Раздел: Компьютерная документация -> Сети -> Сетевое оборудование

Power over Ethernet – новая работа для сетевого кабеля

При разработке стандарта кабеля пятой категории в нем предусмотрительно были оставлены резервные свободные пары проводов. Пришло время их задействовать!

Сеть повсюду! В современных, обжитых бизнесом, зданиях проложены километры сетевого кабеля, соединяющего в единую инфраструктуру тысячи Ethernet устройств. Дальнейшее развитие IP-технологий, возложило на четырехпарный провод дополнительные задачи – быть медиа средой для VoIP телефонов, соединять Wireless и классические сети. Мы привыкли, что телефон является средством связи 24x7x365 – он должен работать бесперебойно и именно им пользуются, чтобы вызвать системного администратора, который починит компьютерную сеть. А если в компании пользуются IP-телефонами? Да ничего, они тоже могут работать надежно и стабильно, если только ... обеспечить им бесперебойное питание. Но не только этим устройствам нужно обеспечивать электрическое напряжение, ведь наша работа становится сильно зависимой от компьютерных сетей. Совершенно очевидно, что в случае аварийного обесточивания здания, сеть обязана проработать еще пару десятков минут – забэкапить на сервер данные, выгрузить ОС.

Предположим, в вашем офисе правильная СКС – все коммутаторы собраны в одной комнате. В этом случае запитать активное сетевое оборудование от бесперебойника просто. Но в малых и средних офисах нередко тридцатидолларовые свичи разбросаны по всему помещению, а это значит, что нужно будет приставить UPS к каждому из них. А есть еще и Wireless Access Point, которые по своей природе обязаны размещаться в самых нелепых местах – например, на потолке. Их тоже нужно обеспечить питанием, чтобы мобильные агенты в критической ситуации не остались без связи.

PoE как он есть

Для того, чтобы придать существующим сетям дополнительное качество, а их администраторов избавить от ряда проблем, был разработан новый стандарт использования витой пары CAT5 – IEEE802.3af, получивший название PoE (Power-over-Ethernet). Его идея основана на резерве, заложенном в сетевом кабеле изначально. И именно такое решение позволяет IP телефонам, WAP, другим аппаратам получать питание по существующей сетевой инфраструктуре, без необходимости прибегать к ее модификации.

В следующие несколько лет эта технология имеет все предпосылки получить широкое распространение, потому, что требует только небольших капиталовложений, для реализации новых, очень необходимых возможностей. На рисунке показана одна из схем организации PoE, причем, используя мидспан можно задействовать уже установленные в сети коммутаторы, не обладающие встроенной поддержкой PoE. Как видите, UPS подключается в серверной комнате, и через мидспан по остальной части кабельной проводки напряжение передается к VoIP телефонам, точкам доступа, вэб-камерам. Естественно, использование бесперебойника опционально.

Специальное устройство мидспан позволяет использовать уже существующие
коммутаторы для запитки конечных устройств

Как показывает практика, почти все устройства для своей работы требуют среду передачи данных и напряжения. Характерный для нашей темы случай это обычный телефон, который получает и питание и сигнал по двупроводному кабелю. Почему бы так не поступить и с Ethernet устройствами? Задействуя такое решение мы получаем ряд преимуществ:

• в устройство подключается только один провод, без дополнительного блока питания, что проще и немного экономит место;
• инсталляция не требует приобретения сколь-нибудь дорогостоящего электрического оборудования;
• устройства могут быть легко перемещены, они могут быть подключены в любую точку где есть ethernet-кабель;
• данная сеть более безопасна для человека, ведь по ней не идет высокое напряжение;
• данная структура позволяет легко организовать бесперебойное питание;
• оборудование может быть включено/выключено удаленно;

Дополнительно хотелось бы отметить исключительную ценность этой технологии для организации Wireless LAN, так как позволяет достаточно просто устанавливать точки доступа.

PoE, есть контакт!

Кабель категории пять состоит из четырех витых пар проводов, из которых только две задействовано в сетях 10BASE-T или  100BASE-T. Разработанная спецификация регламентирует два способа использования кабеля для передачи напряжения, они изображены на схемах.

Первая  предлагает использовать соединенные провода 7,8 для передачи отрицательного напряжения, а 4 и 5 для позитивного. Фактически, позднее введенное дополнение позволяет в практической реализации изменить полярность. Тут, как видим, задействованы свободные пары кабеля. Этот принцип иллюстрирует схема.

При передаче питания по свободным парам технология регламентирует
определенную полярность напряжения

Второй способ предлагает использовать для передачи напряжения те же пары, что и для передачи сетевых данных. Она изображена на схеме ниже. В этом случае на концах Ethernet кабеля происходит модификация контактов, так, чтобы подключить к ним источник/потребитель постоянного напряжения. При этом не будет возникать помех для передаваемых данных. Таким образом, будут использоваться попарно провода 3,6 и 1,2 для формирование противоположного по полярности напряжения.

Постоянная составляющая 48-вольтового напряжения с помощью конвертера
может быть отделена от Ethernet-сигнала

Следует знать, что спецификация не предполагает использования обоих способов одновременно. Причем источник питания(Power Supply Equipment, PSE) может работать по любой из схем, а потребитель напряжения( Power Device, PD) должен быть готов включаться в обе схемы.

Номинальное напряжение составляет 48В, а мощность тока по 13Вт на каждый потребитель. Вас может удивить достаточно высокое напряжение питания, но это безопасно, ведь изоляция витой пары имеет предел пробоя в 1500В. Кроме того существуют отдельные преобразователи постоянного напряжения, понижающие его до уровня на которое рассчитано большинство потребителей.

Естественным требованием выдвигаемым к оборудованию, предназначенному для использования PoE, является предупреждение повреждения конечных сетевых устройств, не соответсвующих стандарту  IEEE802.3af. С этой целью источник напряжения будет использовать сигнал низкого уровня в начальной стадии включения. Он будет проверять наличие 25КОм сопротивления, в подключенном потребителе и только после этого выйдет на номинальный уровень напряжения 48В. Если это сопротивление не будет обнаружено, то источник питания не начнет свою работу. Из-за такой организации проверки, питаемое устройство должно всегда потреблять некоторую минимальную мощность, даже во время простоя. Если же, такое устройство будет выключено хоть на секунду, то после включения PSE будет проводить инициализацию заново.

Дополнительно приветствуются такие функции потребителя, как сигнал о необходимости предоставить ему максимальную мощность, а для источника напряжения правильно будет внедрить управление с помощью SNMP. Это позволит удаленно включать/выключать конечные устройства, управлять ими по расписанию.

PoE устройства на прилавки!

Уже сейчас производители коммуникационных устройств производят изделия с этой новой технологией. Итак, у нас есть возможность приобрести такие устройства с поддержкой PoE: VoIP телефоны, IEEE802.11 Wireless LAN Access Points, Bluetooth Access Points, вэб-камеры, мидспаны, PoE адаптеры.

Но это в мире. Как правило, в нашу страну новые начинания попадают с запаздыванием, а иногда не попадают и вообще. Хотелось бы проверить, какие устройства PoE доступны для украинского пользователя. Нам удалось обнаружить вот что.

Самым распространенным оборудованием с этими функциями являются точки доступа и мосты. Оно и понятно, Wireless становиться все популярней и производители активно продвигают эту продукцию на рынки. Некоторое оборудование для проводных сетей также, снабжено функциями питания по сетевому кабелю. Если в сети используется коммутатор, не поддерживающий подачу питания по Ethernet-кабелю, а нужно установить некоторое количество сетевых устройств, в местах до которых сложно подать питающее напряжение, то можно воспользоваться преимуществами PoE. При этом следует воспользоваться специальным оборудованием – адаптерами PoE, которые возьмут на себя функцию подачи силового сигнала в кабель.

• 3Com OfficeConnect Wireless 108Mbps 11g PoE Access Point 
  Точка доступа. Имеет интерфейсы: RJ-45, 10BASE-T/100BASE-TX Ethernet порт с поддержкой 802.3af PoE, DB-9  RS-232 консольный порт, 802.11b/g Wi-Fi совместимость. Поддерживает до 64 беспроводных станций. Обеспечивает дальность действия до 100м. Комплектуется переносной антеной с коофициентом усиления 2dB и RP-SMA коннектором.
• 3COM IntelliJack NJ225, NJ105 
  Четырехпортовый коммутатор со сквозным портом. Обеспечивает скорость коммутации в 1Гб/c и скорость пересылки пакетов 1 млн. пакетов в сек.
• Zyxel PoE-10 EE, PoE-80 EE 
  Адаптеры для подачи питания по Ethernet-кабелю предназначены соответственно для одного и восьми конечных устройств.
• MGE midspan 
  Мидспаны. Специальное оборудование, устанавливаемое между коммутатором и конечными устройствами и позволяющее запитать множество потребителей сразу.

Замечания к выбору оборудования

IEEE начала разрабатывать данный стандарт в 1999 г. и в этом процессе также приняли активное участие  3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel и National Semiconductor. Уже тогда были видны перспективы внедрения этой технологии, но этот процесс в значительной степени сдерживался реалиями рынка. К сожалению, большое число участников разработки несколько сдерживало ее темпы. Вначале организация IEEE предоставила участникам проекта черновой вариант стандарта, который был одобрительно воспринят ими. Еще некоторое время ушло на изучение этого решения сторонними объектами ИТ-индустрии. Наконец в июне 2003 был представлен окончательный вариант IEEE802.3af.

Автор: Николай Ткаченко
Источник: www.cpp.com.ua