Низкая стоимость систем, независимость от источников питания, а также глобальная совместимость позволяют добиться существенной экономии при установке отдельных, далеко расположенных компонентов. Сегодня решения PoE применяются для подключения беспроводных точек доступа (WLAN Access Point), камер наблюдения и телефонов на базе IP. Считывающие устройства для ярлыков радиочастотной идентификации (Radio Frequency Identification, RFID), сенсорные панели, интеллектуальные сенсоры и исполнительные элементы, используемые при автоматизации зданий, можно экономично подключать к локальной сети и одновременно снабжать их электроэнергией.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ СТАНДАРТ

Стандарт IEEE 802.3af предусматривает подачу тока с напряжением 48 В и силой 350 мА по двум витым парам, при этом подаваемая мощность составляет 15,4 Вт. В результате потерь в сети максимально возможная мощность на входе конечного устройства не превышает 12,95 Вт. Электроэнергия поступает либо через коммутаторы с поддержкой PoE, либо через так называемые вспомогательные устройства подачи питания (Midspan Power Sourcing Equipment, PSE). Для подачи энергии используются, как правило, свободные витые пары 4/5 и 7/8. Предусмотрено и фантомное питание через передатчик по витым парам 1/2 и 3/6.

Конечные устройства, пригодные для предшествующих систем PoE, в ожидаемом стандарте отнесены к конечным устройствам первого типа (низкое энергопотребление). Устройства второго типа получают максимум 0,6 А при питающем напряжении в 55-57 В (47-57 В на конечном устройстве). Более высокая отдаваемая мощность связана со снижением сопротивления при передаче. Повышение напряжения свыше безопасного уровня (Safety Extra Low Voltage, SELV), который составляет 60 В постоянного тока, невозможно из соображений безопасности (угроза удара током).

В соответствии с действующим стандартом IEEE 802.3af питание PoE включается после обнаружения определенного вида сопротивления, в то время как в новом стандарте для сигнализации
о повышенном уровне потребления энергии используется специально зарезервированная для этого классификация 4 (35-45 мА при максимальной мощности питания). Кроме того, IEEE 802.3at, определяя PoE+ для приложений 1000BasеT, требует, как и для устройств второго типа, применения кабелей для передачи данных, как минимум, Категории 5е.

СЛАБЫЕ МЕСТА 802.3AT

Согласно данным, представленным Phoenix Contact, компоненты формирователя PoE+ рассчитаны только на 40°C, поэтому они не пригодны для промышленной автоматизации. Правда, конкурирующая компания Molex уже представила соединительный модуль для промышленных сетей, выдерживающий температуру до 70°C (http://www.lanline.de/kn31824405), что, однако, не соответствует норме, заявленной в стандарте IEEE 802.3at: максимальная температура (среда плюс нагревание) не должна превышать 60°C.

Даже если компоненты будут рассчитаны на более высокие значения температуры, увеличение электрической энергии приведет к дополнительному нагреванию витых пар, что в сочетании
с постепенным ростом температуры окружающей среды отрицательно скажется на передаче данных по сети Ethernet. Производитель кабельных систем Reichle&De-Massari (R&M) с помощью тестов выяснил, что при «последовательном соблюдении стандартов с проблемой нагревания можно справиться». К примеру, при комнатной температуре кабели AWG23 и AWG22 не обязательны для PoE+. К тому же экранированные инсталляции лучше отводят тепло, чем неэкранированные.

Решающим фактором является соблюдение ограничений по длине линии. Так, при температуре окружающей среды, равной 40°C, и соединении посредством неэкранированного кабеля Категории 5е необходимо принимать во внимание дополнительное повышение температуры на 10К из-за PoE+, в таком случае максимально допустимая протяженность кабельного тракта (90 м) сокращается приблизительно на 7 м. В аналогичных условиях при использовании экранированного кабеля Категории 5е длина соединения сократится всего на один метр. Выбор кабеля более высокой категории с большей поперечной площадью сечения проводника позволяет компенсировать уменьшение длины соединения.

При подключении или отсоединении под напряжением могут возникать электрические дуги, в результате чего возникает риск повреждения контактных поверхностей (см. Рисунок 1). При наличии разъемных соединений Категорий 6А, 7 и 7А схема контактов существенно отличается от традиционной, поэтому в большей или меньшей степени подвергается воздействию электрических разрядов. По сведениям R&M, в процессе работы над стандартизацией PoE+ эта тема еще не затрагивалась. В результате собственных исследований производитель выяснил, что продолжительность сохранения качества штекерного контакта определяется свойствами используемых материалов, качеством покрытия, формой, а также силой прижатия контактов. Эти выводы планируется включить в технический отчет комиссии по стандартизации IEC SC48B.

РАСТУЩИЙ СПРОС

PoE получает все большее распространение на рынке. Dell’Oro, к примеру, исходит из того, что в 2011 г. будет продано около 100 млн устройств с поддержкой PoE. А VDC в своем последнем исследовании «PoE: Global Market Opportunity Analysis» определяет IP-телефоны и беспроводные точки доступа как главную движущую силу развития этого сегмента рынка. Согласно опубликованным прогнозам, спрос на беспроводные точки доступа ежегодно будет увеличиваться на 50%. В своей работе над статьей автор использовал информацию, представленную компаниями Reichle&De-Massari и Phoenix Contact.

Дорис Пипенбринк — редактор LANline.


Слабые места PoE+

оявление устройств стандарта 802.3at должно обеспечить необходимую мощность для электроснабжения различного оборудования: точек доступа с антенными конфигурациями
3 Ч 3 и выше, управляемых камер видеонаблюдения с энергопотреблением до 20 Вт и других устройств большой мощности. При построении сети с поддержкой стандарта 802.3at важно помнить о качестве имеющихся кабельных сетей, так как применение широко распространенных композитных кабелей, а также кабелей с уменьшенным сечением может привести к перегреву проводов
и техническим сбоям.

Дополнительно следует учесть, что серьезной проблемой является повышение общей мощности установленного в аппаратной стойке оборудования: каждый порт PoE добавляет к суммарной мощности потребления около 20 Вт. На первый взгляд, эта цифра незначительна, но в целом энергетический бюджет может вырасти весьма существенно. Средняя стойка с оборудованием, обслуживающая 100 пользователей PoE, должна предоставлять мощность до 2000 Вт. С учетом энергопотребления коммутатора (еще около 1000 Вт) получается, что при напряжении сети 110 В стойка на 3000 Вт потребляет ток приблизительно 27 А.

Необходимость обеспечения столь большого питающего тока становится проблемой для многих аппаратных комнат, поскольку электропроводка типового здания, как правило, рассчитана лишь на ток 15-20 А. Частично проблему можно решить, снабжая электроэнергией через Ethernet только те устройства, которые затруднительно обеспечить электропитанием традиционным способом, или используя оборудование, где предусматривается возможность классификации по мощности потребления. Эту функцию поддерживают многие VоIP-телефоны.

Евгений Бусыгин, консультант компании ТДФ


© AWi Verlag


Рисунок 1. При соединении и отсоединении вилки в PoE+ возможно появление искр, повреждающих контактные поверхности.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF