🤷🏼 🌛 ⌚️ Fragen und Antworten zur PoE-Technologie 🤲🏽 👩🏿‍🤝‍👨🏽 👨🏽‍🔬

Der Artikel in einem beliebten Frage-und-Antwort-Formular behandelt die wichtigsten Punkte bei der Verwendung von Strom über PoE (Power over Ethernet). Die Unterschiede zwischen den Standards werden angegeben, Informationen zum Schutz der Geräte vor Stoßimpulsen und zu anderen nützlichen Dingen.

Was ist PoE?

PoE (Power over Ethernet) ist eine Technologie zur Stromversorgung eines Client-Geräts über ein Twisted-Pair-Kabel nach Ethernet-Standard (normalerweise wird ein Cat.5-Kabel mit RJ45-Anschlüssen verwendet). Das gleiche Kabel wird sowohl für die Datenübertragung als auch für die Stromversorgung des Geräts verwendet.

Welche Geräte werden unterstützt?

Als Leistungsgeräte können dienen:

schaltet
Router
und andere Netzwerkgeräte.

Als Client-Geräte können verwendet werden:

schnurgebundene Telefone
Camcorder
Zugangspunkte
verschiedene Sensoren und andere Peripheriegeräte.

Es gibt auch Geräte zur Integration in Geräte, die nicht unterstützt werden
PoE

Wofür ist das?

Wie der Dichter Vladimir Mayakovsky schrieb: "Wenn die Sterne leuchten, dann braucht das jemand." Die folgenden Vorteile ergeben sich aus der Verwendung dieser Technologie.

Anschließen von Geräten an schwer zugänglichen Orten

Beispielsweise sind am Arbeitsplatz des Benutzers nur zwei Steckdosen vorgesehen: für einen Monitor und eine Systemeinheit. Oftmals entstehen solche Anforderungen nicht aufgrund eines Planungsfehlers, sondern werden von Branchen-, Regional- und anderen Standards für IT-Sicherheit, Brandschutz, Arbeitsschutz usw. vorgegeben.

Ein anderes Beispiel ist, dass es schwierig sein kann, das Netzkabel dort zu verlängern, wenn der Camcorder oder Access Point unter der Decke befestigt ist.

Ernährungsamt

Der zweite Vorteil ist, dass Sie mit PoE das Gerät über die Stromversorgung steuern können, z. B. vorübergehend trennen, aktivieren oder neu starten (wenn es hängt, aktualisiert oder anderweitig benötigt wird).

Dies ist praktisch, wenn Sie remote arbeiten müssen oder wenn sich die Geräte an schwer erreichbaren Orten befinden.

Dies ist besonders nützlich, wenn Sie mit Zugangspunkten arbeiten, die sich in beträchtlicher Entfernung oder sogar versteckt über der Zwischendecke befinden können.

Hinweis Fast alle modernen Zyxel Access Points unterstützen PoE
einschließlich neuer Modelle mit Wi-Fi 6-Unterstützung: sowohl die " preisgünstigsten " NWA110AX als auch die fortschrittlicheren WAX650S und WAX510D

Abbildung 1. Dual Band 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX Access Point.

Servicevereinfachung

Zusätzlich zur Benutzerfreundlichkeit können Sie durch die Verwendung von PoE die Kopfschmerzen beim Kauf und der Reparatur von Netzteilen beseitigen und Benutzern Steckdosen bereitstellen, z. B. durch den Kauf von PDUs (mit anderen Worten „Transfer-Splitter“). Weniger Knoten - weniger Fehlerquellen - weniger Anrufe beim technischen Support.

Elektrische Sicherheit

Wer es sagt, aber 220 Volt ist viel. Es tut weh, es tötet. Aber 57 Volt, das ist das Maximum für PoE, sind auch unangenehm gefährlich, aber nicht so sehr. In einigen Organisationen ist eine besondere Genehmigung erforderlich, damit der Systemadministrator auch die Arbeit eines Elektrikers ausführen kann. Es unterliegt den gleichen Branchen- und regionalen Standards. Und mit PoE wussten sie von Anfang an nichts. Schwäche - es ist Schwäche.

Ästhetik

Was braucht das technische Personal zuerst? Nur um zu arbeiten. Aber einige besonders fortgeschrittene „Kameraden“ brauchen es auch, um „schön“ zu sein. Zum Beispiel, damit die "extra" Drähte nicht hängen. Oder damit alles die gleiche Farbe hat. Und PoE eliminiert diese "zusätzlichen" Leiter. Inspektoren verschiedener Art, Kommissionen und die "großen Chefs" reagieren besonders empfindlich darauf.

Was sind die Nachteile von PoE?

Höhere Gerätekosten

In der Tat kostet es mehr. Vor allem, wenn Sie mehr oder weniger bewährte Geräte mitnehmen und sich nicht auf "Vielleicht" verlassen, sondern "kostengünstige NoName-Lösungen" kaufen.

Auf der anderen Seite funktioniert das Prinzip „teurer bedeutet besser“ nicht immer. Die Jagd nach einer teuren Marke ist daher nur dann sinnvoll, wenn zusätzliche Anforderungen bestehen (es gibt eine Liste der „zugelassenen Geräte“).

Aber selbst bei dem hohen Preis für Geräte mit PoE kann der Preis viel niedriger sein als bei der Neuorganisation eines zusätzlichen verzweigten Kabelsystems zur Stromversorgung von Remote-Geräten.

Stromausfall

Wenn ein Niederspannungssignal über dünne Drähte übertragen wird, ist der Wirkungsgrad beispielsweise nicht sehr hoch. Je weiter vom Versorgungsgerät entfernt, desto weniger Strom bleibt für die Verbraucher übrig. Der Rest wird für Widerstände und Heizdrähte aufgewendet. Lokale Stromversorgung (ohne PoE) ist einfacher. Ich steckte das Netzteil in die Steckdose "und die Energie ging, es ging ..."

Solche Probleme mit der Entfernung können jedoch mit speziellen Schaltern mit erhöhter Signalleistung gelöst werden, z. B. Zyxel-Serie [GS1300] ( https://www.zyxel.com/ru/ru/products_services/Unmanaged-Switch-For-Surveillance) -GS1300-Serie / ) und GS1350 .

Qualifikationsanforderungen an das Personal

Sagen wir einfach, dass die Anwendung von PoE zwar keine großen Kenntnisse erfordert, aber einige Details
muss meistern. Informationen zu diesem Thema können ohne große Schwierigkeiten gefunden werden, obwohl eine Person, die noch nie mit dieser Technologie gearbeitet hat, auf Fragmentierung und Fragmentierung von Lehrmaterial stößt.

PoE-Standards

Für Anfänger kann es zu Verwirrung kommen. Es gibt 3 Generationen
Standard:

Die erste PoE-Generation (IEEE 802.3af-Standard) liefert für jedes angeschlossene Gerät eine Leistung von bis zu 15,4 W Gleichstrom.

Der IEEE 802.3at-Standard der zweiten Generation, auch PoE + genannt, kann für jedes Gerät eine Leistung von bis zu 30 Watt liefern. Dieser Standard wird verwendet, um mehr „gefräßige“ Verbraucher mit Strom zu versorgen, z. B. PTZ-Überwachungskameras (Pan-Tilt-Zoom) und drahtlose 11n-Zugangspunkte.

Um die Wahrnehmung zu erleichtern, sind die wichtigsten Unterschiede in der Tabelle zusammengefasst:

Parameter	PoE	PoE +
Gleichspannung am versorgten Gerät	36 bis 57 V (nominal 48 V)	42,5 bis 57 V
Quellenspannung	44 bis 57 V	50 bis 57 V
PoE-Quelle mit maximaler Leistung	15,4 Watt	30 Watt
Maximale Leistung, die vom PoE-Verbraucher empfangen wird	12,95 Watt	25,50 Watt
Maximaler Strom	350 mA	600 mA
Maximaler Kabelwiderstand	20 Ohm (für Kat.3)	12,5 Ohm (für Kat.5)
Lebensmittelklassen	0-3	0-4

Die dritte Generation wird durch den Standard IEEE 802.3bt beschrieben.

Geräte der dritten PoE-Generation können mit einem einzigen Kabel eine Leistung von bis zu 51 Watt bereitstellen.

Hinweis Zur Stromversorgung von Geräten mit IEEE 802.3bt-Technologie. Alle acht Kabeladern eines modernen Twisted-Pair-Kabels (Kat. 5 und höher) sind betroffen, während Sie in den ersten beiden Generationen nur vier Kabeladern verwenden können.

Apropos Kompatibilität: PoE-Geräte sind abwärtskompatibel. Für ältere PoE- und PoE + -Konsumenten (802.3af und 802.3at) kann ein leistungsfähigeres 802.3bt-Netzteil verwendet werden.

Terminologie: End-Span und Mid-Span

End-Span - Ein Gerät, das vom Anfang des Kabels an Strom liefert
Linien.

Ein klassisches Beispiel: Ein IP-Telefonie-Switch versorgt ein kleines Netzwerk von Festnetztelefonen in einem Büro mit Strom.

Ein weiteres Beispiel ist ein Videoüberwachungssystem in einem kleinen Lager, in dem Camcorder über PoE mit Strom vom Switch versorgt werden

Typischerweise stellen solche Systeme keine zusätzlichen Vorrichtungen zum Verstärken des Leistungssignals bereit.

Mid-Span - wenn das Netzteil nicht am Anfang der Kabelstrecke angeschlossen ist, sondern zusätzlich zwischen dem Switch und dem Endgerät. Der Camcorder wird beispielsweise über einen Injektor mit Strom versorgt, der nach dem Umschalten in einem Zwischenschrank eingeschaltet wird.

Ein bisschen mehr Terminologie:

PSE (Power Source Equipment) - Leistungsausrüstung .
PD (Powered Device) - Angetriebenes Gerät.

Kann das Versorgungsgerät verstehen, welches Client-Gerät angeschlossen ist: mit oder ohne PoE?

Wenn wir über End-Span sprechen, zum Beispiel über einen Schalter, geschieht alles nicht nur, sondern sehr einfach. Eine Stromquelle, z. B. ein Switch mit PoE-Ports, aktiviert die Stromversorgung für einen bestimmten Port nur, wenn das angeschlossene Gerät (z. B. ein Access Point) die PoE-Technologie unterstützt.

Wie funktioniert es

Zu Beginn wird eine Überprüfung durchgeführt: Unterstützt das Client-Gerät die Stromversorgung über PoE? Wird eine Spannung von 2,8 bis 10 Volt angelegt, wird der Eingangswiderstand ermittelt. In dem Fall, in dem die erhaltenen Ergebnisse für die Stromversorgung über PoE als zufriedenstellend angesehen werden können, fährt die Stromversorgungseinrichtung mit dem nächsten Schritt fort.
Das Stromversorgungsgerät bestimmt die erforderliche Energie, um das Client-Gerät für die nachfolgende Steuerung dieser Energie zu versorgen. Je nach Verbrauch werden Geräte einer Klasse zugeordnet: von 0 bis 4.

Wenn es jedoch um kostengünstige Mid-Span-Geräte geht, die nach herkömmlicher Netzwerkausrüstung (ohne PoE) eingeschaltet werden, ist hier nicht alles so rosig. In solchen Fällen wird in der Regel eine konstante Stromversorgung mit festen Parametern an die Leitung geliefert und nach dem Betreff gesucht: „Welches Gerät befindet sich am anderen Ende der Leitung?“ Wird nicht ausgeführt.

Und was tun, wenn Sie Geräte ohne PoE-Unterstützung anschließen müssen und keine Anschlüsse für das Netzteil vorhanden sind?

In solchen Situationen wird passives PoE mithilfe des PoE-Splitters verwendet.

In diesem Fall fragt die Stromquelle das angeschlossene Gerät nicht ab und koordiniert seine Stromversorgung nicht. Die Stromversorgung erfolgt einfach über die freien Leiter eines Twisted-Pair-Kabels mit einem PoE-Splitter.

Der PoE-Splitter teilt das über das Twisted-Pair-Kabel kommende Signal in Daten und Strom (12V-24V) auf. Dadurch wird es möglich, das Gerät ohne PoE-Unterstützung mit Strom zu versorgen und in die vorhandene Infrastruktur zu integrieren. Bei dieser Anschlussmethode müssen Sie die Leistung der Stromquelle und des Verbrauchers sorgfältig auswählen.

Und wenn umgekehrt? Müssen Sie ein PD (Client-Gerät mit PoE) an reguläre Netzwerkgeräte anschließen?

Um Client-Geräte mit PoE zu versorgen, können Sie den PoE-Injektor verwenden , mit dem das Netzwerkkabel zusätzlich mit Strom versorgt wird.

Der PoE-Injektor verfügt über einen RJ45-Anschluss am Eingang und einen Anschluss zum Anschließen an eine Stromquelle. Der Ausgang ist der einzige RJ45-Anschluss mit PoE.

Der PoE-Injektor empfängt ein Standard-Netzwerksignal und „speist“ Strom in die Leitung für die Netzwerkverbindung ein, sodass Sie ein PoE-Gerät an den Ausgang anschließen können.

Abbildung 2. Zyxel PoE-Injektor PoE12-HP

Was sind die Kabelanforderungen?

Für die Verbindung über PoE wird ein Twisted-Pair-Kabel verwendet, das nicht niedriger als Kat.5e ist.

Es ist wichtig . Die Leiter müssen aus Kupfer und nicht verkupfert sein und eine Dicke von mindestens 0,51 mm (24 AWG) haben. Der Leiterwiderstand sollte 9,38 Ohm / 100 m nicht überschreiten.

In der Praxis wird normalerweise empfohlen, keine Kabel mit einer Länge von mehr als 75 m zu verwenden, obwohl die Standards 802.3af und 802.3at von einer Unterstützung von 100 m sprechen. Bei passivem PoE sind die praktischen Empfehlungen noch pessimistischer - die tatsächliche Kabellänge für den normalen Betrieb sollte 60 m nicht überschreiten.

Spezielle Switches, die beispielsweise vom GS1350 Extended Range Essentials verwaltet werden, können Geräte in einer Entfernung von 250 m mit einer Geschwindigkeit von 10 Mbit / s unterstützen.

Abbildung 3. Funktionsweise von Extended Range.

Was ist Überspannungsschutz (SPD)?

In jedem erweiterten Stromkreis besteht die Gefahr von kurzzeitigen Impulsen, die durch Ladungsansammlung (Erhöhung der Potentialdifferenz - Überspannung) mit anschließender Entladung verursacht werden. Die Ursachen für kurze Überspannungsimpulse sind nachfolgend aufgeführt.

Ein Blitzschlag in der Nähe eines Objekts, einschließlich eines Blitzableiters, verursacht einen elektrischen Impuls und eine elektromagnetische Störung, die eine induzierte EMF im Kabel erzeugt.
Die Ansammlung statischer Elektrizität, die durch Ionisierung der Luft und andere äußere Phänomene verursacht wird, führt zum Auftreten von Impulsen statischer Spannung, die das Gerät beschädigen können.
Überspannungen durch das Schalten und Schalten von Geräten, z. B. das Schalten von Patchkabeln in einer Kreuzung, das Einschalten zusätzlicher Stromversorgungsgeräte, das Ein- und Ausschalten einer leistungsstarken Last, führen in Stromkreisen zu Transienten mit plötzlichen Spannungsstößen gepulster Art, die zum Ausfall von Geräten führen können.

Hinweis Aus einer Reihe von Gründen: Blitzschlag in der Nähe eines Objekts während eines Gewitters sowie Ionisierung der Luft und Ansammlung von atmosphärischer Elektrizität vor einem Gewitter wird diese Art von Schutz manchmal als "Blitzschutz" bezeichnet. Dieser Begriff darf nicht mit dem Begriff "Blitzschutz" verwechselt werden - also mit dem Schutz vor direktem Blitzeinschlag.

Um solchen Bedrohungen vorzubeugen, werden Überspannungsschutzgeräte (SPDs) eingesetzt. Es gibt zwei Arten von Schutz (SPD): die Erfassung und Installation externer Geräte und die Integration des Schutzes in Geräte mit PoE.

Und zum Schluss die Antwort auf die Frage: Welche Geräte sollen ausgewählt werden?

Netzteilauswahl

Wenn sie über die Auswahl eines Quellgeräts zur Stromversorgung von PoE sprechen, meinen sie die End-Span, und normalerweise ist es ein Switch. Der Switch ist die am häufigsten verwendete Option. Er wird in der IP-Telefonie und Videoüberwachung sowie beim Aufhängen von Zugriffspunkten und beim Anordnen aller Arten von Sensoren für Sicherheitssysteme, ACS-Controller usw. verwendet.

Es ist wichtig, mehrere Faktoren zu berücksichtigen:

Top-Down-Kompatibilität. Mit einem moderneren Gerät, das den neuesten IEEE 802.3bt-Standard unterstützt, können ältere Geräte angeschlossen und mit Strom versorgt werden. Aber im Gegenteil - nein.
Die Ferne von PD (Powered Devices). Neben der Länge, die "hier und jetzt" ist, lohnt es sich, über die Zukunft nachzudenken. Zum Beispiel, wenn das Lagergebiet erweitert wird oder ein Büroumzug geplant ist. Es ist besser, „auf lange Sicht“ eine gewisse Bandbreite an Merkmalen festzulegen.
Geräteverwaltung. Neben dem Anmelden am Switch und dem manuellen Ein- und Ausschalten gibt es weitere Steuerungsoptionen, z. B. über das LLDP-Protokoll für Videokameras.
Überspannungsschutz (SPD) und andere schädliche Faktoren.

Zyxel verfügt über Switches, die alle oben genannten Anforderungen erfüllen. Dies sind die Modelle der neuen GS1350-Serie. Wir haben bereits früher darüber geschrieben. Diese Serie wurde ursprünglich als "Smart-Managed-Switches für Videoüberwachungssysteme" positioniert . Sie können jedoch problemlos für andere Fälle verwendet werden, z.

Abbildung 4. Spezialisierter verwalteter PoE-Switch GS1350-26HP.

Nicht verwaltete Switches der GS1300- Serie sind ebenfalls eine gute Wahl. Eine Auswahl spezieller Switches von Zyxel ist in Abbildung 5 zu sehen.

Abbildung 5. Aufstellung der verwalteten und nicht verwalteten Switches mit PoE-Unterstützung von Zyxel.

Auswahl der Consumer-Geräte

Bei der Auswahl von Endgeräten werden sie in der Regel von ihren Verbrauchereigenschaften geleitet, z. B. von der Bildqualität bei der Auswahl einer Videokamera, der Unterstützung von Wi-Fi-Standards bei der Auswahl von Zugriffspunkten usw.

Aber auch das Netzteil hinterlässt Spuren. Es ist sinnvoll, folgende Faktoren zu berücksichtigen:

Kostengünstiges Gerät.
Verwaltungsfunktionen.
Preis und Qualität.

Wichtig! Trotz der erklärten Kompatibilität von oben nach unten sollten Sie sich nicht zu 100% auf diese Möglichkeit verlassen. In einem guten Projekt müssen die Stromquelle und die Verbraucher einen Standard unterstützen, vorzugsweise den relevantesten, die vollständige Kompatibilität aufweisen und mit dem Einsatz neuer Technologien, z. B. Wi-Fi 6, kompatibel sein. Das Wiederherstellen einer vollständigen Infrastruktur, die stolz als „Modernisierung“ bezeichnet wird, kostet oft mehr als einige zusätzliche Kosten in der Umsetzungsphase.