Кабель для poe: Технология PoE в вопросах и ответах / Хабр

Технология PoE в вопросах и ответах / Хабр

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…»

Впрочем, подобные проблемы с расстоянием могут быть решены при помощи использования специальных коммутаторов с увеличенной мощностью сигнала, например, Zyxel серий [GS1300] (https://www. zyxel.com/ru/ru/products_services/Unmanaged-Switch-For-Surveillance-GS1300-Series/) и GS1350.

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?

1. 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.
2. 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:

1. 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.
2. 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».
3. Управление устройствами. Помимо варианта ««зайти» на коммутатор и вручную выключить-включить питание», существуют и другие возможности управления, например, с использованием протокола LLDP для видеокамер.
4. 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:

1. Экономичность устройства.
2. Возможности управления.
3. 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

IP-камеры PoE, особые требования и бесперебойная работа — сводим всё воедино

Точки доступа Wi-Fi 6: NWA110AX,
WAX650S и WAX510D

Специальные управляемые коммутаторы серии GS1350 и неуправляемые GS1300 на сайте Zyxel

Страница на официально сайте Zyxel PoE инжектор PoE12-HP

Сравнение коммутаторов серии GS1350

PoE — питаемся по витой паре

Стандарты питания от PoE до PoE++, внедрение и методы проверки

Power over Ethernet что это и зачем нужно?

Особенности витой пары и разъемов RJ-45 для поддержки PoE повышенной мощности

Для поддержки питания через Ethernet (Power over Ethernet) следующего поколения требуется нечто большее, чем просто более толстый провод. Сочетание стандартов, технических условий и лучших методик удаленного электропитания сетевых устройств несет в себе значительные проблемы для организаций пользователей, а также для спецификаторов, разработчиков и установщиков систем. Целью разработки новейших версий стандартов и технических условий был поиск средств для наиболее эффективного и безопасного развертывания витой пары, поддерживающей удаленную подачу электропитания. Со своей стороны, производители кабелей и оборудования для их соединения вели самостоятельные разработки для того, чтобы кабельные компоненты соответствовали поставленной задаче.

В наши дни состав материалов кабеля типа «витая пара», поддерживающего удаленную подачу электропитания, несколько отличается от состава материалов тех компонентов, которые предназначены исключительно для передачи данных по технологии 10/100/1000Base-T. Аналогично, конструкция и материалы соединителя RJ-45 (например, розетки или коннектора), который будет поддерживать удаленное электропитание, включает в себя некоторые элементы, которые не нужно было учитывать для обеспечения поддержки передачи данных, пусть и на гигабайтных скоростях.

Искрение и нагрев – главные проблемы

Давным-давно известно, как физические характеристики кабелей и коннекторы влияют на возможность обеспечивать удаленное электропитание или питание через Ethernet. В опубликованном в 2015 году техническом документе под названием «Питание через Ethernet по медным кабелям Panduit» (Power over Ethernet with Panduit Copper Cabling) компания Panduit указала, что «кабели и разъемы сами по себе могут выдерживать ток 960 мА и мощность 71 Вт (ожидается, что будет указано в стандарте IEEE 802.3bt 4PPoE). Проблемы с использованием технологии PoE в кабелях связаны с ростом температуры и повышением выделения тепла, возникающих, когда кабели проложены в пучках. Что же касается соединителей, то их проблема связана с искрением, которое возникает при удалении штекера из разъема RJ-45 при активном питании PoE».

В документе также указывается, что «в большинстве случаев при извлечении штекера из гнезда при активной подаче питания PoE естественным образом возникает электрическая дуга (искра). Такая дуга не представляет никакой опасности для пользователя, и зачастую ее даже трудно заметить. Тем не менее, она способна приводить к точечному повреждению контактов штекера и гнезда. Соединители следует проектировать таким образом, чтобы повреждаемое дугой место находилось вне зоны сопряжения штекера с разъемом. Для решения этой конкретной проблемы МЭК разработала методы тестирования IEC 60512-9-3 и IEC 60512-99-001». В документе указывается, что разработанные компанией Panduit штекеры и гнезда отвечают требованиям, которые заложены в этих методах тестирования, «и гарантируют, что возможное возникновение искрения не будет приводить к повреждению критически важной зоны сопряжения штекера и гнезда».

Компания Siemon также опубликовала документы на эту тему. В одном из них, озаглавленном «Влияние электрической эрозии, вызываемой разъединением электрического соединителя под нагрузкой PoE» (The Effects of Spark Gap Erosion Caused by Unmating Under PoE Load) и опубликованном в 2013 году, указывается, что «для создания надежной поверхности сопряжения с низким сопротивлением контакты в таком сетевом соединительном оборудовании, как разъемы и коннекторы RJ-45, тщательно конструируются и имеют специальное покрытие, как правило, из золота или палладия. Отсоединение штекера от разъема во время подачи электропитания PoE приводит к возникновению дуги в искровом промежутке, когда до полного размыкания цепи ток протекает между металлическими проводниками по воздуху. Хотя уровень тока возникающей дуги не представляет никакой опасности для человека, искрение создает электрический пробой газов в окружающей среде, который разрушает металлические контактные поверхности штекера и гнезда в месте возникновения искрения». В документе описываются и демонстрируются контакты, имеющие вызванную таким искрением эрозию.

Анализатор кабелей Fluke Networks серии DSX (Fluke Networks DSX Series CableAnalyzer) позволяет сертифицировать характеристики сопротивления постоянному току установленных кабельных систем. Недавно в серию DSX были включены нормы для систем PowerWise и Clarity от Superior Essex и Legrand.

«Если электрическая эрозия возникает в зоне полного сопряжения коннектора RJ-45, результатом повреждения поверхности контакта становится ненадежное соединение. Это может привести к ухудшению производительности сети и увеличению частоты битовых ошибок. Некоторым производителям соединительного оборудования удалось разнести место возникновения дуги во время разъединения соединителя и его полностью сопряженное положение. Хотя это может быть справедливо для контактов розетки RJ-45, их геометрия не гарантирует, что электрическая эрозия на контактах штекера также будет далека от положения полного совмещения соединителя. Электрическая эрозия контактов розетки или коннектора приводит к тому, что соединение становится ненадежным».

Далее в документе описывается особая выпуклая форма контактов, которая используется компанией Siemon в фирменных разъемах Z-Max, Max и Tera. Поясняется, что такая форма «гарантирует возникновение искрения в месте начального сопряжения контактов розетки и коннектора, и отсутствие влияния на электрическую целостность контакта в полностью сопряженном положении соединителя».

Руководство TSB-184-А по поддержке подачи электрической энергии по витой паре

С момента публикации документов компаний Panduit и Siemon было разработано несколько технологий и стандартов. В марте 2017 года Ассоциация телекоммуникационной промышленности США (TIA) утвердила и опубликовала Руководство по поддержке подачи электрической энергии по кабелю типа «витая пара», маркированное TSB-184-A (Telecommunications Systems Bulletin TSB-184-A Guidelines for Supporting Power Delivery Over Twisted-Pair Cabling). В этом документе содержится несколько рекомендаций, включая использование кабелей категории 6A или более производительных кабелей для любых новых установок, предусматривающих удаленную подачу электропитания, а также использование соединительного оборудования, которое соответствует требованиям теста IEC 60512-99-002. (Документ «-002» был опубликован после того, как компания Panduit создала свой документ со ссылкой на стандарт «-001».)

В руководстве TSB-184-A также разъясняется, что тепловое рассеяние – рассеивание тепла в кабельных пучках – можно улучшить выбором кабелей с определенными физическими характеристиками, включая:

• улучшенную теплопроводность,
• улучшенный коэффициент теплопередачи между материалами кабеля,
• улучшенный коэффициент теплопередачи между оболочкой кабеля и воздухом,
• металлические элементы, такие как оплетка или экран,
• больший диаметр.

Документ TSB также включает советы по объединению, в которых рекомендуется вообще отказываться от объединения, когда это только возможно. Если объединение необходимо, рост температуры можно ограничить, если не объединять в пучок более 24 кабелей в типовом лотке. Также рекомендуется разделять большие пучки на несколько более мелких, что позволит ограничить рост их температуры.

Другой составляющей, вызывающей беспокойство по поводу способности кабелей поддерживать удаленное электропитание, является сертификация кабелей LP (Limited Power), которую в 2015 году представила Underwriters Laboratories (UL). Лаборатория UL сформулировала программу, призванную «упростить выбор кабеля и его монтаж. Обозначение кабеля «-LP» указывает на то, что была оценена способность кабеля пропускать указанный ток при разумных худших сценариях установки без превышения температурного диапазона кабеля. Сертификация учитывает большие размеры пучков, высокие окружающие температуры и другие условия, связанные с воздействием окружающей среды, например, закрытые пространства или кабельные каналы.

Какие новые кабели с поддержкой IEEE 802.3bt 4PPoE появились?

В течение года компания Superior Essex представила два кабеля витая пара, которые были разработаны для поддержки удаленного электропитания высокой мощности. Первым в сентябре 2015 года был представлен кабель PowerWise категории 5e для приложений PoE, а в сентябре 2016 года были представлены кабели PowerWise I/O 1 Gigabit 4PPoE CRM/CMX для приложений PoE, которые можно использовать как в помещении, так и на улице. Во время представления в 2015 году компания рассказала, что кабель PowerWise категории 5e имеет энергетический КПД 88% для приложений 802.3at и будущих приложений 802.3bt. «Повышенная энергетическая эффективность объясняется тем, что медные провода 22AWG имеют на 59 процентов большее сечение, чем медные провода 24AWG, которые обычно используются в кабелях категории 5е».

Вице-президент компании по маркетингу Уилл Брайан заявил: «Поскольку рынок строит планы для мира устройств, требующих передачи до 960 миллиампер тока по четырехпарным кабелям передачи данных, есть обоснованная обеспокоенность по поводу потенциальной опасности, которую представляет наблюдаемое повышение температуры проводов 24AWG».

Когда год спустя был представлен кабель PowerWise I/O, Брайан отметил, что этот кабель поддерживает использование технологии PoE вне помещения, и его можно использовать в таких приложениях, как системы контроля доступа и уличные сети WiFi.

Совсем недавно компания Superior Essex и ее торговый партнер компания Legrand совместно с компанией Fluke Networks объявили о том, что система сертификации кабелей Versiv Cabling Certification System поддерживает кабели и разъемы Legrand Clarity, а также кабельную продукцию PowerWise компании Superior Essex.

Кабельный тестер Fluke Networks на платформе Versiv2 для сертификации СКС

Когда в феврале 2018 года было сделано это заявление, директор по глобальному маркетингу компании Fluke Networks Харли Лэнг (Harley Lang) прокомментировал: «Являясь промышленным лидером, мы тесно сотрудничаем с другими компаниями и экспертами в нашей отрасли по вопросам разработки новых сетевых стандартов и требований. Наши продукты Versiv всегда обладали возможностью и гибкостью для тестирования способности кабельной системы поддерживать технологию PoE. В результате компания Fluke Networks готова поддерживать таких производителей, как Legrand и Superior Essex, в развертывании передовых сетевых продуктов для PoE и соответствия другим стандартам». Компания Fluke Networks предоставляет кабельные тестеры для сертификации СКС с возможностью тестирования и сертификации на соответствие всем стандартам IEEE и требованиям к установкам 802.3bt.

Эти три компании объединились, чтобы подготовить технический документ под названием «Соображения по проектированию и полевым испытаниям оптимизированной кабельной системы PoE большой мощности» (Considerations for the Design and Field Testing of an Optimized High-Power PoE Cabling System). В имеющем подзаголовок «Почему решающее значение имеет комплексное тестирование на дисбаланс DCR [сопротивление постоянному току]» документе отмечается, что при публикации спецификации IEEE 802.3bt будут включать требования DCR.

«Соответствие значению DCR гарантирует, что подача электропитания не снижает производительность передачи данных, и при этом сохраняется постоянное напряжение между двумя парами», — говорится в документе. «Чтобы соответствовать требованиям, изложенным в IEEE 802.3bt Draft 3, значение DCR не должно превышать 21 Ом. Разница в сопротивлении между двумя парами не должна превышать 200 мОм или 7%, а разница между двумя проводниками одной пары не может превышать 100 мОм или 3%».

В стандарте также указывается, что выполняемые в полевых условиях измерения могут иметь ограничения точности ниже 200 мОм. Эти стандарты существуют для предотвращения дисбаланса DCR, который может быть вызван неправильным изготовлением кабеля или его неправильной прокладкой, а иногда даже и сечением проводников самого кабеля. Тестовые измерения DCR проводятся производителем кабеля; более низкие значения DCR указывают на то, что данная система лучше защищена, чем система с более высокими показателями. Изделия, изготовленные с учетом значения сопротивления постоянному току, имеют более длительный срок службы и более низкие затраты, поскольку сбалансированная подача электропитания и передача данных предотвращает превышение мощности в одной линии и обеспечивает больший электрический КПД без ухудшения качества передачи данных. При оценке системы PoE важно анализировать дисбаланс DCR в паре, между парами и общее значение DCR, что позволит обеспечить оптимальную передачу электрической мощности и данных.

Каждый этап развертывания сбалансированной кабельной системы с медными витыми парами, которая позволит обеспечить подачу удаленного питания на уровнях, определяемых стандартом IEEE 802.3bt, требует тщательной подготовки. Сюда входят этапы конструирования и проектирования продукта, выполняемые производителями, определение соответствующих продуктов с достаточными возможностями, проектирование и монтаж кабельных трасс, включая вопросы, связанные с объединением кабелей, тестирование смонтированных цепей – и это не говоря еще о потребностях и предпочтениях пользователей. Последние годы технология, лежащая в основе кабельных систем, усиленно развивалась и совершенствовалась, что позволило обеспечить проектировщиков, монтажников и владельцев структурированных кабельных систем необходимыми для работы компонентами.

Дополнительные материалы о кабельных приборах для тестирования и сертификации СКС. 

Патрик Маклафлин,

1.04.2018

Подпишитесь на рассылку новых материалов!

Имя

E-mail *

Согласие на отправку персональных данных *

* — Обязательное для заполнения

См. также:

Выбор правильного кабеля для PoE

1. Домашний
2. Черный ящик объясняет
3. Выбор правильного кабеля для PoE

Что такое PoE и как это работает?

Power over Ethernet (PoE) позволяет сетевым кабелям передавать электроэнергию на любое устройство в сети без розетки или адаптера. Это позволяет одному кабелю обеспечивать питание, а также подключать устройство к вашей сети.

Принцип работы прост. Кабель Ethernet, соответствующий стандартам CAT5e (или выше), состоит из четырех витых пар, и PoE передает питание по этим парам на устройства с поддержкой PoE. В одном методе для передачи данных используются две пары проводов, а остальные
две пары используются для питания. В другом методе питание и данные передаются по одной и той же паре.

Когда одна и та же пара используется для питания и данных, передача питания и данных не мешает друг другу. Это известно как «фантомная сила». Фантомное питание осуществляется за счет передачи энергии по проводникам данных путем применения
общее напряжение для каждой пары. Передача данных не затрагивается, так как Ethernet по витой паре использует дифференциальную сигнализацию. Центральный отвод стандартного импульсного трансформатора Ethernet затем используется для извлечения синфазного напряжения.

Камеры видеонаблюдения, цифровые вывески, системы видеоконференций и точки беспроводного доступа являются примерами PoE-совместимых устройств.

Чтобы получить наилучшую производительность PoE, вам необходимо эффективно рассеивать тепло и поддерживать прохладную и стабильную температуру в кабелях. По мере повышения температуры кабеля электрические характеристики могут ухудшаться. Более высокая теплоотдача имеет решающее значение для увеличения
физическая работоспособность и долголетие.

На что обратить внимание для минимизации тепловыделения

Номинальная температура кабеля

Номинальная температура кабеля
указывает температуру, которую может выдержать материал изоляции/оболочки.
Кабели, используемые для PoE, должны иметь номинальную температуру выше 60°C.
Общие температурные рейтинги для кабелей составляют 60°C, 75°C и 9°C.0°С.

Размер проводника/сопротивление

Нагрев
генерация может быть результатом сопротивления проводника в PoE
Приложения. Чтобы улучшить сопротивление проводника, выберите кабель с
больший размер проводника. Кабель CAT6A имеет больший размер проводника, чем
Кабель CAT5e, обеспечивающий меньшее сопротивление. Чем больше размер проводника
кабеля, тем больше он может уменьшить сопротивление проводника.

Экранирование и оболочка

Скрученная
парные медные кабели для приложений PoE, как правило, F/UTP (четыре
витые пары, окруженные какой-либо формой экрана в оболочке кабеля).
UTP (неэкранированная витая пара) не рекомендуется для PoE
приложений, так как он не может рассеивать тепло так же эффективно.

Установка

Установка
и условия окружающей среды могут оказать существенное влияние на PoE
производительность. Во избежание повышения температуры избегайте
обстоятельства, которые могут удерживать тепло внутри кабеля, такие как большой
связки, связки в непосредственной близости и конструкции или установки
которые не соответствуют принятым рекомендациям.

Учет дополнительного кабеля PoE: вносимые потери

Вносимые потери
потеря может быть критическим фактором при рассмотрении вопроса о безопасности и
характеристики кабеля, который будет использоваться для PoE. Вносимые потери могут быть
рассчитывается как отношение мощности «принятого к переданному» сигнала. Больше силы
может привести к более высоким уровням вносимых потерь при подъеме кабеля
температур, которые могут привести к повреждению кабелей.

CAT6A — надежный выбор для PoE

Высокопроизводительная сеть зависит от правильных кабельных решений, обеспечивающих скорость и мощность, когда и где вам это нужно. Кабель CAT6A считается перспективной технологией, которая может удовлетворить потребности здравоохранения, образовательных учреждений,
военные и многое другое.

• Одножильный медный провод обеспечивает более высокую производительность по сравнению с альтернативными вариантами
• Способен передавать 10-гигабитный Ethernet на расстояние 100 метров
• Предлагает полосу пропускания 500 МГц
• Улучшенные характеристики перекрестных помех благодаря изоляции и дополнительному, более тугому скручиванию
• Увеличенный диаметр (23AWG) позволяет уменьшить сопротивление, снизить температуру и минимизировать потери мощности
• Если вы планируете большой установка в одном месте, учтите, что это также занимает дополнительное место.

Все Ethernet-кабели CAT6A не созданы равными

Понимая и снижая риски, требуя качественных кабелей, а также выбирая надежного производителя, вы можете гарантировать, что ваша инфраструктура выдержит испытание временем.

На производительность PoE могут влиять некачественные кабели, поддельные кабели или
кабели с неправильной маркировкой.

Расширители PoE

Получите доступ к каждому устройству передачи данных и электричеству с помощью наших сетевых удлинителей PoE

Power over Ethernet (PoE) Передовой опыт установки , BICSI INST1, INSTC, INSTF Certified

Вы только что купили хороший коммутатор PoE (Power over Ethernet) с камерами и точками доступа. Вы понимаете, что вам нужно купить кабель Ethernet, чтобы справиться с этим, но вы немного беспокоитесь о том, какой кабель является правильным, и есть ли какие-либо специальные методы, которые вы должны использовать. Не говоря уже о том, как насчет аксессуаров? Вы начинаете просматривать продукты и документацию и получаете много противоречивой информации, а также ответы на вопросы, которые вы не совсем понимаете. Это может закончиться большим разочарованием.

Существует много противоречивой информации в Интернете, так как ответы на вопросы менялись более 20 лет назад. Ответ, который был правильным 10 лет назад, может быть не таким точным (или совершенно неточным), как сегодня. Компания trueCABLE сделала многое с помощью образовательного контента в нашей Кабельной академии, чтобы уменьшить эту путаницу и дать конкретные ответы на ваши вопросы. В этом блоге мы проясним одну из самых запутанных вещей для обычного установщика и/или домовладельца: PoE.

Во-первых, давайте немного поговорим о том, что такое PoE. Одним из самых больших преимуществ кабеля Ethernet с медной витой парой (также называемого кабелем категории) является его способность одновременно выполнять две важные функции:

• Передача данных
• Подайте питание на удаленное устройство в вашей сети для указанной передачи данных

Когда эти функции выполняются одновременно, это называется PoE или Power over Ethernet. Для этого используется один кабель, а это значит, что вам не нужно искать розетку переменного тока рядом с вашим конечным устройством. Металлический кабель Ethernet является единственным выбором для этого, поскольку оптоволоконный кабель, также способный передавать пакеты Ethernet, не может передавать электричество, поскольку он использует световые импульсы по стеклу. Для тех, кто не в курсе, стекло ужасно пропускает электричество! Таким образом, питание через Ethernet будет с нами еще какое-то время, и на самом деле оно станет еще более распространенным по мере того, как мы автоматизируем нашу жизнь.

PoE не новинка, но она, безусловно, используется по-новому и призвана включать устройства, о которых вы, возможно, не знаете. Общие области применения PoE включают:

• Автономные точки доступа Wi-Fi
• IP-камеры наблюдения
• Умное освещение
• Удаленные коммутаторы Ethernet (более мощный коммутатор PoE Ethernet, обеспечивающий питание одного или нескольких небольших коммутаторов Ethernet, которые не расположены рядом с электрическими розетками)
• IP-телефоны
• Вывеска
• Средства управления HVAC (интеллектуальный контроль окружающей среды)
• Да, даже компьютеры (обычно ноутбуки)

Возьмите все эти устройства и подключите их к одной сети Ethernet, и теперь у вас есть нечто, чем можно централизованно управлять с помощью приложения на смартфоне. Довольно круто, да? Для более подробного ознакомления с технологией PoE см. The Power of PoE.

Один из очень важных моментов заключается в том, что НЕТ РИСКА пожара или травм, даже в самых экстремальных обстоятельствах, при условии, что CCA (алюминий, плакированный медью) не используется, и мы говорим о признанном в отрасли стиле PoE, как определено IEEE (не конкретная версия какого-либо производителя). Дополнительную информацию о том, почему вам никогда (никогда) не следует использовать CCA, см. в статье Алюминий с медным покрытием и медь: окончательный тест на Fluke Versiv DSX CableAnalyzer.

Несмотря на то, что много написано о типах PoE, очень мало посвящено тому, как лучше всего установить физический кабель, чтобы у вас не возникало проблем с производительностью. Помните, что, хотя PoE считается низковольтным, это все еще напряжение с мощностью, и эти требования увеличиваются, а не уменьшаются. С учетом сказанного, тепло может стать проблемой! Мы рассмотрим:

• Выбор кабеля
• Аксессуары для заделки

Таблица

• . Максимальный размер пучка кабелей PoE с несколькими переменными
• Что можно и чего нельзя делать для PoE
• Памятка быстрого правила PoE

Выбор кабеля

Внешне большинство кабелей Ethernet выглядят одинаково. Разрежьте его, и вы начнете находить различия. Некоторые различия имеют большее значение, чем другие. Вот некоторые обобщения :

• Более тонкие медные проводники AWG не так способны выдерживать тепло, как более толстые медные проводники
• Одножильные медные проводники всегда лучше многожильных медных проводников из-за меньшего сопротивления
• Ethernet-кабель более высокой категории «лучше» для PoE, часто из-за более толстых медных проводников, используемых в более высоких рейтингах, хотя общая конструкция кабеля также играет роль
• Экранированный кабель Ethernet обеспечивает лучший отвод тепла

Однако приведенные выше обобщения следует рассматривать в контексте. Этот контекст представляет собой конкретное приложение и установку, и обычно нет двух абсолютно одинаковых. Это одна из причин, почему существует много противоречивой и дезинформации о PoE. Объедините это с «убежденными убеждениями» и другими анекдотичными советами, и вы сможете начать видеть проблему.

Одно из моих любимых высказываний относительно технических аспектов прокладки Ethernet-кабелей: «обычно, но не всегда». Я имею в виду, что ответы часто не являются конкретными и зависят от вашей установки и ваших целей. Может быть более одного правильного ответа. Некоторые ответы более правильные, чем другие.

Интересно, что в рамках определенных рекомендаций вопрос о типе кабеля Ethernet больше связан с конкретными установками , чем фактическая категория или конструкция кабеля.

Вот еще несколько конкретных обобщений:

• Кабели Ethernet любой категории от Cat5e и выше способны передавать PoE IEEE Type 4 Class 8 (802. 3bt и обозначается как PoE++) мощностью до 100 Вт, если конструкция из меди (скрученные или сплошные)
• По мере увеличения количества кабелей PoE в жгуте количество кабелей должно уменьшаться в соответствии с размерами медных кабелей AWG и категорией 9.0004
• По мере увеличения тока (класс/тип PoE) количество кабелей в жгуте также должно уменьшаться по сравнению с медным размером AWG и категорией

.

• Лучше не создавать большие пучки кабелей Ethernet, несущих энергию, так как циркуляция воздуха вокруг кабеля для отвода тепла будет вашим другом

Пучки кабелей Ethernet

• , несущие PoE, которые помещаются в кабелепровод, еще более ограничены в отношении количества кабелей, поэтому по возможности избегайте кабелепровода, но ниже приведены рекомендации, если вы собираетесь его использовать

Итак, мантра «обычно, но не всегда» поднимает голову здесь, если вы хотите узнать конкретное количество кабелей, которое вам может сойти с рук. Именно поэтому я продолжал выделять ключевые элементы курсивом. Ответ: это зависит. Подробнее об этом позже.

Принадлежности для оконечной нагрузки

Что касается принадлежностей для оконечной нагрузки, то все разъемы trueCABLE Ethernet Keystone, вилки полевой оконечной нагрузки, соединители Ethernet и разъемы RJ45 8P8C без проблем поддерживают стандарт IEEE 802.3bt типа 4, класс 8, PoE++ мощностью до 100 Вт. Как оказалось, ограничивающим фактором для рейтингов PoE для аксессуаров является явление, известное как «повреждение от искровой дуги». Это происходит путем подключения и отключения активных цепей PoE.

Результаты до и после отключения активной цепи PoE. Этот урон накапливается!

Каждый раз, когда вы подключаете и отключаете активное соединение PoE, создается крошечная искра. Со временем он будет накапливаться в виде мельчайших изъязвлений и прожогов на поверхности контактных проводов RJ45 8P8C и связанных с ними контактных пружин внутри разъемов трапецеидальных искажений или соединителей. Накопление этого (не всегда видимого) повреждения будет способствовать снижению производительности и возможному повреждению аппаратного обеспечения завершения. Обратите внимание, что мы не говорим о нескольких подключениях и отключениях. Мы говорим о сотнях. Другими словами, это не вызывает большого беспокойства, но мы обратимся к этому позже, поскольку проблемы можно избежать.

Таблица: Максимальный размер пучка кабелей PoE с несколькими переменными

* Тип 3 и тип 4 также известны как 4PPoE или 4 Pair PoE. Тип 2 PoE — это 2 пары PoE.

Примечания по использованию этой таблицы:

• При использовании экранированного Ethernet (общий экран из фольги F/UTP) указанное выше количество кабелей можно безопасно увеличить на 10 %, поскольку экранирование обеспечивает лучшее рассеивание тепла
• Пучки кабелей смешанной категории, несущие PoE, должны быть оценены с учетом наихудшего сценария (например, если у вас есть Cat5e и Cat6 в одном жгуте кабелей, используйте цифры для Cat5e)

Предполагается, что калибр проводника

• Cat5e соответствует стандарту 24 AWG

.
Предполагается, что калибр проводника

• Cat6 и Cat6A соответствует 23 AWG

.

• Все цифры относятся к одножильным медным жилам

.

• Предполагается, что температура окружающей среды не превышает 113℉ или 45℃
• Эта таблица составлена ​​таким образом, чтобы избежать повышения температуры более чем на 27℉ или 15℃ выше температуры окружающей среды, чтобы не превысить рабочую температуру кабеля

Вот профессиональный совет (и ярлык!). Если вы основываете все свои максимальные длины на рекомендациях, приведенных в разделе «Влияние температуры на длину кабеля Ethernet», а затем во вторую очередь используете приведенную выше таблицу для размеров пучков, вы готовы к наихудшему сценарию!

ПОДОЖДИТЕ, ЕСТЬ ЕЩЁ! Если вы определите размер пучка и длину участка, используя приведенный выше совет, а затем объедините это с таблицей заполнения кабелепровода для Ethernet и коаксиального кабеля для установок, требующих кабелепровода, вы получите БЕСПЛАТНЫЙ набор ножей для стейков! Ну, не совсем, но вы будете действовать как шеф-повар. Надлежащая установка кабеля Ethernet — это баланс нескольких факторов, принимаемых во внимание.

Что можно и чего нельзя делать для PoE

Сделать:

• Выберите кабель более высокой категории (который обычно имеет более толстые медные жилы), если это возможно для приложений PoE
• Выберите F/UTP (экранированный) Ethernet-кабель при работе с большим числом абонентов или PoE с очень высокой мощностью (или и то, и другое), особенно в комплекте
• Избегайте объединения, если это возможно, но следуйте приведенным выше рекомендациям в таблице, если вы не можете
• Используйте кабельные хомуты на липучке для связывания кабелей, если они необходимы
• По возможности избегайте кабелепровода и подобных путей, в противном случае отложите ЛОР или аналогичный металлический кабелепровод для лучшего отвода тепла и следуйте приведенным выше рекомендациям в таблице, если вы не можете этого сделать. Металлический кабелепровод должен быть надлежащим образом соединен и заземлен на заземление переменного тока в целях безопасности.
• Если невозможно избежать связывания, следуйте приведенным выше рекомендациям в таблице, а также сверьтесь с таблицей заполнения кабелепроводов для Ethernet и коаксиального кабеля

.

• Храните жгуты отдельно друг от друга на расстоянии не менее 1,5 дюйма в кабельном лотке для обеспечения движения воздуха
• Отключите питание портов PoE перед подключением или отключением конечного оборудования или работой с кабелем

 Do НЕ :

• Используйте CCA или кабель Ethernet с алюминиевым проводником с медным покрытием (всегда)
• Используйте стяжки для фиксации кабеля Ethernet. Со временем кабель будет повреждаться, что снизит производительность, а кабели не смогут рассеивать тепло так же хорошо.
• Поместите многожильный медный кабель Ethernet 26 AWG или 28 AWG в кабелепровод, когда он работает с PoE. Пучки на открытом воздухе — это нормально, но об этом мы поговорим в другом блоге.
• Расчешите жгуты кабелей для идеального выравнивания и визуальной привлекательности. Хотя в последнее время это стало тенденцией, оказалось, что расчесывание кабелей для визуального внешнего вида не только вызовет потенциальные немедленные посторонние перекрестные помехи (ANEXT) между кабелями, но и долгосрочное повреждение кабеля из-за провисания и укладки пучка. Наконец, идеально расчесанные жгуты кабелей также не рассеивают тепло, выделяемое PoE, как и рандомизированные жгуты.
• Используйте любой из советов в этом блоге, если ваш тип приложения PoE зависит от производителя (проприетарный). Придерживайтесь рекомендаций этого производителя по вопросам установки кабеля. В этом блоге предполагается, что используется PoE в стиле IEEE 802.3, что является отраслевым стандартом.
• Неоднократно подключайте или отключайте разъемы RJ45 8P8C или заглушки полевой терминации от гнездовых сопряженных интерфейсов, когда цепи PoE находятся под напряжением, поскольку это приведет к накопленному повреждению и может со временем ухудшить производительность или даже повредить оконечные устройства

PoE Краткое практическое правило

Как назло, подавляющее большинство Ethernet-коммутаторов и коммутационных панелей располагаются рядами по 24. Хотя вы можете иметь дело с 48-портовым PoE-коммутатором или 48-портовой коммутационной панелью, будет два ряда по 24. Что ж, получается, что 24 ниже абсолютного наихудшего сценария 31 кабеля Cat5e, объединенного в кабелепровод при работе на 100 Вт на 802.3bt PoE++.

Просто держите любой комплект до 24 или меньше, а затем держите эти комплекты разделенными на 1,5 дюйма, и вы никогда не столкнетесь с проблемой. Для коммерческих установок дополнительным преимуществом является то, что любому инспектору кода, пришедшему проверить вашу работу, будет намного легче выяснить, что вы сделали, и вы сможете легко пройти проверку кода, что сэкономит ваше время и нервы. Да, NEC действительно обращается сейчас к PoE, поэтому ваш инспектор может задержать вас в этом. Избегайте неприятностей и множества дополнительных объяснений с этой стратегией!

Вот и все. Среднестатистический установщик и/или домовладелец вряд ли столкнется с максимальными наихудшими сценариями, описанными в этом блоге, но PoE становится все более и более важным для IoT и интеллектуальных устройств, предназначенных для экономии энергии и обеспечения удобства.