉ là điều hợp lý nếu có những yêu cầu bổ sung (có danh sách “thiết bị được phê duyệt”).
Nhưng ngay cả với giá thiết bị có PoE cao, giá của nó có thể thấp hơn nhiều so với việc tổ chức một hệ thống cáp phân nhánh bổ sung từ đầu để cấp nguồn cho các thiết bị từ xa.
Sụt điện
Giả sử, khi truyền tín hiệu điện áp thấp qua dây mỏng, hiệu quả sẽ không tốt lắm. Bạn càng ở xa nguồn điện thì càng có ít điện năng được cung cấp cho người tiêu dùng. Phần còn lại được dành cho điện trở và làm nóng dây. Với nguồn điện cục bộ (không phải PoE), tình hình đơn giản hơn. Tôi cắm nguồn điện vào ổ cắm “và năng lượng biến mất…”
Tuy nhiên, những vấn đề về khoảng cách như vậy có thể được giải quyết bằng cách sử dụng các công tắc đặc biệt có công suất tín hiệu tăng lên, chẳng hạn như dòng Zyxel [GS1300] () Và .
Yêu cầu về trình độ nhân sự
Hãy chỉ nói rằng mặc dù việc sử dụng PoE không đòi hỏi kiến thức sâu rộng nhưng một số chi tiết
cần phải thành thạo. Thông tin về vấn đề này có thể được tìm thấy mà không gặp nhiều khó khăn, mặc dù nếu một người chưa từng làm việc với công nghệ này, anh ta sẽ gặp phải một số tài liệu giáo dục rời rạc và rời rạc.
Tiêu chuẩn PoE
Đối với người mới, có thể có một số nhầm lẫn. Có 3 thế hệ
tiêu chuẩn:
PoE thế hệ thứ nhất (tiêu chuẩn IEEE 802.3af) cung cấp nguồn DC lên tới 15,4 W cho mỗi thiết bị được kết nối.
Chuẩn IEEE 802.3at thế hệ thứ hai, còn được gọi là PoE+, có thể cung cấp công suất lên tới 30 W cho mỗi thiết bị. Tiêu chuẩn này được sử dụng để cung cấp năng lượng cho những người tiêu dùng ngốn nhiều điện năng hơn, chẳng hạn như camera giám sát Pan-Tilt-Zoom (PTZ) và điểm truy cập không dây 11n.
Để dễ nhận biết, những khác biệt chính được tóm tắt trong bảng:
Tham số
PoE
PoE +
Điện áp DC trên thiết bị được cấp nguồn
từ 36 đến 57 V (danh nghĩa 48V)
từ 42,5 đến 57 V
Nguồn điện áp
từ 44 đến 57 V
từ 50 đến 57 V
Công suất tối đa của nguồn PoE
15,4 W
30 W
Công suất tối đa mà người tiêu dùng PoE nhận được
12,95 W
25,50 W
Dòng điện tối đa
350 mA
600 mA
Điện trở cáp tối đa
20 Ohm (đối với cat.3)
12,5 Ohm (đối với cat.5)
Lớp dinh dưỡng
0-3
0-4
Thế hệ thứ ba được mô tả theo tiêu chuẩn IEEE 802.3bt.
Các thiết bị PoE thế hệ thứ ba có thể cung cấp năng lượng lên tới 51 W qua một dây cáp.
Lưu ý. Để cấp nguồn cho các thiết bị sử dụng công nghệ tiêu chuẩn IEEE 802.3bt. Tất cả tám dây dẫn của cáp xoắn đôi hiện đại (cat. 5 trở lên) đều được sử dụng, trong khi đối với hai thế hệ đầu tiên, bạn chỉ có thể sử dụng bốn dây dẫn.
Về khả năng tương thích, các thiết bị PoE tương thích ngược - nguồn điện 802.3bt mạnh hơn có thể được sử dụng cho người tiêu dùng PoE và PoE+ cũ hơn (802.3af và 802.3at).
Thuật ngữ: Cuối nhịp và Giữa nhịp
Kết thúc nhịp - một thiết bị cung cấp nguồn điện từ đầu cáp
các dòng.
Một ví dụ cổ điển: bộ chuyển mạch điện thoại IP cung cấp năng lượng cho một mạng điện thoại cố định nhỏ trong văn phòng.
Một ví dụ khác là hệ thống giám sát video trong một nhà kho nhỏ, nơi các camera video nhận nguồn điện từ công tắc qua PoE.
Thông thường, các hệ thống như vậy không cung cấp thêm thiết bị để khuếch đại tín hiệu cung cấp.
Giữa nhịp - khi nguồn điện được kết nối không phải từ đầu đường cáp mà còn giữa công tắc và thiết bị cuối. Ví dụ: cấp nguồn cho máy quay video thông qua một kim phun, được bật sau công tắc trong tủ kết nối chéo trung gian.
Thêm một chút thuật ngữ:
- PSE (Thiết bị nguồn điện) - thiết bị cung cấp điện.
- PD (Thiết bị được cấp nguồn) - thiết bị được cấp nguồn.
Bộ nguồn có thể hiểu thiết bị khách nào được kết nối: có hoặc không có PoE không?
Ví dụ: nếu chúng ta đang nói về End-span, về một công tắc, thì mọi thứ diễn ra không đơn giản mà rất đơn giản. Nguồn điện, chẳng hạn như công tắc có cổng PoE, chỉ bật nguồn cho cổng đó nếu thiết bị được kết nối (chẳng hạn như điểm truy cập) hỗ trợ PoE.
Nó hoạt động như thế nào?
- Đầu tiên, việc kiểm tra được thực hiện: liệu thiết bị khách có hỗ trợ cấp nguồn qua PoE hay không. Một điện áp từ 2,8 đến 10 Volts được áp dụng và điện trở đầu vào được xác định. Trong trường hợp kết quả thu được có thể được coi là thỏa đáng đối với việc cấp nguồn qua PoE, thiết bị cấp nguồn sẽ chuyển sang giai đoạn tiếp theo.
- Thiết bị cấp nguồn xác định nguồn điện cần thiết để cấp nguồn cho thiết bị khách, để quản lý nguồn điện này sau này. Tùy thuộc vào mức độ tiêu thụ, các thiết bị được phân loại: từ 0 đến 4.
Tuy nhiên, nếu chúng ta đang nói về các thiết bị Mid-Span rẻ tiền được kết nối sau thiết bị mạng thông thường (không có PoE), thì mọi thứ không quá màu hồng. Trong những trường hợp như vậy, nguồn điện không đổi với các thông số cố định thường được cung cấp cho đường dây và việc kiểm tra “Thiết bị nào ở đầu kia của đường dây?” không được thực hiện.
Phải làm gì khi cần kết nối các thiết bị không hỗ trợ PoE nhưng lại không có ổ cắm cho adapter nguồn?
Đối với những tình huống như vậy nó được sử dụng PoE thụ động sử dụng Bộ chia PoE.
Trong trường hợp này, nguồn điện không thăm dò thiết bị được kết nối và không phù hợp với nguồn điện của thiết bị. Nguồn điện được cung cấp đơn giản thông qua dây dẫn đôi xoắn tự do sử dụng bộ chia PoE.
Bộ chia PoE chia tín hiệu đến qua cặp xoắn thành dữ liệu và nguồn điện (12V-24V). Điều này giúp có thể cung cấp năng lượng và tích hợp thiết bị không cần hỗ trợ PoE vào cơ sở hạ tầng hiện có. Với phương thức kết nối này, cần phải lựa chọn cẩn thận công suất của nguồn điện và người tiêu dùng.
Nếu ngược lại thì sao? Cần kết nối PD (thiết bị khách PoE) với thiết bị mạng thông thường?
Để cấp nguồn cho các thiết bị khách bằng PoE, bạn có thể sử dụng kim phun PoE, được thiết kế để cung cấp thêm nguồn điện cho cáp mạng.
Bộ phun PoE có đầu nối RJ45 ở đầu vào và đầu nối để kết nối với nguồn điện. Ở đầu ra, nó có một đầu nối RJ45 duy nhất có PoE.
Bộ phun PoE chấp nhận tín hiệu mạng tiêu chuẩn và cấp nguồn vào đường kết nối mạng, cho phép bạn kết nối thiết bị PoE ở đầu ra.
Hình 2. Đầu phun Zyxel PoE
Các yêu cầu về cáp là gì?
Để kết nối khi được cấp nguồn qua PoE, hãy sử dụng cáp xoắn đôi ít nhất là cat.5e.
Điều quan trọng là. Dây dẫn phải bằng đồng, không được mạ đồng và dày ít nhất 0,51 mm (24 AWG). Điện trở của dây dẫn không được vượt quá 9,38 Ohm/100 m.
Trong thực tế, người ta thường khuyên không nên sử dụng cáp dài hơn 75m, mặc dù chuẩn 802.3af và 802.3at hỗ trợ 100m. Trong trường hợp PoE thụ động, các khuyến nghị thực tế thậm chí còn bi quan hơn - chiều dài cáp thực tế để hoạt động bình thường không được vượt quá 60m.
Tuy nhiên, các thiết bị chuyển mạch đặc biệt, chẳng hạn như được quản lý có thể hỗ trợ các thiết bị ở khoảng cách 250m với tốc độ 10Mb/s.
Hình 3. Minh họa cách thức hoạt động của Extended Range.
Bảo vệ đột biến (SPD) là gì?
Trong bất kỳ mạch điện mở rộng nào, đều có mối đe dọa về các xung ngắn hạn gây ra bởi sự tích tụ điện tích (tăng chênh lệch điện thế - quá điện áp) sau đó là phóng điện. Dưới đây là những nguyên nhân gây ra xung quá điện áp ngắn.
- Một tia sét đánh gần một vật thể, bao gồm cả cột thu lôi, gây ra xung điện và nhiễu điện từ, tạo ra lực điện động cảm ứng trong cáp.
- Sự tích tụ tĩnh điện do ion hóa không khí và các hiện tượng bên ngoài khác dẫn đến xuất hiện các xung điện áp tĩnh có thể làm hỏng thiết bị.
- Quá điện áp do chuyển mạch và chuyển mạch thiết bị, ví dụ, chuyển mạch nối dây trong bộ phân tần, bật các thiết bị nguồn bổ sung, bật và tắt một tải mạnh dẫn đến xuất hiện các quá trình nhất thời trong mạch điện với điện áp xung tăng đột ngột, dẫn đến có thể dẫn đến hư hỏng thiết bị.
Ghi chú. Vì một số lý do: sét đánh gần vật thể trong cơn giông bão, cũng như sự ion hóa không khí và sự tích tụ điện trong khí quyển trước cơn giông, loại bảo vệ này đôi khi được gọi là “chống sét”. Không nên nhầm lẫn thuật ngữ này với thuật ngữ “chống sét” - nghĩa là bảo vệ khỏi bị sét đánh trực tiếp.
Để ngăn chặn những mối đe dọa như vậy, các thiết bị bảo vệ điện áp đột biến (SPD) được sử dụng. Có hai tùy chọn bảo vệ (SPD): mua và cài đặt các thiết bị bên ngoài và bảo vệ tòa nhà vào các thiết bị PoE.
Và cuối cùng là câu trả lời cho câu hỏi: chọn thiết bị nào?
Lựa chọn nguồn điện
Khi nói về việc chọn một thiết bị nguồn cho nguồn PoE, chúng có nghĩa là kết nối cuối và thường đây là một công tắc. Bộ chuyển mạch là tùy chọn được sử dụng nhiều nhất; chúng được sử dụng trong điện thoại IP, giám sát video, khi treo điểm truy cập và khi cài đặt tất cả các loại cảm biến hệ thống an ninh, bộ điều khiển ACS, v.v.
Điều quan trọng là phải xem xét một số yếu tố:
- Tương thích từ trên xuống dưới. Nghĩa là, một thiết bị hiện đại hơn hỗ trợ chuẩn IEEE 802.3bt mới nhất có thể được sử dụng để kết nối và cấp nguồn cho các thiết bị cũ hơn. Nhưng ngược lại - không.
- Tính từ xa của PD (Thiết bị được cấp nguồn). Ngoài chiều dài “ở đây và bây giờ”, còn đáng suy nghĩ về tương lai. Ví dụ: nếu diện tích nhà kho đang được mở rộng hoặc dự định chuyển văn phòng. Tốt hơn là nên dành sẵn một số đặc điểm “cho tương lai”.
- Quản lý thiết bị. Ngoài việc “đi vào” công tắc và tắt bật nguồn theo cách thủ công, còn có các tùy chọn điều khiển khác, chẳng hạn như cho máy quay video.
- Bảo vệ chống lại điện áp đột biến (SPD) và các yếu tố có hại khác.
Zyxel có các switch đáp ứng được tất cả các yêu cầu trên. Đây là những mẫu thuộc dòng GS1350 mới. Chúng tôi đã Loạt bài này ban đầu được định vị là Tuy nhiên, chúng có thể được sử dụng trong các ứng dụng khác mà không gặp vấn đề gì, chẳng hạn như cấp nguồn cho điện thoại, điểm truy cập và các thiết bị PoE khác.
Hình 4. Bộ chuyển mạch PoE được quản lý chuyên dụng GS1350-26HP.
Dòng công tắc không được quản lý cũng là một lựa chọn tốt. Bạn có thể xem tuyển tập các công tắc chuyên dụng của Zyxel trong Hình 5.
Hình 5. Danh mục thiết bị chuyển mạch PoE được quản lý và không được quản lý của Zyxel.
Lựa chọn thiết bị tiêu dùng
Thông thường, khi chọn thiết bị cuối, họ được hướng dẫn bởi đặc điểm của người tiêu dùng, chẳng hạn như chất lượng hình ảnh khi chọn máy quay video, hỗ trợ các chuẩn Wi-Fi khi chọn điểm truy cập, v.v.
Tuy nhiên, nguồn điện cũng để lại dấu ấn của nó. Sẽ hợp lý khi xem xét các yếu tố sau:
- Hiệu quả chi phí của thiết bị.
- Khả năng quản lý.
- Giá cả và chất lượng.
Quan trọng! Bất chấp khả năng tương thích từ trên xuống đã được tuyên bố, bạn không nên tin tưởng 100% vào cơ hội này. Trong một dự án tốt, nguồn cung cấp điện và người tiêu dùng phải hỗ trợ một tiêu chuẩn, tốt nhất là tiêu chuẩn mới nhất, hoàn toàn tương thích và được mua với mong muốn sử dụng các công nghệ mới, chẳng hạn như Wi-Fi 6. Làm lại toàn bộ cơ sở hạ tầng, được tự hào gọi là “hiện đại hóa”, thường đắt hơn một số chi phí bổ sung ở giai đoạn thực hiện.
Liên kết hữu ích
Điểm truy cập Wi-Fi 6: ,
и
Dòng Switch được quản lý đặc biệt và không thể kiểm soát trên trang web Zyxel
Nguồn: www.habr.com