Системы передачи питания

по по слаботочному кабелю предлагают сегодня

уже уже многие производители, но сам стандарт

на такие решения относительно молод,

поэтому не поэтому не помешает лишний раз рассмотреть

основы построения решений PoE

и познакомиться с примерами и познакомиться с примерами

их реализации на базе коммутаторов, их реализации на базе коммутаторов,

питающих концентраторов питающих концентраторов

и коммутационных панелей. и коммутационных панелей.

Константин КОВАЛЕНКО Константин КОВАЛЕНКО

Передача питающего напряжения совместно с информационной составляющей не является чем-то революционным. Такие попытки проводились и ранее, однако общего стандарта по этой технологии не было, и производители оборудования вынуждены были разрабатывать собственные нормативы, зачастую несовместимые между собой. Поэтому основное достоинство международного стандарта IEEE 802.3af Power over Ethernet, который бы принят в 2003 году (его прообразом был IEEE 802.3 Inline Power компании Cisco), как раз и заключается в том, что он позволил объединить отдельные отраслевые стандарты.

В IEEE 802.3af представлено описание технологии Power over Ethernet (PoE), или «питание по сети», в которой введены четкие рекомендации относительно электрических параметров и технической реализации устройств с применением этой технологии. В частности, в качестве среды передачи используется две витые пары проводов, максимальное передаваемое постоянное напряжение составляет от 44 до 57 В (рекомендуемое — 48 В), ток — до 350 мА. Мощность, которую можно при этом «транслировать», составляет 15,4 Вт; однако, учитывая падение напряжения в кабеле, максимальная потребляемая мощность подключаемых устройств не должна превышать 13 Вт.

Это решение можно эффективно использовать там, где прокладка силовых кабелей либо затруднена, либо нежелательна по тем или иным причинам, либо экономически невыгодна. Например, когда необходимо запитать несколько сотен маломощных потребителей, таких как удаленные точки беспроводного доступа, IP-телефоны, камеры наблюдения, и системы управления.

К слову, хотя технология и называется Power over Ethernet, собственно, к протоколам и технологии Ethernet она не имеет ровным счетом никакого отношения. Правильнее было бы назвать ее питанием по витой паре — Power over Twisted Pare. Однако, что уже написано пером…

Идеология питания по витым парам

Рассмотрим технологию Power over Ethernet подробнее. Условно разделим оборудование на две группы: запитываемое устройство (оборудование, которое не имеет собственного питания) и питающее устройство (которое подключено к сети электропитания и передает питаемому устройству электрическую энергию). Существует две разновидности удаленного питания: передача питающего напряжения по сигнальным парам проводоввместе с информационным сигналом (рис. 1) и передача питающего напряжения по отдельным парам проводов, не задействованным при данном подключении (рис. 2).

Схемы подачи питающего напряжения, представленные на рис. 1 и рис. 2 носят иллюстративный характер. На практике питающее устройство должно определить, поддерживает ли запитываемое устройство технологию PoE, и лишь после этого подать напряжение питания. Механизм контроля достаточно прост и основан на измерении сопротивления цепи.

Существуют несколько подходов к практическому осуществлению идеи PoE. Первый состоит в том, что напряжение питания передается потребителю непосредственно по сигнальным парам с порта коммутатора, который в этом случае называют питающим (Power Switch). Второй подход заключается в том, что питающее напряжение подается с устройств, которые включаются в разрыв между обычными (не передающими питание) коммутаторами и коммутационными панелями. Они называются питающими концентраторами (Midspan Insertion Panel). И наконец, третий, относительно новый, подход — питающие коммутационные панели (Power Patch-panel). В таких устройствах питание подается непосредственно на порт патч-панели. Последние два подхода применяются в тех случаях, когда сеть уже построена и ее модернизация экономически нецелесообразна.

Остановимся на каждом из вариантов реализации более подробно.

Питание от коммутатора ЛВС

Технология передачи питания по сигнальным парам применяется в питающих коммутаторах, содержащих встроенные микроконтроллеры, обеспечивающие функции контроля передачи питания. Такой подход применим, если необходимо построить сетевую инфраструктуру, где будет много запитываемых устройств. Однако при этом возрастает потребляемая мощность от сети питания самого коммутатора. Поэтому производители коммутаторов с поддержкой PoE часто указывают, сколько портов оно может одновременно поддерживать при максимальной и половинной нагрузке на каждый порт.

Такие решения предлагаются большинством производителей активного оборудования ЛВС.

Питание от концентратора

Питающий концентратор представляет собой блок, который включается как транзитное звено в кабельный канал между коммутатором и коммутационной панелью (рис 3). Особенность его конструкции состоит в том, что разъемы на лицевой панели являются спаренными — один из них используется для подключения к коммутатору, другой — к патч-панели.

Питающие концентраторы представлены на рынке многими компаниями, начиная от недорогих решений для питания 4–8 точек до мощных, управляемых через Web-интерфейс, 24-портовых устройств. Конструктивно они выполнены в традиционном 19 1U исполнении. Такие решения на нашем рынке предоставляют компании ZyXEL (серия PoE), Brand-Rex (серия Smartpower), Planet (серия PoE) и ADC Krone (серия PWR). Для примера на рис. 4 представлен 24-портовый концентратор компании Brand-Rex серии SmartPower.

Нетрудно заметить, что общее количество портов на передней панели устройства в два раза больше, чем количество линий передачи, т.к. концентратор выступает как «посредник» (Midspan device) в канале связи между абонентским устройством и коммутатором. Передача питания осуществляется по свободным парам кабеля. Система питания концентратора встроена непосредственно в его корпус.

Компания AMP представила модульное питающее устройство (Midspan panel DS) (рис. 5), которое является, по сути, неким комбинированным вариантом, сочетающим в себе функциональность питающего концентратора и модульность наборной коммутационной панели. Модульная конструкция предусматривает установку до трех питающих модулей, каждый из которых может запитывать до восьми портов Ethernet. Каждый из питающих модулей имеет индивидуальную встроенную систему питания. Интересно отметить, что производитель заявляет о готовности работы панели по протоколу Gigabit Ethernet, т.е. передача питания осуществляется по сигнальным парам.

Питание от патч-панелей

Питающие распределительные панели используют незадействованные для передачи по информационной сети пары кабеля СКС (4—5 и 7—8). Конструктивно они представляют собой патч-панели, к которым дополнительно подведено питающее постоянное напряжение от специального источника питания; последний может быть либо отдельным устройством, либо встроенным. Это решение (рис. 6) эффективно в том случае, когда надо подключить небольшое количество устройств, не переделывая и не изменяя при этом существующую сеть.

Компания Panduit предлагает законченное решение DPoE Power Patch Panel and Power System. В это решение входят питающие панели (12- или 24-портовые (рис. 7)) и система питания для них. Система питания в зависимости от количества подключенных к ней питающих панелей может быть либо одномодульной (одиночный блок питания максимальной мощностью 120 Вт), либо многомодульной.

 Многомодульный вариант предусматривает установку блоков питания мощностью от 500 Вт до 1250 Вт каждый, при этом сборка из трех таких модулей может обеспечить питанием до 14 питающих патч-панелей. Другого такого решения обнаружить на рынке в настоящий момент нам не удалось, что вполне согласуется с утверждением представителей производителя о его уникальности.

В случае если требуется запитать одно-два устройства, нет необходимости приобретать патч-панель или концентратор, достаточно использовать адаптер PoE. Если запитываемое устройство не поддерживает PoE, необходимо использовать пару адаптеров — основной и терминальный. Основной (запитывающий) адаптер передает по неиспользуемым парам кабеля постоянное напряжение терминальному модулю; при этом сам адаптер питается от источника постоянного тока. Терминальный модуль разделяет питающее напряжение и полезный сигнал. На рис. 8 приведены адаптеры компании D-Link DWL-200. Подобные устройства выпускает также компания ZyXEL.

Каждое из предложенных решений имеет свои достоинства и недостатки. Питающие концентраторы и питающие патч-панели просты в реализации и, соответственно, имеют меньшую стоимость. Но из-за того, что для передачи питания необходимы незадействованные пары проводов, протокол обмена ограничивается 10/100 Мбит/с Ethernet, потому как уже Gigabit Ethernet использует все четыре пары проводов. В то же время, это наилучший вариант для модернизации, если не хочется менять активное сетевое оборудование.

Питающие коммутаторы лишены ограничений по протоколу обмена (ведь питание передается по сигнальным парам), но это решение будет выгодно в том случае, когда подача питания по сети предусматривается еще на стадии ее проектирования.

Применение питающих адаптеров будет оправдано в ситуациях, когда в сети будут лишь несколько устройств, нуждающихся в удаленном питании.

Учитывая специфику этой технологии, нельзя сказать, что она полностью заменит привычную силовую проводку, однако можно с уверенностью сказать, что во многих случаях с помощью решений PoE (например, в беспроводной связи и IP-телефонии) появится возможность более эффективной реализации проекта за счет уменьшения стоимости силовой разводки в суммарной стоимости проекта.

Автор благодарит менеджеров компании «ИКС-Мегатрейд» Артема Вильнева и Артема Вижуткина; Сергея Сопова, менеджера по работе с ключевыми клиентами компании Panduit, а также Ивана Мартынюка, консультанта по проектам D-Link.

Константин КОВАЛЕНКО,

konstantin@sib.com.ua

СиБ

 № 5 (ноябрь) 2005