Может ли сам коммутатор питаться по poe

Обновлено: 05.07.2024

PoE (Power over Ethernet) - технология, позволяющая передавать питание и данные через один Ethernet кабель. Требуется всего лишь соединить устройство, выдающее PoE, с устройством потребляющим питание по PoE, через сетевой разъем RJ-45. На первый взгляд кажется все просто и понятно, но как показала практика, не все вещи очевидны.

Начнем с того, что есть "умное PoE" под стандартами 802.3af, 802.3at, 802.3bt, а есть пассивное PoE ( Passive PoE) без привязки к стандартам. Основное отличие стандартов 802.3af&at состоит в том, что устройства, обеспечивающие подачу питания с PoE 802.3at могут подавать питание в два раза большей мощности по одному кабелю Ethernet. Внедрение нового стандарта PoE стандарта 802.3bt удваивает и, возможно, даже утраивает количество мощности, которое отправляется на конечные устройства. Стандарт 802.3bt используется в основном для питания мощных устройств, например PTZ IP-камер с обогревом или мощной ИК подсветкой. Этот новый мощный стандарт позволяет другим устройствам предлагать мощность PoE выше доступных в настоящее время режимов, обеспечивает еще большую мощность для устройств, значительно сможет помочь расширению базы приложений PoE. Инженеры, стремящиеся обеспечить простоту, такие как питание и данные вместе, могут полагаться на питание через Ethernet. Это позволит снизить затраты на установку, связанные с установкой отдельных линий.

Устройства с PoE 802.3at способны обеспечить не больше 30Вт на порт, а устройства с PoE 802.3af — не больше 15.4Вт на порт, стандарт 802.3bt имеет максимально передаваемую мощность до 90Вт. Однако, при передаче некоторая часть мощности всегда теряется, и чем длиннее кабель, тем больше потери.

Passive PoE – это существенно удешевленный аналог стандартов 802.3af, 802.3at и 802.3bt . Пассивное питание позволяет существенно снизить цену оборудования. Но при этом такое оборудование не производит проверку нуждающегося в питании по витой паре устройства на потребляемую мощность и его состояние. То есть напряжение просто подается постоянно. Присутствует риск несовместимости оборудования, что приведет или к моментальной поломке или устройство сломается чуть позже из-за перегрева плат и их подгорания.

Сегодня Power over Ethernet эффективно использует более 100 миллионов конечных устройств, которые развертываются в различных приложениях, включая IP-телефоны или беспроводные точки доступа. Если ваша IP-камера или IP-телефон поддерживает 802.3af, то вы можете смело использовать инжектор как 802.3af так и 802.3at, 802.3bt. (Говоря про инжектор, речь идет про источник питания), потому что инжектор не выдаст больше, чем может взять IP-камера, а значит устройство не сгорит.
Но если у вас PTZ IP-камера, с потреблением свыше 15.4Вт, то 802.3af вам уже не подойдет, нужен только 802.3at или 802.3bt источник питания.

Ключевые особенности PoE 802.3af, 802.3at и 802.3bt

Питание подается только после согласования между потребляющим устройством и выдающим питание.
Это происходит автоматически за доли секунд. Огромное преимущество - безопасность! Например, вы взяли инжектор питания PoE и случайно подключили PoE выход в компьютер в сетевую карту. Инжектор проверит, нужно ли питание сетевой карты, сетевая карта не ответит, питание поступать не будет, ничего не сгорит. (чего нельзя сказать о пассивном PoE).
Гарантированная передача питания и видеоданных для IP-камер на 100 метров. Достигается за счет того, что напряжение источника питания (коммутатор или инжектор) в диапазоне от 44 до 57В и приемник питания (т.е камера) способна принимать питание в таком диапазоне. Диапазон достаточно большой, это говорит о том, что если напряжение в кабеле просело на большом расстоянии, то камера всё равно получит питание и будет работать.

Два типа передачи данных и питания. Для IP-камер с PoE 802.3af&at используется только 4 жилы, т.е питание идет по тем же парам что и данные. Для 802.3bt используются все 8 пар. Источник питания (инжектор или коммутатор PoE) может использовать один из вариантов на свое усмотрение, но IP-камера, согласно стандарту 802.3af, 802.3at может принять питание как от варианта № 1 так и от варианта № 2 (см.ниже), что позволяет подключить две IP-камеры на один 4х парный кабель UTP.

Контроль и управление питанием PoE 802.3af, 802.3at, 802.3bt
Поскольку данный вид PoE "умный" то его можно контролировать с помощью управляемых коммутаторов или инжекторов. Управление примитивное, но очень эффективное, например удаленное отключение питания, с последующим включением, что перезагрузит питаемое устройство, или например перезагрузка питания по расписанию (управляемые инжекторы). Также можно контролировать мощность подачи питания, мониторить уровень потребления питания устройством.

Удлинение кабельной линии. 802.3af&at&bt позволяет использовать PoE удлинители.
Например у вас задача подключить IP-камеру на расстоянии в 300 метров от коммутатора или инжектора PoE. Кажется, что это невозможно, ведь Ethernet работает на 100 метров, а питание для камеры вообще просядет в минимум уже через 100м. Но! Технологии развиваются и на помощь приходят PoE удлинители которые позволяют через каждые 100 метров ставить репитер (PEXT), который получает питание PoE 802.3af&at&bt и отдает его дальше вместе с данными. По сути, как коммутатор, только на один порт.
Теперь это все легко и просто!

