🎷 🐀 👩🏿‍🚒 Perguntas e respostas sobre a tecnologia PoE 💝 🧝🏿 🌈

O artigo, em um formulário popular de perguntas e respostas, fala sobre os principais pontos ao usar energia via PoE (Power over Ethernet). As diferenças entre os padrões são dadas, são fornecidas informações sobre a proteção dos dispositivos contra pulsos de sobretensão e outras coisas úteis.

O que é PoE?

PoE (Power over Ethernet) é uma tecnologia para fornecer energia a um dispositivo cliente através de um cabo de par trançado do padrão Ethernet (geralmente é usado um cabo cat.5 com conectores RJ45). O mesmo cabo é usado para transmissão de dados e para alimentar o dispositivo.

Quais dispositivos são suportados?

Como os dispositivos de energia podem ser:

interruptores
roteadores
e outros equipamentos de rede.

Como dispositivos clientes podem ser usados:

telefones com fio
filmadoras
pontos de acesso
vários sensores e outros equipamentos periféricos.

Existem também dispositivos para integração com equipamentos que não suportam
PoE

Para que é isso?

Como escreveu o poeta Vladimir Mayakovsky: "Se as estrelas brilham, alguém precisa disso". A seguir, são apresentados os benefícios do uso dessa tecnologia.

Conexão de dispositivos em locais de difícil acesso

Por exemplo, no local de trabalho do usuário, apenas dois soquetes são fornecidos: para um monitor e uma unidade de sistema. Freqüentemente, esses requisitos não surgem devido a um erro no planejamento, mas são ditados pelos padrões industriais, regionais e outros de segurança de TI, segurança contra incêndio, proteção do trabalho e assim por diante.

Outro exemplo é que, se a câmera de vídeo ou ponto de acesso estiver fixada sob o teto, pode ser difícil estender o cabo de alimentação nesse local.

Escritório de nutrição

O segundo benefício é que o PoE permite controlar o dispositivo por energia, por exemplo, desconectar, ativar ou reiniciar temporariamente (se travar, atualizar ou outra necessidade).

Isso é conveniente se você precisar trabalhar remotamente ou quando os dispositivos estiverem em locais difíceis de alcançar.

Isso é especialmente útil ao trabalhar com pontos de acesso que podem estar localizados a uma distância considerável ou mesmo ocultos em algum lugar acima do teto falso.

Nota Quase todos os pontos de acesso modernos da Zyxel suportam PoE
incluindo novos modelos com suporte a Wi-Fi 6: o NWA110AX mais "econômico" e o WAX650S e WAX510D mais avançados

Figura 1. Ponto de acesso NWA110AX de banda dupla 802.11ax (Wi-Fi 6).

Simplificação de Serviço

Além da facilidade de uso, o uso do PoE permite remover a dor de cabeça em termos de compra e reparo de adaptadores de energia, fornecendo aos usuários soquetes, por exemplo, através da compra de PDUs (em outras palavras, “transfer-splitters). Menos nós - menos pontos de falha - menos chamadas para o suporte técnico.

Segurança elétrica

Quem diz isso, mas 220 volts é muito. Dói, mata. Mas 57 volts, que é o máximo para PoE, também são desagradavelmente perigosos, mas não tanto. Em algumas organizações, para que o administrador do sistema também execute o trabalho de um eletricista, é necessária permissão especial. É regulado pelos mesmos padrões industriais e regionais. E com o PoE - eles não sabiam nada desde o início. Fraqueza - é fraqueza.

Estética

Do que a equipe técnica precisa primeiro? Apenas para trabalhar. Mas alguns "camaradas" particularmente avançados também precisam ser "bonitos". Por exemplo, para que os fios "extras" não travem. Ou para que tudo tenha a mesma cor. E o PoE elimina esses condutores "extras". Inspetores de vários tipos, comissões e "chefões" são especialmente sensíveis a isso.

Quais são as desvantagens do PoE?

Maior custo do dispositivo

Na verdade, custa mais. Especialmente se você usar equipamentos mais ou menos comprovados e não confiar no "talvez", comprando "soluções baratas de NoName".

Por outro lado, o princípio “mais caro significa melhor” nem sempre funciona. Portanto, a busca por uma marca cara só faz sentido se houver requisitos adicionais (há uma lista de "equipamentos autorizados").

Porém, mesmo com o alto preço do equipamento com PoE, seu preço pode ser muito menor do que a organização, a partir do zero, de um sistema de cabo ramificado adicional para alimentar dispositivos remotos.

Queda de energia

Ao transmitir um sinal de baixa tensão através de fios finos, a eficiência, digamos, não será muito grande. Quanto mais distante do dispositivo de alimentação, menos energia elétrica restará para os consumidores de energia. O restante é gasto em fios de resistência e aquecimento. A energia local (não PoE) é mais fácil. Coloquei a fonte de alimentação na tomada "e a energia foi, foi ..."

No entanto, esses problemas com a distância podem ser resolvidos usando interruptores especiais com maior potência de sinal, por exemplo, série Zyxel [GS1300] ( https://www.zyxel.com/ru/ru/ru/products_services/Unmanaged-Switch-For-Surveillance -GS1300-Series / ) e GS1350 .

Requisitos de qualificação de pessoal

Digamos que, embora a aplicação de PoE não exija muito conhecimento, alguns detalhes
precisa dominar. As informações sobre esse assunto podem ser encontradas sem muita dificuldade, embora se uma pessoa nunca trabalhou com essa tecnologia, ela encontrará alguma fragmentação e fragmentação do material educacional.

Padrões de PoE

Para iniciantes, pode haver alguma confusão. Há 3 gerações
padrão:

A primeira geração de PoE (padrão IEEE 802.3af) fornece energia de até 15,4 W de corrente contínua para cada dispositivo conectado.

A segunda geração do padrão IEEE 802.3at, também chamada PoE +, pode fornecer até 30 watts de energia para cada dispositivo. Esse padrão é usado para alimentar consumidores mais “glutões”, por exemplo, câmeras de vigilância Pan-Tilt-Zoom (PTZ) e pontos de acesso sem fio 11n.

Para facilitar a percepção, as principais diferenças estão resumidas na tabela:

Parâmetros	PoE	PoE +
Tensão CC no dispositivo energizado	36 a 57 V (48V nominal)	42,5 a 57 V
Tensão da fonte	44 a 57 V	50 a 57 V
Fonte PoE de potência máxima	15,4 watts	30 watts
Potência máxima recebida pelo consumidor de PoE	12,95 watts	25,50 watts
Corrente máxima	350 mA	600 mA
Resistência máxima do cabo	20 ohms (para cat.3)	12,5 ohm (para cat.5)
Classes de alimentos	0-3	0-4

A terceira geração é descrita pelo padrão IEEE 802.3bt.

Os dispositivos da terceira geração de PoE podem fornecer energia de até 51 watts em um único cabo.

Nota Para alimentar dispositivos usando a tecnologia IEEE 802.3bt. todos os oito condutores de um cabo de par trançado moderno (cat. 5 e acima) estão envolvidos, enquanto nas duas primeiras gerações você pode fazer apenas quatro.

Falando em compatibilidade, os dispositivos PoE são compatíveis com versões anteriores - um dispositivo de fonte de alimentação 802.3bt mais poderoso pode ser usado para consumidores mais antigos de PoE e PoE + (802.3af e 802.3at).

Terminologia: extensão final e extensão intermediária

Extensão - um dispositivo que fornece energia desde o início do cabo
linhas

Um exemplo clássico: um comutador de telefonia IP fornece energia a uma pequena rede de telefones fixos em um escritório.

Outro exemplo é um sistema de vigilância por vídeo em um pequeno armazém em que as filmadoras recebem energia do switch via PoE

Normalmente, esses sistemas não fornecem dispositivos adicionais para amplificar o sinal de energia.

Intervalo médio - quando o dispositivo de fonte de alimentação está conectado não desde o início da linha de cabos, mas adicionalmente entre o comutador e o dispositivo final. Por exemplo, a câmera de vídeo é alimentada por um injetor, que é ligado após a troca em um gabinete intermediário.

Um pouco mais de terminologia:

PSE (Power Source Equipment) - equipamento de energia .
PD (dispositivo alimentado) - dispositivo alimentado.

O dispositivo de suprimento pode entender qual dispositivo cliente está conectado: com ou sem PoE?

Se estamos falando sobre End-span, por exemplo, sobre um switch, tudo acontece não apenas, mas de maneira muito simples. Uma fonte de energia, como um comutador com portas PoE, apenas ativa a energia para uma determinada porta se o dispositivo conectado (como um ponto de acesso) suportar a tecnologia PoE.

Como isso funciona?

No início, é realizada uma verificação: o dispositivo cliente suporta energia via PoE. Uma tensão de 2,8 a 10 volts é aplicada, a resistência de entrada é determinada. No caso em que os resultados obtidos podem ser considerados satisfatórios para a fonte de alimentação através de PoE, o dispositivo de fonte de alimentação prossegue para a próxima etapa.
O dispositivo de energia determina a energia necessária para alimentar o dispositivo do cliente, para controle subseqüente dessa energia. Dependendo do nível de consumo, os dispositivos recebem uma classe: de 0 a 4.

No entanto, quando se trata de dispositivos Mid-Span de baixo custo que são ativados após equipamentos de rede convencionais (sem PoE), nem tudo é tão bom aqui. Nesses casos, geralmente uma fonte de alimentação constante com parâmetros fixos é fornecida à linha e uma verificação do assunto: “Qual dispositivo está do outro lado da linha?” Não é executada.

E o que fazer quando você precisa conectar dispositivos sem suporte a PoE, e os soquetes para o adaptador de energia não são fornecidos?

Para tais situações, o PoE passivo é usado usando o divisor de PoE.

Nesse caso, a fonte de energia não interroga o dispositivo conectado e não coordena sua energia. A energia é simplesmente fornecida através dos condutores livres de um cabo de par trançado usando um divisor de PoE.

O divisor de PoE divide o sinal que passa através do cabo de par trançado em dados e energia (12V-24V). Assim, torna-se possível fornecer energia e integrar o dispositivo à infraestrutura existente sem o suporte a PoE. Com este método de conexão, é necessário selecionar cuidadosamente a potência da fonte de energia e de seu consumidor.

E se vice-versa? Precisa conectar um PD (dispositivo cliente com PoE) a equipamentos de rede regulares?

Para alimentar dispositivos clientes com PoE, você pode usar o injetor PoE , projetado para fornecer energia adicional ao cabo de rede.

O injetor PoE possui um conector RJ45 na entrada e um conector para conectar a uma fonte de energia. A saída é seu único conector RJ45 com PoE.

O injetor PoE recebe um sinal de rede padrão e "injeta" energia na linha para a conexão de rede, o que permite conectar um dispositivo PoE à saída.

Figura 2. Injetor Zyxel PoE PoE12-HP

Quais são os requisitos de cabo?

Para conectar quando alimentado via PoE, é usado um cabo de par trançado não inferior a cat.5e.

É importante . Os condutores devem ser de cobre, não revestidos de cobre, com pelo menos 0,51 mm de espessura (24 AWG). A resistência nos condutores não deve exceder 9,38 Ohm / 100 m.

Geralmente, na prática, é recomendável não usar cabos com mais de 75m, embora os padrões 802.3af e 802.3at falem em suporte para 100m. No caso do PoE passivo, as recomendações práticas são ainda mais pessimistas - o comprimento real do cabo para operação normal não deve exceder 60m.

No entanto, comutadores especiais, por exemplo, gerenciados pelo GS1350 Extended Range Essentials, podem suportar dispositivos a uma distância de 250m a uma velocidade de 10Mb / s.

Figura 3. Ilustração da operação do Extended Range.

O que é proteção contra sobretensão (SPD)?

Em qualquer circuito elétrico estendido, existe o risco de impulsos de curto prazo causados pelo acúmulo de carga (aumento da diferença de potencial - sobretensão) com descarga subsequente. As causas de pulsos curtos de sobretensão são apresentadas abaixo.

Um raio na vizinhança de um objeto, incluindo um pára-raios, causa um pulso elétrico e distúrbios eletromagnéticos, o que cria uma EMF induzida no cabo.
O acúmulo de eletricidade estática causada pela ionização do ar e outros fenômenos externos leva ao aparecimento de pulsos de tensão estática que podem danificar o equipamento.
Sobretensões devido à comutação e comutação de equipamentos, por exemplo, comutação de cabos de manobra em uma cruz, ativação de dispositivos de energia adicionais, ativação e desativação de uma carga poderosa, levam a transientes em circuitos elétricos com surtos repentinos de tensão de natureza pulsada, o que pode levar à falha do equipamento.

Nota Devido a várias razões: um relâmpago próximo a um objeto durante uma tempestade, bem como a ionização do ar e o acúmulo de eletricidade atmosférica antes de uma tempestade, esse tipo de proteção às vezes é chamado de "proteção contra raios". Este termo não deve ser confundido com o termo "proteção contra raios" - ou seja, com proteção contra descargas elétricas diretas.

Para evitar essas ameaças, são usados dispositivos de proteção contra sobretensão (SPDs). Existem dois tipos de proteção (SPD): a aquisição e instalação de dispositivos externos e a integração da proteção em dispositivos com PoE.

E, finalmente, a resposta para a pergunta: quais dispositivos escolher?

Seleção da fonte de alimentação

Quando eles falam sobre a escolha de um dispositivo de origem para alimentar o PoE, eles significam extensão final e, geralmente, é uma opção. O comutador é a opção mais usada, eles são usados em telefonia IP e vigilância por vídeo, e ao pendurar pontos de acesso e ao organizar todos os tipos de sensores para sistemas de segurança, controladores ACS e assim por diante.

É importante considerar vários fatores:

Compatibilidade de cima para baixo. Ou seja, um dispositivo mais moderno que suporte o mais recente padrão IEEE 802.3bt pode ser usado para conectar e alimentar dispositivos mais antigos. Mas pelo contrário - não.
A distância do PD (dispositivos alimentados). Além do comprimento, que é "aqui e agora", vale a pena pensar no futuro. Por exemplo, se o território do armazém se expandir, ou uma mudança de escritório for planejada. É melhor estabelecer uma certa margem de características "a longo prazo".
Gerenciamento de dispositivos. Além do “logon” no switch e de ligar / desligar manualmente, existem outras opções de controle, por exemplo, usando o protocolo LLDP para câmeras de vídeo.
Proteção contra sobretensão (SPD) e outros fatores prejudiciais.

O Zyxel possui comutadores que aconselham todos os requisitos acima. Estes são os modelos da nova série GS1350. Já escrevemos sobre eles anteriormente.Esta série foi originalmente posicionada como "Switches gerenciados de maneira inteligente para sistemas de vigilância por vídeo". No entanto, eles podem ser usados sem problemas em outros casos, por exemplo, para alimentar telefones, pontos de acesso e outros dispositivos com PoE.

Figura 4. Switch PoE gerenciado especializado GS1350-26HP.

Os comutadores não gerenciados da série GS1300 também são uma boa opção. Uma seleção de comutadores especializados da Zyxel pode ser vista na Figura 5.

Figura 5. Formação de switches gerenciados e não gerenciados com suporte a PoE da Zyxel.

Seleção de dispositivo do consumidor

Geralmente, ao escolher dispositivos finais, eles são guiados por suas características de consumidor, por exemplo, na qualidade da imagem ao escolher uma câmera de vídeo, no suporte aos padrões Wi-Fi na escolha de pontos de acesso e assim por diante.

No entanto, a fonte de alimentação também deixa sua marca. Faz sentido considerar os seguintes fatores:

Dispositivo econômico.
Recursos de gerenciamento.
Preço e qualidade.

Importante! Apesar da compatibilidade declarada de cima para baixo, você não deve confiar 100% nessa oportunidade. Em um bom projeto, a fonte de energia e os consumidores devem oferecer suporte a um padrão, preferencialmente o mais relevante, ter total compatibilidade, ser adquirido com o uso de novas tecnologias, por exemplo, Wi-Fi 6. Remanufaturar toda uma infraestrutura, orgulhosamente chamada de "modernização", costuma custar mais do que alguns custos adicionais na fase de implementação.