01.01.2007

Подача питания по Ethernet (Power over Ethernet, PoE)

Если все электрооборудование, начиная с телефонов и заканчивая электробритвами, потенциально может получать питание по кабелям передачи данных, то возникает вопрос: как это сделать наилучшим образом? В настоящее время ведутся работы по созданию стандарта IEEE 802.3 af, в котором описываются два способа подачи питания к устройствам, подключенным к сети Ethernet (устройствам PoE). Оборудование PSE (power sourcing equipment – оборудование, обеспечивающее питание) может располагаться либо в промежуточной точке, либо на конце сегмента. Различие между этими типами четко описано в стандарте. Вот ключевые пункты стандарта IEEE 802.3af в описании подачи питания PoE:

  • Питание подается по кабелям передачи данных
  • Питающие устройства могут располагаться в разных участках системы: канал может быть запитан от промежуточного устройства или от устройства, встроенного непосредственно в коммутатор на конце сегмента
  • Питание, подаваемое с таких конечных устройств, может задействовать те же пары кабеля, по которым передаются данные
  • Питание, подаваемое промежуточными устройствами, созданными на основе действующего стандарта, как правило, задействует свободные пары, которые не используются в передаче данных
  • Потенциал энергоснабжения:
  • Абсолютный предел 500 мА, максимально допустимый ток 450 мА с запасом надежности в 50 мА (охранное кольцо)
  • Напряжение на порту 44 В (при максимуме в 48 В)
  • Максимально допустимое сопротивление кабеля 20 Ом по замкнутой петле из двух проводников
  • Дополнительное падение напряжения на кабеле 7 В – при прохождении максимального тока на питаемое оборудование подается 37 В
  • 37 В*350 мА = 12.95 Вт (максимальная мощность, подаваемая на запитываемое устройство PD, Powered Device)
  • PSE (оборудование, обеспечивающее питание) должно быть способно само распознать, какое устройство подключено на конце – стандартное или запитываемое, и отключить подачу питания, если в нем нет необходимости

При питании от промежуточных устройств такое запитывающее оборудование будет находиться между коммутатором и конечным устройством. Как правило, такие промежуточные устройства подают мощность на конечное устройство по двум кабельным парам, не задействованным в передаче данных. Следовательно, для работы суммарно требуется четыре пары. Преимущество от использования таких промежуточных устройств заключаются в том, что сеть не нужно модернизировать для использования PoE.

Недостаток текущих стандартов, использующих промежуточные устройства, состоит в том, что они требуют для подачи питания две пары, которые нельзя использовать для других целей. Если для работы самой сети нужно использовать все четыре пары, это создаст серьезные проблемы. Такие промежуточные устройства могут поддерживать только те приложения передачи данных, в которых передача информации осуществляется лишь по двум парам – например, 10BASE-T и 100BASE-T. Это ограничивает максимальную скорость передачи данных значением в 100 Мбит/с, что существенно замедлит работу в современных сетях, где уже широко используются гигабитные скорости в горизонтальном сегменте, в том числе и для приложений VoIP. Большинству промежуточных устройств потребуется также дополнительное место в стойке и дополнительные подключения к системам бесперебойного питания UPS, а также дополнительные подключения к сети для общего управления. Это увеличивает уязвимость системы, так как в ней больше потенциальных точек сбоя.

Существуют такие промежуточные устройства как запитанные патч-панели, в них встроены питающие модули. Преимущество состоит в том, что используется меньшее пространство в стойке. Но если такое устройство даст сбой, то потребуется перекоммутация на другой порт питания. Это добавит затрат на монтаж, на труд персонала. Кроме того, запитанные патч-панели требуют дополнительного подключения к UPS, а также к сети, если используется общее сетевое управление. Возможно, в будущем придется перезаделывать все порты, если (когда) системе потребуется более высокий уровень питания, а это приведет к еще большим дополнительным трудовым затратам. Если к сети будут добавляться устройства, требующие питания, то их подключение потребует провести серьезную реорганизацию подключений в телекоммуникационном шкафу. Для конечных пользователей, не имеющих квалифицированного персонала, это может оказаться совершенно неприемлемым, поскольку им придется вызывать специалистов из обслуживающей компании каждый раз, когда потребуется подключение электропитания к очередному устройству. Запитанные патч-панели потребуют замены целиком или замены только питающих модулей, если этот принцип будет использован и в гигабитных сетях.

Другой вариант подачи питания на конечные устройства PoE – это запитывание устройств самим коммутатором. Он способен подавать стандартное питание для гигабитных и 10-гигабитных устройств по тем же парам, которые используются для передачи данных. Чипы постоянно дешевеют, так что такой вариант становится вполне приемлемым по цене. Кроме того, подключение к UPS нужно только самому коммутатору, и в результате экономятся значительные средства, так как нет нужды подключать к источникам бесперебойного питания промежуточные устройства.

Существует несколько положительных моментов в таком способе подачи питания. Кроме того, что подача энергии на гигабитные устройства идет по тем же парам, что используются в передаче данных, такие коммутаторы потенциально расширяемы, они могут подавать питание на увеличившееся количество оконечных подключений. Питанием можно управлять: его можно уменьшать, если необходимости в большой мощности нет; можно подавать именно ту мощность, которая требуется, а не обязательно 12.95 Вт. Это позволяет экономить электроэнергию, снижать расходы при полном сохранении функциональности и работоспособности системы. В стойке не расходуется никакое дополнительное пространство, нет лишних подключений к источникам бесперебойного питания, обеспечивается только гарантированное питание самому коммутатору – для этого подбирается источник бесперебойного питания с соответствующей емкостью батарей. В системе не увеличивается количество потенциальных точек сбоя, для коммутации запитанных или незапитанных портов используются одинаковые патч-шнуры.

Power over Ethernet Plus – питание по Ethernet "плюс" – это новая рабочая группа в рамках института IEEE. Ее цель – проанализировать, будет ли пригоден для гигабитных приложений подход, использующий промежуточные устройства, или от него следует отказаться окончательно; решить, как увеличить мощность, подаваемую по кабелям передачи данных, до 30 Вт. До завершения работ над стандартом остается 2-3 года. В данный момент проводятся консультации с несколькими поставщиками, работающими в этой области, и, возможно, проект стандарта претерпит несколько циклов изменения до того момента, как будет принят окончательно. В итоге ноутбуки, точки беспроводного доступа и панорамные камеры IP смогут получать питание по кабелям передачи данных.

Компания Siemon рекомендует использовать для запитывания соответствующие коммутаторы, так как это позволяет обеспечить максимальную отдачу инвестиций в оборудование (особенно если учесть затраты на модернизацию), а также оставляет меньшее количество потенциальных точек сбоя, чем другие методы. Для тех заказчиков, которые не имеют возможности использовать такие коммутаторы, останется только вариант применения промежуточных устройств – и для сетевого оборудования, и для IP-телефонов – но это все же следует рассматривать как временное решение.

Все структурированные кабельные системы Siemon пригодны для подачи питания по Ethernet (Power over Ethernet, PoE) в полном соответствии со стандартом 802.3 af. Наши специалисты участвуют в работе института IEEE и гарантируют пригодность наших кабельных систем также и для приложений по будущему стандарту Ethernet Plus.