Где используется PoE стандарта 802.3af, 802.3at, 802.3bt

Недостатки PoE стандарта 802.3af, 802.3at, 802.3bt
Сами по себе стандарты недостатков не имеют, но инжекторы и коммутаторы, которые выдают питание 802.3af&at&bt стоят дороже, чем обычный блок питания, или пассивный инжектор PoE.

Пассивное PoE
По большому счету, пассивное PoE это просто передача питания по свободным парам.

Ключевые параметры

Данный тип питания не стандартизирован , а значит он может быть каким угодно по напряжению и полюсовке.У каждого производителя своё мнение на этот счет.

Согласования по передачи питания между источником и потребителем в пассивном PoE нет.
Это говорит о том, что пассивный инжектор PoE не спросит конечное устройство нужно ли ему питание
Если вы перепутали порты PoE и LAN, то в сетевую карту компьютера прилетит напряжение и вероятно выведет его из строя. Аналогичная ситуация произойдет если вы перепутали пары при обжатии коннектора.
Данный метод питания не безопасен.
Пассивное PoE не гарантирует передачу питания на расстояние в 100 метров.
Питание выдается статично 12В или 24В или 48В. Высока вероятность просадки напряжения при использовании passive PoE на расстояние более 50 метров. Устройство не получит нужного ему питания и может работать некорректно или не работать вообще.
Только один тип передачи.
Пассивное PoE передается ТОЛЬКО по 4, 5, 7, 8. Это значит, что 4 жилы только под питание+ 4 жилы под передачу данных.

4.Синий
5.Бело-синий
7.Бело-коричневый
8.Коричневый

Пассивное PoE не контролируется и не управляется. (речь о инжекторах питания passive PoE) Некоторые роутеры имеют возможность отключения питания на порту, такие как MikroTik
Удлинение кабельной линии проблематично при использовании пассивного PoE.
Passive PoE имеет разное напряжение источника питания и потребляющего устройства
Как уже было сказано выше, у каждого производителя пассивного PoE свой взгляд на тип передачи и распиновку кабеля.
Здесь нужно быть предельно внимательным.
Например:
Ubiquiti использует для своих продуктов 24В DC для WiFi точек доступа.
MikroTik использует напряжение в диапазоне от 8 до 30В DC в своих роутерах на PoE портах.
Dahua PoE коммутаторы используют 24В DC, но полярность передачи питания отличается от Ubiquiti.
Ubiquiti MikroTik и Dahua относятся к passive PoE и несовместимы с устройствами 802.3af, 802.3at,802.3bt по напряжению и полярности.
В лучшем случае устройство не заработает, в худшем выйдет из строя.
Для устройств 802.3af есть пассивный совместимый инжектор, его напряжение 48В DC.
PI-154-1passive инжектор можно использовать с IP-камерами, IP-телефонами 802.3af. Но стоит помнить, что несоблюдение полярности выведет устройство из строя. Аналогично если вы перепутаете порт POE и LAN.

Преимущества пассивных инжекторов - низкая стоимость. Других приемуществ нет.

Что можно:

Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от инжектора или коммутатора PoE 802.3af
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3at от инжектора или коммутатора PoE 802.3at

Запитать IP камеру с поддержкой 802.3bt от инжектора или коммутатора PoE 802.3bt
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от пассивного инжектора PoE 48В DC (PI-154-1passive)
Советуем: PoE коммутаторы PUS и PoE инжекторы PI

Что нельзя:

Использовать экранированный FTP/STP кабель без заземления с 2-х сторон
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от инжектора PoE 12В (12В можно подать только на вход jack)
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от инжектора PoE 24В (например от Ubiquiti)
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от PoE порта MikroTik или его инжектора. (исключение специальные модели MikroTik 802.3af)
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от Dahua PoE коммутатора DH-VTNS1060A
Также могут возникнуть проблемы, если источником питания является Cisco с собственным стандартом inline power и протоколом CDP
Cisco, не опознав устройство как "родное" может отказаться от подачи питания.

В статье в популярной форме вопрос-ответ рассказывается о ключевых моментах при использовании питания посредством PoE (Power over Ethernet). Приводятся различия между стандартами, даётся информация о защите устройств от импульсов перенапряжений и о других полезных вещах.

Что такое PoE?

PoE (Power over Ethernet) — технология подачи электропитания на клиентское устройство через витую пару стандарта Ethernet (обычно используется кабель cat.5. c разъемами RJ45). Один и тот же кабель используется и для передачи данных и для питания устройства.

Какие устройства поддерживаются?

В качестве питающих устройств могут выступать:

коммутаторы,
маршрутизаторы,
и другое сетевое оборудование.

В качестве клиентских устройств могут использоваться:

проводные телефоны,
видеокамеры,
точки доступа,
различные датчики и другое периферийное оборудование.

Существуют также устройства для интеграции с оборудованием, не поддерживающим
PoE.

Для чего это нужно?

Как писал поэт Владимир Маяковский: «Если звезды зажигаются, значит это кому-нибудь нужно». Ниже приводятся преимущества использования данной технологии.

Подключение устройств в труднодоступных местах

Например, на рабочем месте пользователя предусмотрены только две розетки: для монитора и системного блока. Часто такие требования возникают не из-за ошибки в планировании, а диктуются отраслевыми, региональными и другим стандартами ИТ-безопасности, пожарной безопасности, охраны труда и так далее.

Другой пример — если видеокамера или точка доступа закреплена под потолком, туда бывает сложно протянуть ещё и провод питания.

Управление по питанию

Вторая польза заключается в том, что PoE позволяет управлять устройством по питанию, например, временно отключать, включать или выполнять перезапуск (при зависании, обновлении или другой необходимости).

Это удобно, если приходится работать удалённо, или, когда устройства находятся в труднодоступных местах.

Особенно это полезно при работе с точками доступа, которые могут находиться на значительном расстоянии или вообще скрыты где-нибудь над фальшь-потолком.

Примечание. Практически все современные точки доступа от Zyxel поддерживают PoE
и в том числе новые модели с поддержкой Wi-Fi 6: как самые «бюджетные» NWA110AX так и более продвинутые WAX650S и WAX510D

Рисунок 1. Двухдиапазонная точка доступа 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.

Упрощение обслуживания

Помимо удобства эксплуатации, применение PoE позволяет снять головную боль в плане закупки и ремонта адаптеров питания, обеспечения пользователей розетками, например, через приобретение PDU (проще говоря, «переносок-разветвителей). Меньше узлов — меньше точек отказа — меньше звонков в техподдержку.

Электробезопасность

Кто бы что ни говорил, а 220 Вольт — это много. Это больно бьёт, это убивает. А вот 57 вольт, что является максимумом для PoE — тоже неприятно опасно, но уже не так сильно. В некоторых организациях для того, чтобы сисадмин выполнял работу ещё и электрика — нужен специальный допуск. Регламентируется это всё теми же отраслевыми и региональными стандартами. А с PoE — ничего такого отродясь не знали. Слаботочка — она и есть слаботочка.

Эстетика

Техническому персоналу что в первую очередь нужно? Лишь бы работало. Но некоторым особенно продвинутым «товарищам» нужно, чтобы это было еще и «красиво». Например, чтобы «лишние» провода не свисали. Или чтобы всё одного цвета было. А PoE избавляет от этих самый «лишних» проводников. Особенно чувствительны к этому разного рода проверяющие, комиссии и «большое начальство».

Какие минусы у PoE?

Более высокая стоимость устройств

Действительно, стоит дороже. Особенно если брать более или менее проверенное оборудование, а не полагаться на «авось», покупая «недорогие NoName решения».

С другой стороны, принцип «подороже — значит получше» работает не всегда. Поэтому охотиться за дорогим брендом имеет смысл, только если существуют дополнительные требования (есть список «разрешенного оборудования»).

Но даже при высокой цене на оборудование с PoE, его цена может быть гораздо ниже, чем организация «с нуля» дополнительной разветвлённой кабельной системы для электропитания удалённых устройств.

Падение мощности

При передаче низковольтного сигнала по тоненьким проволочкам КПД, скажем так, будет не очень. Чем дальше от питающего устройства, тем меньше электрической мощности останется для питания потребителей. Остальное тратится на сопротивление и нагрев проводов. С местным питанием (не PoE) дело обстоит проще. Сунул блок питания в розетку «и пошла энергия, пошла…»

Требования к квалификации персонала

Скажем так, хотя применение PoE не требует великих знаний, кое-какие детали
освоить нужно. Информацию по данному вопросу найти можно без особого труда, хотя, если человек ни разу не работал с данной технологией, он столкнется с некоторой разрозненностью и фрагментацией учебного материала.

Стандарты PoE

Для новичков может возникнуть некоторая путаница. Существует 3 поколения
стандарта:

Первое поколение PoE (стандарт IEEE 802.3af) обеспечивает питание до 15,4 Вт постоянного тока для каждого подключенного устройства.

Второе поколение стандарт IEEE 802.3at, также называемое PoE+ может выдавать мощность до 30 Вт для каждого устройства. Данный стандарт используется для питания более «прожорливых» потребителей, например, камер видеонаблюдения Pan-Tilt-Zoom (PTZ) и беспроводных точек доступа 11n.

Для простоты восприятия основные отличия сведены в таблицу:

Параметры	PoE	PoE+
Напряжения постоянного тока на питаемом устройстве	от 36 до 57 V (номинальное 48V)	от 42,5 до 57 V
Напряжение, выдаваемого источником	от 44 до 57 V	от 50 до 57 V
Максимальная мощность PoE источника	15,4 Вт	30 Вт
Максимальная мощность, получаемая PoE потребителем	12,95 Вт	25,50 Вт
Максимальный ток	350 mA	600 mA
Максимальное сопротивление кабеля	20 Ом (для cat.3)	12,5 Ом (для cat.5)
Классы питания	0-3	0-4

Третье поколение описано стандартом IEEE 802.3bt.

Устройства, третьего поколения PoE позволяют обеспечить электропитание мощностью до 51 Вт по одному кабелю.

Примечание. Для питания устройств с использованием технологий стандарта IEEE 802.3bt. задействованы все восемь проводников кабеля современной витой пары (кат. 5 и выше), в то время как для первых двух поколений можно обойтись только четырьмя.

Если говорить о совместимости, то устройства PoE обратно совместимы — более мощное питающее устройство стандарта 802.3bt может использоваться для более старых потребителей PoE и PoE+ (802.3af, и 802.3at).

Терминология: End-span и Mid-Span

End-span — устройство обеспечивающее подачу электропитания от начала кабельной
линии.

Классический пример: коммутатор IP телефонии обеспечивает электропитание небольшой сети стационарных телефонов в пределах офиса.

Другой пример — система видеонаблюдения на небольшом складе, где видеокамеры получает электропитание от коммутатора через PoE

Обычно в таких системах не предусмотрено дополнительных устройств для усиления питающего сигнала.

Mid-span — когда питающее устройство, подключается не с начала кабельной линии, а дополнительно между коммутатором и конечным устройством. Например, питание видеокамеры через инжектор, который включается после коммутатора в промежуточном кроссовом шкафу.

Ещё немного терминологии:

PSE (Power Source Equipment) — питающее оборудование.
PD (Powered Device) — питаемое устройство.

Может питающее устройство понять, какое подключили клиентское устройство: с PoE или без?

Если речь идёт об End-span, например, о коммутаторе, все происходит не просто, а очень просто. Источник питания, например, коммутатор с портами PoE включает подачу питания для данного порта только в том случае, если подключенное устройство (например, точка доступа) поддерживает технологию PoE.

Как это работает?

В начале выполняется проверка: поддерживает ли устройство-клиент питание через PoE. Подается напряжение от 2,8 до 10Bольт, определяется входное сопротивление. В случае, когда полученные результаты можно признать удовлетворительными для питания чрез PoE, питающее устройство переходит к следующему этапу.
Питающее устройство определяет требуемую мощность для питания устройства-клиента, для последующего управления этой мощностью. В зависимости от уровня потребления устройствам присваивается класс: от 0 до 4.

Однако если речь идёт о недорогих устройствах Mid-Span, включаемых после обычного сетевого оборудования (без PoE), здесь всё не так радужно. В таких случаях обычно в линию подаётся постоянное питание с фиксированными параметрами, а проверка на предмет: «Какое устройство находится на другом конце линии?», — не производится.

А что делать, когда нужно подключить устройства без поддержки PoE, а розетки для адаптера электропитания не предусмотрено?

Для таких ситуаций служит Passive PoE с использованием PoE сплиттера.

В этом случае источник питания не опрашивает подключенное устройство и не согласовывает его мощность. Питание просто подается по свободным проводникам витой пары при помощи PoE сплиттера.

PoE сплиттер разделяет поступающий по витой паре сигнал на данные и питание (12В-24В). Таким образом становится возможным подать питание и интегрировать в существующую инфраструктуру устройство без поддержки PoE. При данном способе подключения необходимо тщательно подбирать мощность источника питания, и его потребителя.

А если наоборот? Необходимо подключить PD (клиентское устройство с PoE) к обычному сетевому оборудованию?

Для питания клиентских устройств с PoE, можно использовать PoE инжектор, который и предназначен для подачи в сетевой кабель дополнительного электропитания.

PoE инжектор имеет на входе разъём RJ45 и разъем для подключения к источнику питания. На выходе у него единственный разъем RJ45 с PoE.

PoE инжектор принимает стандартный сетевой сигнал и приводит «инъекцию» электропитания в линию для сетевого подключения, что позволяет подключить на выходе устройство c PoE.

Рисунок 2. Zyxel PoE инжектор PoE12-HP

Какие требования к кабелю?

Для подключения при питании через PoE используется витая пара не ниже cat.5e.

Важно. Проводники должны быть медными, а не омедненными, толщиной не менее 0,51 мм (24 AWG). Сопротивление в проводниках не должно превышать 9,38Ом/100 м.

Обычно на практике рекомендуют не использовать кабели длиной более 75м, хотя стандарты 802.3af и 802.3at говорят о поддержке 100м. В случае с Passive PoE практические рекомендации носят ещё более пессимистичный характер — реальная длина кабеля для нормальной работы не должна превышать 60м.

Однако специальные коммутаторы, например, управляемые GS1350 Extended Range Essentials могут поддерживать устройства на расстоянии 250м при скорости 10Mb/s.

Рисунок 3. Иллюстрация работы Extended Range.

Что такое защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)?

В любой протяженной электрической цепи существует угроза возникновения краткосрочных импульсов, вызванных накоплением заряда (увеличения разности потенциала — перенапряжения) с последующим разрядом. Ниже приводятся причины возникновения коротких импульсов перенапряжений.

Удар молнии поблизости от объекта, в том числе в молниеотвод вызывает электрический импульс и электромагнитное возмущение, что создает наведенную ЭДС в кабеле.
Накопление статического электричества, вызванное ионизацией воздуха и другими внешними явлениями, приводит к появлению импульсов статического напряжения, способных вывести из строя оборудование.
Перенапряжения вследствие коммутаций и переключений оборудования, например, коммутация патчкордов в кроссовой, включение дополнительных устройств питания, включение и отключение мощной нагрузки приводит к возникновению переходных процессов в электрических цепях с резкими скачками напряжения импульсного характера, что может привести к выходу из строя оборудования.

Примечание. Из-за ряда причин: удар молнии поблизости от объекта во время грозы, а также ионизации воздуха и накопления атмосферного электричества перед грозой такой вид защиты иногда называют «грозозащита». Не следует путать данный термин с термином «молниезащита» — то есть с защитой от непосредственного удара молнии.

Для предотвращения подобных угроз применяются устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Существует два варианта защиты (УЗИП): приобретение и установка внешних устройств и встраивание защиты в устройства с PoE.

Ну и напоследок ответ на вопрос: какие устройства выбрать?

Выбор питающего устройства

Когда говорят о выборе устройства-источника для питания PoE, имеют в виду end-span, и обычно это коммутатор. Коммутатор — самый используемый вариант, они применяются и в IP телефонии, и видеонаблюдении, и при развешивании точек доступа, и при расстановке всевозможных датчиков охранных систем, контроллеров СКУД и так далее.

Тут важно учитывать несколько факторов:

Совместимость сверху вниз. То есть более современное устройство, поддерживающее последний стандарт IEEE 802.3bt может использоваться для подключения и питания более старых устройств. А вот наоборот — нет.
Удаленность PD (питаемых устройств). Помимо длины, которая есть «здесь и сейчас», стоит задуматься о будущем. Например, если будет расширяться складская территория, или намечается переезд офиса. Лучше заложить некоторый запас характеристик «на перспективу».
Управление устройствами. Помимо варианта ««зайти» на коммутатор и вручную выключить-включить питание», существуют и другие возможности управления, например, с использованием протокола LLDP для видеокамер.
Защита от импульсных перенапряжений (УЗИП) и других вредных факторов.

У Zyxel есть коммутаторы, которые советуют всем указанным выше требованиям. Это модели новой серии GS1350. Мы уже писали о них ранее Данная серия изначально позиционировалась как «Смарт-управляемые коммутаторы для систем видеонаблюдения» Однако они без проблем применяются и для других случаев, например, для питания телефонов, точек доступа и других устройств с PoE.

Рисунок 4. Специализированный управляемый коммутатор PoE GS1350-26HP.

Неуправляемые коммутаторы серии GS1300 также являются неплохим выбором. Подборку специализированных коммутаторов от Zyxel можно посмотреть на рисунке 5.

Рисунок 5. Модельный ряд управляемых и неуправляемых коммутаторов с поддержкой PoE от Zyxel.

Выбор устройства-потребителя

Обычно при выборе конечных устройств ориентируются на их потребительские характеристики, например, на качество картинки при выборе видеокамеры, поддержке Wi-Fi стандартов при выборе точек доступа и так далее.

Однако электропитание также накладывает свой отпечаток. Имеет смысл учитывать следующие факторы:

Экономичность устройства.
Возможности управления.
Цена и качество.

Важно! Несмотря на заявленную совместимость сверху вниз не стоит 100% уповать на эту возможность. В хорошем проекте источник питания и потребители должны поддерживать один стандарт, желательно самый актуальный, иметь полную совместимость, приобретаться в расчёте на использование новых технологий, например, Wi-Fi 6. Переделка целого куска инфраструктуры, гордо именуемая «модернизацией», чаще всего обходится дороже, чем некоторые дополнительные затраты на этапе внедрения.

Полезные ссылки

Специальные управляемые коммутаторы серии GS1350 и неуправляемые GS1300 на сайте Zyxel

Что такое PoE?

Какие устройства поддерживаются?

В качестве питающих устройств могут выступать:

коммутаторы,
маршрутизаторы,
и другое сетевое оборудование.

В качестве клиентских устройств могут использоваться:

проводные телефоны,
видеокамеры,
точки доступа,
различные датчики и другое периферийное оборудование.

Существуют также устройства для интеграции с оборудованием, не поддерживающим
PoE.

Для чего это нужно?

Подключение устройств в труднодоступных местах

Управление по питанию

Это удобно, если приходится работать удалённо, или, когда устройства находятся в труднодоступных местах.

Рисунок 1. Двухдиапазонная точка доступа 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.

Упрощение обслуживания

Электробезопасность

Эстетика

Какие минусы у PoE?

Более высокая стоимость устройств

Падение мощности

Требования к квалификации персонала

Стандарты PoE

Для новичков может возникнуть некоторая путаница. Существует 3 поколения
стандарта:

Для простоты восприятия основные отличия сведены в таблицу:

Параметры	PoE	PoE+
Напряжения постоянного тока на питаемом устройстве	от 36 до 57 V (номинальное 48V)	от 42,5 до 57 V
Напряжение, выдаваемого источником	от 44 до 57 V	от 50 до 57 V
Максимальная мощность PoE источника	15,4 Вт	30 Вт
Максимальная мощность, получаемая PoE потребителем	12,95 Вт	25,50 Вт
Максимальный ток	350 mA	600 mA
Максимальное сопротивление кабеля	20 Ом (для cat.3)	12,5 Ом (для cat.5)
Классы питания	0-3	0-4

Третье поколение описано стандартом IEEE 802.3bt.

Устройства, третьего поколения PoE позволяют обеспечить электропитание мощностью до 51 Вт по одному кабелю.

Терминология: End-span и Mid-Span

End-span — устройство обеспечивающее подачу электропитания от начала кабельной
линии.

Обычно в таких системах не предусмотрено дополнительных устройств для усиления питающего сигнала.

Ещё немного терминологии:

PSE (Power Source Equipment) — питающее оборудование.
PD (Powered Device) — питаемое устройство.

Может питающее устройство понять, какое подключили клиентское устройство: с PoE или без?

Как это работает?

В начале выполняется проверка: поддерживает ли устройство-клиент питание через PoE. Подается напряжение от 2,8 до 10Bольт, определяется входное сопротивление. В случае, когда полученные результаты можно признать удовлетворительными для питания чрез PoE, питающее устройство переходит к следующему этапу.
Питающее устройство определяет требуемую мощность для питания устройства-клиента, для последующего управления этой мощностью. В зависимости от уровня потребления устройствам присваивается класс: от 0 до 4.

А что делать, когда нужно подключить устройства без поддержки PoE, а розетки для адаптера электропитания не предусмотрено?

Для таких ситуаций служит Passive PoE с использованием PoE сплиттера.

А если наоборот? Необходимо подключить PD (клиентское устройство с PoE) к обычному сетевому оборудованию?

Рисунок 2. Zyxel PoE инжектор PoE12-HP

Какие требования к кабелю?

Для подключения при питании через PoE используется витая пара не ниже cat.5e.

Рисунок 3. Иллюстрация работы Extended Range.

Что такое защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)?

Удар молнии поблизости от объекта, в том числе в молниеотвод вызывает электрический импульс и электромагнитное возмущение, что создает наведенную ЭДС в кабеле.
Накопление статического электричества, вызванное ионизацией воздуха и другими внешними явлениями, приводит к появлению импульсов статического напряжения, способных вывести из строя оборудование.
Перенапряжения вследствие коммутаций и переключений оборудования, например, коммутация патчкордов в кроссовой, включение дополнительных устройств питания, включение и отключение мощной нагрузки приводит к возникновению переходных процессов в электрических цепях с резкими скачками напряжения импульсного характера, что может привести к выходу из строя оборудования.

Ну и напоследок ответ на вопрос: какие устройства выбрать?

Выбор питающего устройства

Тут важно учитывать несколько факторов:

Совместимость сверху вниз. То есть более современное устройство, поддерживающее последний стандарт IEEE 802.3bt может использоваться для подключения и питания более старых устройств. А вот наоборот — нет.
Удаленность PD (питаемых устройств). Помимо длины, которая есть «здесь и сейчас», стоит задуматься о будущем. Например, если будет расширяться складская территория, или намечается переезд офиса. Лучше заложить некоторый запас характеристик «на перспективу».
Управление устройствами. Помимо варианта ««зайти» на коммутатор и вручную выключить-включить питание», существуют и другие возможности управления, например, с использованием протокола LLDP для видеокамер.
Защита от импульсных перенапряжений (УЗИП) и других вредных факторов.

Рисунок 4. Специализированный управляемый коммутатор PoE GS1350-26HP.

Рисунок 5. Модельный ряд управляемых и неуправляемых коммутаторов с поддержкой PoE от Zyxel.

Выбор устройства-потребителя

Однако электропитание также накладывает свой отпечаток. Имеет смысл учитывать следующие факторы:

Экономичность устройства.
Возможности управления.
Цена и качество.

Полезные ссылки

Специальные управляемые коммутаторы серии GS1350 и неуправляемые GS1300 на сайте Zyxel

Видеонаблюдение, Wi-Fi сети и даже кассовое оборудование: в нашем портфолио есть проекты, под которые закупалась не одна сотня наших PoE-коммутаторов. Мы хотим рассказать вам о применении PoE оборудования, некоторых нюансах при его подборе — а самое вкусненькое мы припасли, конечно, под конец.

Сначала пара слов о самой технологии и стандартах.

Пара слов о PoE

PoE (Power over Ethernet) позволяет передавать электрическую энергию удаленному устройству, подключенному к сети по канальному протоколу Ethernet (Ethernet / Fast Ethernet / Gigabit Ethernet). Передача энергии осуществляется по одному и тому же кабелю UTP (Unshielded Twisted Pair).

Главное преимущество PoE — в снижении затрат на инфраструктуру. Конечно, питающее оборудование обладает более высокой ценой (CAPEX), однако вложения быстро окупятся при внедрении и в процессе эксплуатации (OPEX), особенно если учитывать все сопутствующие затраты. Например, нельзя игнорировать стоимость протяжки силового кабеля и установки дополнительных розеток при использовании традиционной схемы питания. Кроме того, такой подход повышает эстетическую составляющую.

Вторым преимуществом является удобство использования конечного оборудования, питаемого через один кабель с данными.

Распределение энергии с помощью PoE позволяет централизовать управление системой энергоснабжения, вести мониторинг потребляемой мощности и производить включение/отключение потребителей, в том числе и автоматически по расписанию. Следствием централизации станет повышение надежности и контролируемости всей системы в целом. Так, например, используемая в организации система управления сетью может собирать статистику потребляемой мощности по протоколу SNMP.

Еще одним преимуществом использования PoE является безопасность, так как обеспечивается интеллектуальная передача энергии, защищающая оконечное оборудование от перегрузки или недостатка питания.

Предоставляемая технологией гибкость позволяет размещать питаемое оборудование в любом месте без привязки к электрическим сетям.

Не стоит забывать и о простоте установки и скорости развертывания сети. Меньше проводных подключений – короче сроки внедрения.

На сегодняшний день в домашних и корпоративных сетях, а также в сетях операторов связи широко используются два стандарта передачи энергии по витой паре: IEEE 802.3af-2003 и 802.3at-2009. Основное отличие между ними состоит в максимальной передаваемой мощности. Стандарт IEEE 802.3af-2003 обеспечивает подачу мощности до 15,4 Ватт (минимально 44 В и 350 мА) по двум парам проводников, тогда как при использовании IEEE 802.3at-2009 (именуемого также PoE+ или PoE plus) максимальная мощность повышается до 25,5 Ватт. Столь огромная мощность может потребоваться, например, при использовании камер видеонаблюдения с сервоприводом (поворотных), либо размещенных в специализированных подогреваемых боксах.

IP-телефоны с дополнительными панелями управления/расширения тоже могут не укладываться в стандартный энергетический бюджет, предлагаемый стандартом 802.3af. Нельзя не упомянуть и о появляющихся на рынке небольших коммутаторах, которые сами способны получать питание с помощью PoE.

Однако не вся указанная мощность доступна устройствам-потребителям. Так, например, при использовании стандарта 802.3af на расстоянии ста метров лишь 12,95 Ватта будет доступно конечному устройству из-за сопротивления проводов и прочих потерь.

Успешные проекты

Многие корпоративные заказчики перед покупкой оборудования того или иного вендора желают знать ответы на целый ряд вопросов. Были ли уже успешные внедрения? Какое оборудование в каких случаях использовалось и почему? Сколько устройств использовано? Какая зона покрытия? Мы приведем несколько примеров успешного внедрения оборудования TP-Link в сетях некоторых наших крупных заказчиков, которые были произведены в 2016/2017 годах, а также ответим на некоторые из этих вопросов.

Видеонаблюдение

Задача питания видеокамер — одна из стандартных при использовании PoE коммутаторов. Наше оборудование применяют различные ритейлеры, в том числе группа компаний X5 RETAIL GROUP. В сети супермаркетов «Пятерочка», принадлежащей группе, была развернута система видеонаблюдения, построенная на базе PoE коммутаторов TP-Link T1500-28PCT. Данная модель предназначена для монтажа в телекоммуникационную стойку, имеет 24 питаемых порта Fast Ethernet, четыре разъема Gigabit Ethernet и два комбинированных гигабитных SFP-слота. К сильным сторонам коммутатора можно также отнести встроенные функции защиты и приоритезации трафика. Изначально в «Пятерочке» начали строить инфраструктуру с 16-портовыми коммутаторами конкурента, но потом обратили внимание на наши аналогичные по цене 24-портовые модели, которые в итоге помогли компании заметно сэкономить благодаря большему числу подключаемых камер.

TP-Link T1500-28PCT

Технология PoE в данном проекте также использовалась для обеспечения питания некоторых точек доступа и VoIP-телефонов. А прочее оборудование (серверы, принтеры, устройства обеспечения сетевой безопасности) подключалось с использованием обычных интерфейсов Gigabit Ethernet. Всего в супермаркетах сети было установлено порядка 2000 наших питающих коммутаторов.

Другая крупная федеральная сеть магазинов для дома и дачи также построила свою систему видеонаблюдения на основе модели T1500-28PCT: 180-ваттный энергетический бюджет идеально подошел под их требования. Типичные внутренние камеры для видеонаблюдения относятся ко второму классу питаемых устройств с точки зрения стандарта IEEE 802.3af и вписываются в диапазон потребляемой мощности от 3,8 до 6,5 Ватт. В их системе видеонаблюдения использовались внутренние неповоротные модели камер (без сервоприводов и подогреваемых кожухов), что позволило обеспечить их питанием даже с использованием не обладающих максимальным энергетическим бюджетом коммутаторов.

Есть у нас еще один пример успешного масштабного внедрения наших PoE-коммутаторов. В данном случае речь идет о модели T2600G-28MPS, у которой для 24 гигабитных портов PoE отводится мощность до 384 Вт. На базе данного коммутатора (совместно с TRASSIR) была развернута система видеонаблюдения в сети семейных гипермаркетов (всего для построения широкомасштабной системы видеонаблюдения заказчику потребовалось около 750 коммутаторов с поддержкой PoE+).

Видеонаблюдение на ЕГЭ

Одним из частных случаев применения стала организация видеонаблюдения во время ЕГЭ в 2017 году. Для этой цели мы предоставили коммутаторы T1600G-28PS: 24 гигабитными порта PoE+ с поддержкой стандартов 802.3at/af и энергетическим бюджетом в 192 Вт. Выбор на T1600G взамен T1500 пал из-за гигабитных портов, которыми также обладали установленные видеокамеры.

Разница между T1600G-28PS и T2600G-28MPS заключается в том, что первый обладает меньшим энергетическим бюджетом, но оказывается более предпочтительным по цене.

Сети в ВУЗах

Вообще ВУЗовские сети интересны своей разнородностью. Тут мы хотели бы отметить проекты в двух крупных учебных заведениях нашей страны. В обоих случаях использовались коммутаторы T2600G-28MPS (TL-SG3424P) с большим энергетическим бюджетом (до 390 Вт). Данные коммутаторы относятся к линейке JetStream уровня 2+ и обладают 24 медными гигабитными портами с поддержкой PoE+ 802.3at/af, а также четырьмя SFP-слотами. Максимальная производительность устройства составляет 56 Гбит/с или 41,7 миллионов пакетов в секунду. Модель T2600G-28MPS может быть установлена в 19" телекоммуникационную стойку либо размещена на столе или полке.

В первом случае была развернута широкомасштабная система видеонаблюдения, техническое задание для которой требовало установки коммутаторов с энергетическим бюджетом не менее 380 Вт. Также в данном случае было необходимо обеспечивать безопасность уже на уровне доступа к сети. Оба этих условия и определили выбор модели.

На территории другого учебного заведения коммутаторы T2600G-28MPS использовались для организации проводного сегмента, поддерживающего работу беспроводной Wi-Fi сети. Эта модель была выбрана потому, что энергопотребление точек доступа заметно выше стандартных IP-камер.

Беспроводные функции были возложены на контроллер TP-Link AC500 и точки доступа CAP1750, о которых мы уже рассказывали в деталях в нашем блоге ранее.

Примеры построения небольших сетей

Разумеется, успехом пользуются и компактные модели с PoE, рассчитанные на работу вне специализированных серверных. Например, безвентиляторный TL-SG108PE. У этого коммутатора восемь гигабитных портов, четыре из которых позволяют обеспечить питанием подключенное оборудование (до 15,4 Вт на порт). Суммарный PoE бюджет устройства составляет 55 Вт. Именно эти коммутаторы были использованы при построении локальных сетей в федеральной розничной сети салонов обуви и еще одной популярной аптечной сети. В обоих случаях наши PoE коммутаторы использовались для питания камер видеонаблюдения и обеспечения электроэнергией точек доступа для создания Wi-Fi сетей, тоже построенных на TP-Link.

На вкусненькое: из нестандартного

Есть у нас и нестандартные случаи применения. Один из нетривиальных проектов был выполнен совместно с компанией CloudKassir. В июле 2017 года вступил в силу закон, обязывающий интернет-магазины проводить расчеты через кассы и выдавать электронные чеки. Налоговая в реальном времени видит выручку бизнеса, а покупатель всегда имеет на руках документ, подтверждающий сделку.

В основе всего этого лежат кассовые аппараты, подключенные к интернету. Продавец может разместить такую кассу у себя, обеспечить питание, доступ к глобальной сети и так далее. Но также может воспользоваться услугой специализированных компаний, предоставляющих кассы из облака в аренду. В построении одного из таких сервисов мы и принимали участие. Стоит отметить, что решение строилось в момент острого дефицита кассовой техники, чем и были обусловлены некоторые из принятых технических решений.

В основу сети легли коммутаторы TP-Link T1600G-52PS, устанавливаемые в стойку. Данная модель не только выполняет коммутацию трафика, но также обеспечивает кассы питанием. К сожалению, использованные модели касс не поддерживали технологию Power over Ethernet (да и вообще не предназначались для монтажа в стойку), поэтому пришлось дополнить структуру PoE-сплиттерами, расположенными вместе с онлайн-кассами на специализированных выдвижных полках, смонтированных в стандартную телекоммуникационную стойку.

Примененное решение позволило получить выигрыш в использованном пространстве внутри стойки (за счет отсутствия традиционных блоков питания), а также обеспечить большую гибкость в управлении энергосистемой. Компактность решения в дальнейшем позволит сэкономить на аренде стоек и в целом повысить эффективность функционирования IT-системы заказчика.

Нестандартность решения в данном случае состоит в том, что PoE применяется внутри серверных комнат дата-центра, где обычно нет недостатка в электропитании, а плотность установки оборудования достаточно высока.

В сухом остатке

Как мы видим, оборудование с PoE достаточно часто используется для организации масштабных систем видеонаблюдения и для обеспечения беспроводного доступа в сеть на больших территориях. И тут все логично, но есть один момент: по нашей практике выбор оборудования того или иного производителя в российских проектах зачастую определяется степенью вовлеченности вендора в сам проект. И речь здесь идет не только или не столько о гарантии или поддержке (на некоторые модели у нас есть ограниченная пожизненная гарантия, в ряде случаев мы можем предложить бесплатную опережающую замену), сколько о гибкости подхода производителя к проектам, использующим его оборудование.

Так, например, в ряде проектов основную роль при выборе оборудования сыграла кастомизация прошивки устройств. Также не остаётся незамеченной возможность бесплатного предварительного тестирования оборудования. Ну а полноценное радиочастотное обследование и планирование, произведенное на этапе проработки проектов, обеспечило выбор и нашего беспроводного оборудования в ВУЗах. Другими словами, мы старались.

В заключение нам хотелось бы помочь вам разобраться в модельном ряде наших коммутаторов и предоставить пояснения по нумерации моделей. Для примера рассмотрим коммутатор T2600G-28MPS.

Цифра после T указывает на уровень управления: 1 — Smart, 2 — управляемый коммутатор L2/L2+, 3 — коммутатор с функциями третьего уровня.

Для управляемых коммутаторов вторая цифра в названии модели означает базовый набор функций прошивки и аппаратную платформу: 5 — стандартные L2-функции, 6 — поддержка статической маршрутизации, 7 — наличие интерфейсов 10 Gigabit Ethernet или поддержка физического стекирования.

Буква после цифр указывает на основные скорости портов: G — Gigabit Ethernet, X — 10 Gigabit Ethernet, отсутствие обозначения указывает, что интерфейсы коммутатора поддерживают Fast Ethernet.

Общее количество портов закодировано во второй группе цифр.

Последний набор букв используется для указания на тип интерфейсов и прочие аппаратные характеристики: T — UTP-порты, P — коммутатор с поддержкой PoE, MP — коммутатор с увеличенным энергетическим бюджетом, S — независимые порты SFP Uplink и так далее.

Читайте также: