Первый стандарт (IEEE802.3af) на технологию подачи электропитания по сети Ethernet (Power over Ethernet, PoE) позволял доводить до потребителя не более 13 Вт. Принятый спустя пять лет стандарт IEEE 802.3at (PoE+) удвоил мощность, которая может быть подана по кабельной системе локальной сети: теперь при использовании двух витых пар она может доходить до 25 Вт, а четырех — 50 Вт. Более того, на рынке существуют и нестандартные решения для питания по сети Ethernet оборудования, которому требуется до 100 Вт мощности — такой уровень достаточен для работы не только IP-телефонов и беспроводных точек доступа, но и ноутбуков.

Самым очевидным преимуществом решений PoE является возможность существенно сократить расходы на силовую проводку. Внедрению таких решений благоприятствует и ряд других факторов. В рамках общей борьбы за повышение энергоэффективности на рынок выводятся все менее «прожорливые» конечные устройства (телефоны, ПК, мониторы и пр.). Тенденция к централизации вычислительных ресурсов и средств хранения ведет к все более широкому распространению «тонких» клиентов, которые потребляют существенно меньше, чем классические ПК или ноутбуки. Дистанционная подача электропитания упрощает (и удешевляет) обеспечение бесперебойности этого процесса — вместо развертывания на рабочих местах большого числа малых ИБП устанавливается один централизованный ИБП. В общем, для поставщиков систем PoE перспективы самые радужные.
 
Подводные камни? Они, конечно, имеются. Ряд экспертов предупреждают о недостаточной изученности влияния на характеристики СКС больших токов и переходных процессов, возникающих при работе систем PoE. Например, компания Reichle & De-Massari (R&M) провела тестирование экранированных и неэкранированных соединителей разного типа разных производителей: после 200 циклов подключения/отключения под нагрузкой, характерной для систем PoE, характеристики многих образцов ухудшились, что выражалось в резком увеличении сопротивления из-за подгорания контактов. Но несколько образцов с успехом выдержали испытания, а проблема подгорания контактов решается путем повышения их качества (фактически, увеличения толщины золотого напыления).
 
Рабочие характеристики СКС могут ухудшаться вследствие нагревания кабелей при прохождении по ним больших токов. Однако, как рассказал Александр Андреев, менеджер по технической поддержке компании Panduit, их специалисты протестировали жгут из 100 кабелей, по которым передавалось электропитание PoE. При мощности 40 Вт (использовались две пары) нагрев составил 4?С, а при мощности 80 Вт (четыре пары) — 7,5?С. По его словам, документы TIA рекомендуют, чтобы для кабельных систем Категории 5е, 6 и 6А нагрев не превышал 10 градусов, поэтому указанные значения вполне допустимы.
 

10 ЛЕТ, 25 ВТ

Проектируя новую кабельную инфраструктуру для своего офиса в Венрай, представители Xerox выдвинули ряд требований и пожеланий. Среди них — поддержка оборудования беспроводных локальных сетей и IP-телефонии (VoIP), а также реализация современных механизмов безопасности. Кроме того, компания намеревалась перейти от традиционных ПК к тонким клиентам, что, по расчетам, должно было способствовать сокращению капитальных затрат на ИТ-оборудование и снижению расходов на администрирование. Еще одним ключевым требованием являлось обеспечение высокой степени гибкости и масштабируемости инфраструктуры, что должно гарантировать выполнение различных процедур по перемещению, добавлению и изменению оборудования (Moves, Adds, Changes, MAC) при сохранении непрерывности бизнеса. Наконец, руководство компании ставило задачу существенно снизить потребление электроэнергиии и вредные выбросы в атмосферу.

«Мы реалисты и понимаем, что 25 лет (именно таков гарантийный срок на некоторые СКС. — Прим. ред.)  инфокоммуникационная инфраструктура «проживает» редко. Но мы хотели быть твердо уверены, что наша новая инфраструктура будет обладать достаточной производительностью и надежностью, чтобы гарантированно прослужить не менее 10 лет. При этом целевой цикл смены активного оборудования был определен в пять лет. Это позволит существенно снизить расходы на ИТ», — говорит Виль ван де Пэш, менеджер по техническим сервисам Xerox Manufacturing.
 
Для реализации новой ИТ-инфраструктуры заказчик выбрал технические решения Panduit (физическая инфраструктура), Cisco (конвергентное IP-решение) и Citrix (решение для тонких клиентов Virtual Desktop Infrastructure, VDI). Для подачи электропитания на рабочие места используются промежуточные инжекторы (midspan) DPoE компании Panduit, которые способны обеспечить мощность до 32 Вт на порт и потому без проблем предоставляют запрошенную специалистами Xerox мощность 25 Вт (на каждое рабочее место). Это более чем достаточно для электропитания тонкого клиента, работающего на базе миниатюрного компьютера производства Chip PC, и IP-телефона Cisco. Первый потребляет около 3,5 Вт, второй — 7 Вт.
 
Для горизонтальной проводки была выбрана СКС Категории 6. В Европе в новых офисных инсталляциях почти совсем не применяется столь популярная в России Категория 5е. Считается, что она гораздо менее защищена от помех и не позволяет гарантированно обеспечить гигабитные скорости, особенно при использовании совместно с технологией PoE+. Хотя для решений VDI скорость 1 Гбит/с не требуется (каналов по 100 Мбит/с вполне достаточно), с учетом будущих модернизаций целесообразно ориентироваться на гигабитные скорости. На магистрали, как и положено, применяются оптические кабели, из которых сформировано полностью резервированное ядро.
 

Александр Андреев обращает внимание и на то, что кабель более высокой категории меньше нагревается при подаче по нему электропитания с заданной силой тока. Скажем, нагрев кабеля Категории 6А значительно меньше, чем кабеля Категории 5е, при прочих равных условиях. Некоторые современные кабели Категории 6А могут работать при повышенной температуре (вплоть до 75?С) практически без изменения рабочих характеристик. Поэтому, если требуется передача большой мощности, чем выше категория или класс кабельной системы — тем лучше.

МОНИТОР — «УЗКОЕ» МЕСТО

На момент проектирования новой инфраструктуры на рынке уже имелись «зеленые» мониторы с энергопотреблением около 15 Вт, что позволяло «вписаться» в заданные 25 Вт на рабочее место (см. Рисунок 1).  Однако по другим параметрам — слишком высокая стоимость и/или небольшая диагональ — они не устроили заказчика. Поэтому на первом этапе использовались имеющиеся в компании мониторы, которые включались в существующую силовую сеть. Однако специалистам Xerox, как и всем другим участникам проекта, было понятно, что появление подходящих для интеграции в инфраструктуру PoE мониторов — лишь вопрос времени.
 
Рисунок 1. Один из вариантов оборудования рабочего места в офисе Xerox (г. Венрай, Голландия).
 
 
Определенную проблему представляла и реализация самой схемы подключения мониторов (не являющихся устройствами PoE) к «силовому» порту Ethernet. В качестве одного из вариантов был протестирован сплиттер компании Phihong, который «выделяет» часть мощности для подачи на устройства, не поддерживающие технологию PoE. Оставшаяся мощность, вместе с данными, направляется на конечное оборудование PoE (см. Рисунок 2). Решения Phihong являются нестандартными — вместе со сплиттерами должны использоваться инжекторы Phihong, которые, к слову, способны подавать потребителю до 100 Вт. Именно отсутствие совместимости с инфраструктурным оборудованием PoE других вендоров — главный недостаток этого варианта.
 
Рисунок 2. Один из вариантов подачи электропитания по сети PoE  на устройства, не поддерживающие технологию PoE.
 
 
Xerox рассчитывает оснастить рабочие места своего офиса мониторами нового поколения, которые характеризуются низким энергопотреблением, да еще и совмещены с тонким клиентом. Пример такого решения — продукт Zero Client DZ22-2 компании Fujitsu. На момент написания статьи (декабрь 2010 года) объявлено о поддержке им гипервизоров VMware ESX(i) и Microsoft Hyper-V, к январю 2011 года обещана реализация поддержки технологии Citrix Xen Desktop. Монитор имеет диагональ 22 дюйма и разрешение до 1680x1050 пикселей. Встроенный порт RJ45 10/100/1000 Мбит/с поддерживает технологию PoE, а потому Zero Client DZ22-2 можно подключать напрямую к развернутой инфраструктуре без какой-либо ее модернизации.
 
Мощность, потребляемая устройством Zero Client DZ22-2 при максимальной яркости монитора, составляет 32 Вт. Это несколько превышает целевой уровень, который составляет 25 Вт на рабочее место, однако  сетевая инфраструктура вполне позволяет реализовать электропитание такого устройства «силами» PoE. Ижекторы DPoE компании Panduit позволяют увеличить подаваемую мощность до 32 Вт — IP-телефон при этом можно подключить ко второй линии, которая подведена к каждому рабочему месту. Наконец, можно вместо аппаратного использовать программный IP-телефон (софтфон) или не устанавливать яркость монитора на максимум.
 
Главное, что развернутая физическая инфраструктура с поддержкой PoE позволяет реализовывать различные варианты компоновки рабочих мест, а при установке новейших моделей мониторов отказаться от использования силовой проводки на рабочих местах, оставив ее только там, где требуется подключение более мощных потребителей: принтеров или бытовой техники (пылесосов, микроволновых печей и пр.).
 
Как отмечает Виль ван де Пэш, благодаря реализации новой вычислительной среды на базе тонких клиентов электропотребление снизилось примерно в шесть раз — если принять, что типичная рабочая станция и телефон потребляют вместе около 150 Вт. Он обращает внимание и на то, что традиционная рабочая станция, находясь в режиме ожидания (а это около 80% всего времени), потребляет около 10 Вт, тогда как системы, питание на которые подается по технологии PoE, в режиме ожидания не потребляют ни ватта.
 
Несложные расчеты показывают, что, добившись снижения уровня энергопотребления до 25 Вт на рабочее место, компания сможет в год экономить около 290 кВт*ч на каждое рабочее место. Для офиса с 1000 сотрудниками экономия составит уже 290 МВт*ч, а для глобальных корпораций, в которых трудятся десятки тысяч людей, счет пойдет уже на гигаватты.
 
Не стоит забывать и о том, что излишнюю выделяемую мощность необходимо отводить из рабочей зоны, соответственно, увеличивается нагрузка на системы кондиционирования. Этот факт, кстати, стал одной из основных причин начала модернизации сетевой инфраструктуры в компании Xerox. Как ни покажется, на первый взгляд, странным, но наличие «отопительных приборов» мощностью 150–200 Вт, уровень которой, к тому же, менялся непредсказуемо, не позволяло точно регулировать параметры климата. Сотрудники часто жаловались на слишком высокую или низкую температуру. Внедрение системы PoE уменьшило количество таких жалоб. Кроме этого, на рабочих местах стало значительно свободнее.
 
Очевидно, что получаемую экономию надо сопоставить с капитальным затратами на покупку тех же «зеленых» мониторов и прочей техники, но на этапе проектирования инфраструктуры просчитать преимущества установки средств поддержки PoE, наверное, будет полезно в любом случае.
 
Александр Барсков — ведущий редактор «Журнала сетевых решений/LAN». С ним можно связаться по адресу: ab@lanmag.ru.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF