Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

О технологии PoE без прикрас

Джоэл Коновер

Технология Power over Ethernet (PoE) обеспечивает подачу низковольтного напряжения питания по кабелю Ethernet. Если вы используете ее, то вам уже не потребуются силовые электророзетки для питания беспроводных точек доступа, IP-телефонов и устройств считывания данных с карт доступа. В придачу к этому вы получаете возможность задействовать централизованный резервный источник питания для всех устройств, получающих электропитание по кабелю ЛВС здания.

Если раньше PoE была исключительно фирменной технологией, предлагаемой компаниями Avaya, Cisco Systems, Enterasys и другими производителями сетевого оборудования, то сегодня она основана на спецификации IEEE 802.3af — первом международном стандарте на подачу электропитания на сетевые устройства. Утвержденный в прошлом году стандарт 802.3af поддерживается устройствами IP-телефонии (VoIP), беспроводных ЛВС (WLAN), системами видеонаблюдения и охраны помещений.

До настоящего времени основным приложением технологии PoE являлась IP-телефония, однако эта технология также идеально подходит для IP-видеокамер, беспроводных точек доступа и устройств считывания данных с карточек безопасности. Она позволяет запитывать множество различных устройств, включая сотовые телефоны, карманные ПК (КПК), радиотелефоны, ноутбуки и даже электробритвы, исключая безобразные “наросты” на стенах в виде различных преобразователей и трансформаторов напряжения. При этом PoE обеспечивает более высокий уровень контроля и отказоустойчивости, чем обычные системы электропитания.

Чтобы использовать технологию 802.3af PoE для обслуживания небольшой группы устройств, может оказаться достаточно установки новой интерфейсной платы или нового коммутатора с фиксированной конфигурацией. Большинство производителей оборудования планируют выпускать или уже выпускают интерфейс-ные платы и коммутаторы ЛВС с фиксированной конфигураци-ей, поддерживающие стандарт PoE. Однако, чтобы развернуть технологию PoE в масштабе всего предприятия, вам придется обновить свою сетевую инфраструктуру и, возможно, модернизировать инженерную инфраструктуру электропитания.

Полную версию данной статьи смотрите в 10-ом номере журнала за 2004 год.

Основные компоненты

Стандарт 802.3af определяет два основных типа оборудования: питающее (Power Sourcing Equipment — PSE) и питаемое (Powered Device — PD). Устройства PSE, такие, как коммутаторы Ethernet и промежуточные инжекторы электропитания (midspan power injectors), подают напряжение питания в сеть Ethernet. Устройства PD — беспроводные точки доступа, видеокамеры и т. д. — получают требуемое им электропитание из этой сети. К оборудованию PD относятся не только сетевые устройства: вообще говоря, запитываться от сети Ethernet может любое устройство, оснащенное разъемом RJ-45, включая сотовый телефон или КПК.

Оборудование PSE 802.3af обычно подает в линию напряжение, равное 48 В. Часть электроэнергии теряется при прохождении медных линий кабельной проводки Ethernet, а ее оставшаяся часть подводится к конечным устройствам. Полезная мощность, поступающая к питаемым устройствам, как правило, равна 13,95 Вт.

Как все это работает

Как уже говорилось, до утверждения стандарта 802.3af некоторые производители оборудования ЛВС использовали для подачи напряжения в кабель Ethernet фирменные инжекторы постоянного тока. Хотя этот метод и работал, некоторые инжекторы представляли реальную опасность для проводного оборудования. Например, один из протестированных нами продуктов поступил в нашу лабораторию Real-World Labs с большими желтыми наклейками, предупреждающими о подключении кабеля Ethernet к инжектору электропитания. Будучи подключенным к ПК или ноутбуку, “горячий” кабель Ethernet мог вывести из строя его сетевой интерфейс или, что еще хуже, спалить всю машину или даже привести к пожару.

К счастью, стандарт 802.3af успешно разрешил эту проблему безопасности. Оборудование PSE 802.3af обнаруживает поддерживающие технологию PoE питаемые устройства и подает напряжение только в том случае, когда к другому концу линии подключено действительно такое устройство. Если же оказывается, что на другом конце линии находится не поддерживающая этот стандарт аппаратура, то PoE-порт оборудования PSE функционирует как порт обычного коммутатора ЛВС, что исключает любую опасность для подключаемого к нему оборудования.

Подача электропитания на 802.3af-совместимое устройство может осуществляться по сигнальным витым парам (по которым передается трафик) или, в сети 10/100 Мбит/с Ethernet по двум незадействованным витым парам кабеля. Этот подход требует использования новых коммутаторов Ethernet с поддержкой стандарта 802.3af, способных подавать напряжение питания в линию связи. Альтернативный подход позволяет подавать напряжение питания, используя промежуточные инжекторы, запитывающие неиспользуемые витые пары в сети 10/100 Мбит/с (см. рисунок).

До появления стандарта 802.3af многие фирмы-производители рекомендовали использовать промежуточные инжекторы PSE, поскольку они обеспечивают подачу электропитания по кабелю Ethernet без модернизации коммутаторов ЛВС. Недостаток этого подхода — подача инжекторами напряжения только на неиспользуемые витые пары кабеля. Если же все четыре витые пары кабеля задействованы для передачи данных, то применение промежуточных инжекторов становится невозможным.

По существу, промежуточная инжекция электропитания возможна лишь в сетях 10/100 Мбит/с Ethernet. Если вы используете промежуточные устройства питания и хотите организовать каналы Gigabit Ethernet до рабочих мест, вам придется внедрять отдельную гигабитовую инфраструктуру для оборудования передачи данных.

Не волнуйтесь, не вспотеете!

Вопреки широко распространенному мнению даже сотни размещенных в аппаратной комнате портов 802.3af выделяют не так уж много тепла. Большая часть тепла выделяется потребляющими электрическую энергию устройствами. Кроме того, часть энергии рассеивается в виде тепла при прохождении через кабель Ethernet.

Конечно, применение устройств PoE способствует повышению температуры в аппаратной комнате на несколько градусов, ибо везде, где один вид электрической энергии преобразуется в другой, теряется мощность. Блоки питания преобразуют, или, точнее, “выпрямляют”, стандартное переменное сетевое напряжение силовой электросети в постоянное, необходимое для работы коммутаторов. Этот процесс преобразования энергии всегда сопровождается некоторыми ее потерями, что приводит к выделению тепла в аппаратной комнате. Однако это тепло не должно превращать вашу аппаратную в печь-гриль для жарки кур, и если такое все-таки происходит, следует оценить эффективность работы блоков питания.

Коммутаторы PoE потребляют большую по сравнению с обычными коммутаторами мощность, поскольку каждый порт PoE должен поддерживать в линии мощность, равную примерно 15 Вт. Следует иметь в виду, что в аппаратной комнате рассеивается лишь часть этой мощности, и количество выделяемого в ней тепла во многом зависит от эффективности источников питания устройств PSE.

Общее повышение мощности установленного в аппаратном шкафу оборудования является куда более актуальной проблемой, чем выделение им дополнительного тепла. Каждый порт PoE добавляет к совокупной мощности потребления, называемой энергетическим бюджетом, 15,4 Вт. Хотя эта цифра кажется незначительной, энергетический бюджет может вырасти очень даже существенно. Средний шкаф с оборудованием, обслуживающим 100 пользователей PoE, должен суммарно предоставлять всем им до 1540 Вт мощности. Прибавьте эту величину к тем 1000 Вт, которые потребляет среднестатистический коммутатор, и сделайте простой математический расчет по формуле: Мощность (Вт) = Ток (А) * Напряжение (В). В результате вы получите, что от сети напряжением 110 В 2540-Вт коммутатор потребляет ток 23 А.

Необходимость обеспечения столь большого питающего тока становится проблемой для многих аппаратных комнат, так как электропроводка типового здания рассчитана лишь на ток 15—20 А. В одном шасси современного коммутатора ЛВС может содержаться до 240—360 портов, так что для поддержки всеми портами технологии PoE ему потребуется питающий ток 35—50 А. Хотя некоторые аппаратные комнаты, возможно, оснащены несколькими 15-А или 20-А цепями электропитания, эти цепи обычно используются в целях его резервирования.

Как избежать проблем

Итак, обеспечение крупной инсталляции систем 802.af необходимым энергетическим бюджетом может стать серьезной проблемой. И существует не так уж много способов ее решения. Вы можете протянуть в свою аппаратную комнату новые силовые линии, что достаточно дорого и не всегда осуществимо, либо переместить все оборудование в центр обработки данных здания, чему могут воспрепятствовать топологические ограничения на максимальную длину кабелей Ethernet.

Еще один вариант — попытаться обойтись имеющимся у вас энергетическим бюджетом, используя устройства, которые поддерживают факультативную возможность стандарта 802.3af, именуемую “классификацией устройств по мощности потребления” (power classification). Эту возможность поддерживают, например, многие телефоны 802.3af. И наконец, последний способ решения проблемы энергетического бюджета состоит в том, чтобы задействовать для питания устройств технологию PoE наряду со стандартными настенными розетками переменного тока, снабжая электроэнергией по ЛВС Ethernet только те устройства, которые нельзя обеспечить электропитанием традиционным способом.

Если для вашей компании строится новое здание, в котором планируется развернуть инфраструктуру PoE, то следует к каждой аппаратной комнате протянуть несколько силовых линий, рассчитанных на ток 20 А. Кроме того, необходимо предусмотреть использование источника питания постоянного тока большой емкости, обладающего рядом преимуществ по сравнению с обычными розетками переменного тока. Энергию такого источника можно преобразовать в требуемое вам напряжение питания гораздо эффективнее, чем переменный ток, что даст вам более высокую электрическую мощность и меньшее количество выделяемого тепла. Применение источника постоянного тока с большим числом аккумуляторных батарей эффективно и для централизованного резервирования цепей электропитания. Это исключает необходимость установки источников бесперебойного питания (ИБП) в аппаратных комнатах, уменьшая их нагрев и сокращая затраты на оборудование.

Наличие функции “классификации по мощности” в устройствах PD позволяет им сообщать сети, какую мощность они потребляют. Эта факультативная опция стандарта 802.3af определяет четыре класса устройств PD, различающихся мощностью потребления, которая запрашивается у аппаратуры PSE. Устройство класса 0 (Class Zero; этот класс устанавливается по умолчанию) запрашивает от оборудования PSE всю генерируемую им мощность, класса 1 — не более 4 Вт, класса 2 — не более 7 Вт, класса 3 — от 7 Вт до максимума. Класс 5 зарезервирован для использования в будущем. Приведем ориентировочные значения мощности потребления различных устройств: сотовый телефон CDMA2000 — 3,6 Вт, точка доступа 802.11b — 6 Вт, трехрежимная точка доступа — 12 Вт, IP-телефон — от 7 до 10 Вт.

Технология классификации устройств по мощности потребления обеспечивает подключение к коммутатору PoE дополнительных устройств PD, что позволяет “растянуть” энергетический бюджет аппаратной комнаты на большее число устройств. Причем вовсе не обязательно, чтобы коммутатор задействовал все свои порты одновременно. Если он “не укладывается” в энергетический бюджет, то может отказаться от подачи напряжения питания на подключаемое устройство.

Функция классификации мощности позволяет коммутатору более точно распределять энергетические ресурсы (не поддерживающим эту функцию устройствам выделяются все 15,4 Вт мощности порта коммутатора). Компания Cisco пошла еще дальше: она использует протокол CDP (Cisco Discovery Protocol) для того, чтобы ее устройства могли точно запрашивать нужную им мощность после исходной подачи напряжения. Хотя подход Cisco является фирменным, при том же самом энергетическом бюджете он способен обеспечивать электропитанием большее число устройств — немаловажное преимущество для компаний с ограниченным энергетическим бюджетом.

Независимо от того, какой подход вы используете — основанный на стандарте 802.af или какой-либо фирменный (например, компании Cisco), — технология классификации мощности позволяет увеличить число питаемых устройств, подключенных к одному и тому же коммутатору. Однако вся беда в том, что функцию классификации мощности поддерживают далеко не все устройства PSE и PD.

Плюсы и минусы

Технология PoE позволяет упро-стить инфраструктуру беспроводной ЛВС, систем IP-телефонии и охраны помещений. Кроме того, она дает возможность сконцентрировать системы электропитания оборудования в информационном центре, обеспечивая централизованное распределение электропитания и его резервирование. Это важно для обеспечения постоянной доступности критически важных приложений, таких, как системы передачи речи и охраны зданий.

Но внедрение данной технологии может повлечь за собой не только покупку новых коммутаторов, но и серьезные вложения в инфраструктуру электропитания оборудования. Планируя строительство нового здания, предусмотрите инвестиции в такие необходимые для PoE-систем средства, как источник постоянного тока или мощная инфраструктура переменного тока. Если вы модернизируете систему электропитания с целью реализации технологии PoE, убедитесь в том, что хорошо понимаете возможности и ограничения выбранного решения PoE. Если же переоснащение вашей нынешней инфраструктуры электропитания не представляется возможным, решите, какие оконечные устройства действительно нуждаются в подаче электропитания по кабелям Ethernet, а какие могут получать питание как раньше — от обычных розеток переменного тока..





  
10 '2004
СОДЕРЖАНИЕ

бизнес

• Управление уровнями обслуживания клиентов call-центра

• Реальное производство в Голуэе

• "Коготь азиатского тигра"

инфраструктура

• Все многообразие беспроводных устройств

• Беспроводные устройства: как сделать правильный выбор

• NAS для масс

• О технологии PoE без прикрас

информационные системы

• Мигрируем с SMS 2.0 на SMS 2003

сети связи

• VoIP: все дело в повышении производительности труда

• Анализ систем VoIP

кабельные системы

• СКС категории 6 для 10-Gigabit Ethernet

• Разработка стандарта 10GBase-T

защита данных

• Надоел почтовый мусор!

• Безопасность colocation-центров

новые продукты

• Универсальная система обмена сообщениями HiPath Xpressions V3.0; Новые радиостанции Motorola; Суперсота от Nortel


• Калейдоскоп



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх