Живлення від мережі Джерело живлення через Power over Ethernet; Управління ІТ; LANline

15 жовтня 2020 р., 5:00 ранку | Норберт Меллер/вкл

управління

Для зменшення ресурсів та витрат практичне джерело живлення через Ethernet ідеально підходить для певних областей застосування. Однак важливо врахувати деякі основні технічні вимоги та вибрати правильну якість кабелю.

У корпоративній мережі не кожен сумісний з мережею пристрій вимагає напруги 230 вольт. За допомогою Power over Ethernet (PoE) сумісні пристрої, такі як VoIP-телефони або активні мережеві компоненти, можуть отримувати живлення безпосередньо через мережевий кабель. Це означає, що немає необхідності у виділеній лінії електропередач, яка б потрапляла в найвіддаленіші куточки приміщень, а лише для забезпечення енергією камери спостереження, наприклад.

Структура та функціональність

З функцією Power over Ethernet передача живлення відбувається за тим самим кабелем, що і мережеві дані. Подача відбувається або через перемикач PoE (кінцевий інтервал), або через вставлений інжектор PoE (середній розмах). Потужність може подаватися через так зване фантомне живлення, в якому пари дротів для передачі даних мережевого кабелю передають потужність. Струм, що передається, накладається на мережеві дані. Іншим варіантом є метод запасних пар, який використовує дві невикористані пари проводів (4/5 та 7/8) для передачі потужності з 10Base-T та 100Base-T.

Стандарти PoE

Станом на 2019 рік існує три версії специфікації PoE: Стандарт "IEEE 802.3af" (PoE) використовує лише стандарти передачі 10Base-T та 100Base-TX. Стандарт теоретично забезпечує максимальну потужність живлення до 15,4 Вт на кожен порт комутатора при напрузі між щонайменше 44 і максимум 57 вольт і струмом 350 міліампер. Якщо використовується кабельний шлях в 100 метрів, на практиці все ще існує максимальна потужність витяжки близько 12,95 Вт. Коли живлення подається фантомним живленням, потужність та дані передаються через дротові пари 1/2 та 3/6. Якщо, з іншого боку, використовується метод запасних пар, трафік даних відбувається через дроти 1/2 та 3/6, тоді як струм протікає через невикористані дроти 4/5 та 7/8. Для живлення через Ethernet згідно IEEE 802.3af, принаймні, один кабель типу Cat. 3 бути у використанні.

Щоб збільшити кількість пристроїв, що живляться через PoE, і мати можливість задовольнити вимоги до продуктивності пристроїв, таких як обігрів камери або діапазон точок доступу, наступник IEEE 802.3at (PoE +) збільшив максимальне джерело живлення до 25,5 Вати на порт перемикача. Після вирахування втрат, які виникають при практичному використанні, близько 21,9 Вт з них залишаються як максимальна відводима потужність. Крім того, мінімальна напруга порівняно з попередником зараз становить 50 вольт, а сила струму 600 міліампер. PoE згідно зі стандартом IEEE 802.3at також підходить для 1000Base-T, хоча слід зазначити, що метод резервної пари не можна використовувати з Gigabit Ethernet, оскільки дані передаються по всіх доступних парах дротів. Для роботи PoE + потрібен стандартний кабель категорії 5.

При поточній ітерації стандарту PoE стандарту IEEE 802.3bt (4PPoE/PoE ++) потужність досягла подальшого значного збільшення до 100 Вт. Існує підрозділ на чотири типи.

Після того, як у попередніх версіях для живлення використовувались лише дві пари проводів, тепер усі чотири пари проводів використовуються з 4PPoE, крім типу 1. Відповідно, для подачі енергії використовується лише метод фантомного живлення.

PoE на практиці

Таблиця 1. Поділ стандарту PoE на чотири типи.

Переваги PoE

У багатьох випадках можна використовувати окрему лінію електропередачі, використовуючи Power over Ethernet. Необов’язково прокладати спеціальний кабель живлення до камери спостереження, встановленої у найвіддаленішому куті приміщення компанії. Крім того, централізоване живлення через мережу виключає потребу у багатьох зовнішніх джерелах живлення, таких як в IP-телефонах.
Наступний приклад ілюструє, що PoE також може заощадити витрати: встановлення п’яти камер IP-спостереження вже призводить до економії 500 євро. Хоча IP-камери з PoE приблизно вдвічі дорожчі за звичайну версію, витрати на підключення до мережі живлення не вимагають. Крім того, необхідний робочий час скорочується приблизно на 50 відсотків, що в кінцевому рахунку відображається у потенційній економії 500 євро на користь рішення PoE.

Проблема потепління

Оскільки мережеві кабелі зазвичай прокладаються не окремо, а в пучках, підвищення температури кабелю при використанні PoE є фактором, який не слід недооцінювати. Застосовується такий принцип: чим вище потужність передачі, тим вище підвищення температури. Крім того, нагріті кабелі мають більш високе загасання, що негативно позначається на передачі сигналу. Перетин кабельного провідника дуже важливий, оскільки, серед іншого, він впливає на опір постійного струму. Зі збільшенням електричної потужності в залежності від струму цей опір лінії забезпечує втрату потужності - перетворюється на тепло.

ISO/IEC 11801

ISO/IEC 11801 визначає максимальний опір петлі постійного струму (= 2x лінійний опір) 21 Ом для кабельної секції (постійне з'єднання). З цієї причини при плануванні кабелю будівлі потрібні специфікації щодо відповідного діаметра провідника. Кабель, прокладений в пучку з поперечним перерізом провідника 0,4 міліметра (AWG 26), нагрівається значно більше, ніж кабель з провідником 0,63 міліметра (AWG 22).

Таблиця 2: Огляд економії коштів.

Крім перетину провідника, не слід нехтувати і структурою кабелю. Простий неекранований кабель витої пари (UTP) без додаткового екранування нагрівається значно більше, ніж екранований кабель витої пари (STP). Метал в екрані розсіює відхідне тепло ефективніше, ніж UTP-кабель, що в кінцевому підсумку призводить до зниження температури в кабелі. Спосіб прокладки кабелю також впливає на теплове навантаження. Відкриті або напіввідкриті кабельні канали виявилися вигідними. Однак закриті канали та труби менш придатні. Окрім самих кабелів, не слід нехтувати втратами тепла, що виникають у джерелах напруги. Відпрацьоване тепло накопичується, коли постачається кілька пристроїв, наприклад, коли використовується концентратор середнього діапазону в шафі даних.

Висновок