Tápellátás a hálózatról Tápellátás Power over Ethernet-nel; Informatikai menedzsment; LANline
2020. október 15., 5:00 | Möller Norbert/on
Az erőforrások és a költségek csökkentése érdekében a gyakorlati tápellátás a Power over Ethernet segítségével ideális bizonyos alkalmazási területekre. Fontos azonban figyelembe venni néhány alapvető műszaki követelményt és kiválasztani a megfelelő kábelminőséget.
Egy vállalati hálózatban nem minden hálózat-kompatibilis eszköz igényel 230 volt feszültséget. A Power over Ethernet (PoE) használatával a kompatibilis eszközök, például a VoIP telefonok vagy az aktív hálózati alkatrészek áramellátását közvetlenül a hálózati kábelen keresztül lehet ellátni. Ez azt jelenti, hogy nincs szükség dedikált villamos vezetékre a helyiség legtávolabbi sarkaiba, csak energiát szolgáltatva például egy térfigyelő kamerához.
Felépítés és funkcionalitás
Az Etherneten keresztüli tápellátás esetén az áramátvitel ugyanazon a kábelen történik, mint a hálózati adatok. Az ellátás vagy PoE kapcsolón (endspan), vagy közbeiktatott PoE injektoron (midspan) keresztül történik. Az áramellátás az úgynevezett fantomteljesítményen keresztül vezethető be, amelyben a hálózati kábel adathordozó vezetékpárjai továbbítják az energiát. A továbbítandó áram a hálózati adatokra kerül. Egy másik változat a tartalékpár-módszer, amely a két fel nem használt huzalpárt (4/5 és 7/8) használja a 10Base-T és a 100Base-T erőátviteléhez.
PoE szabványok
2019-től a PoE specifikációnak három változata létezik: Az "IEEE 802.3af" szabvány (PoE) csak a 10Base-T és a 100Base-TX átviteli szabványokat használja. A szabvány elméletileg maximálisan 15,4 wattos tápfeszültséget biztosít kapcsolóportonként, legalább 44 és legfeljebb 57 volt közötti feszültséggel és 350 milliamper árammal. 100 méteres kábelvezetés használata esetén a gyakorlatban még mindig 12,95 watt körüli maximális elszívási kapacitás van. Ha fantomenergiával táplálják be az energiát, az áram és az adatok 1/2 és 3/6 vezetékpárokon keresztül kerülnek átvitelre. Ha viszont a pótpárok módszert alkalmazzák, akkor az adatforgalom az 1/2 és 3/6 vezetéken keresztül megy végbe, míg az áram a fel nem használt 4/5 és 7/8 vezetéken keresztül folyik. Az IEEE 802.3af szabványnak megfelelő Power over Ethernet esetén legalább egy Cat típusú kábel. 3 legyen használatban.
A PoE által táplált eszközök számának növelése és az eszközök teljesítménykövetelményeinek, például a kamera fűtésének vagy a hozzáférési pontok tartományának kielégítése érdekében az utód IEEE 802.3at (PoE +) 25,5-re növelte a maximális tápellátást. Watt kapcsoló portonként. A gyakorlati használat során bekövetkező veszteségek levonása után ebből körülbelül 21,9 watt marad a maximális elvételi kapacitás. Ezenkívül az elődhöz képest a minimális feszültség most 50 volt, az áram pedig 600 milliamper. Az IEEE 802.3at szabvány szerinti PoE alkalmas az 1000Base-T-re is, bár meg kell jegyezni, hogy a tartalékpár-módszer nem használható a Gigabit Ethernet-nél, mivel az összes rendelkezésre álló vezetékpáron továbbítják az adatokat. A PoE + működtetéséhez 5-ös kategóriájú szabványos kábelre van szükség.
Az IEEE 802.3bt (4PPoE/PoE ++) PoE szabvány jelenlegi iterációjával a kimenet további jelentős növekedést ért el 100 wattig. Négy típusra osztható.
Miután a korábbi verziókban csak két vezetékpárt használtak az áramellátáshoz, az 1. típustól eltekintve most mind a négy vezetékpárt 4PPoE-vel használják. Ennek megfelelően az energiaellátáshoz csak a fantomtáplálási módszert alkalmazzák.
PoE a gyakorlatban
1. táblázat: A PoE szabvány felosztása négy típusra.
A PoE előnyei
Sok esetben külön tápvezeték menthető a Power over Ethernet használatával. A vállalat telephelyének legtávolabbi sarkában elhelyezett térfigyelő kamerához nem szükséges külön tápkábelt vezetni. Ezenkívül a hálózaton keresztüli központosított tápellátás szükségtelenné teszi számos külső tápegység, például az IP-telefonok tápellátásának szükségességét.
A következő példa azt mutatja, hogy a PoE költségeket is megtakaríthat: Öt IP megfigyelő kamera telepítése már 500 euró megtakarítást eredményez. Bár a PoE-vel rendelkező IP-kamerák körülbelül kétszer olyan drágák, mint a hagyományos verzió, az áramellátás-csatlakozás költsége nincs. Ezenkívül a szükséges munkaidő körülbelül 50 százalékkal csökken, ami végső soron 500 euró megtakarítási potenciálban jelenik meg a PoE megoldás javára.
A felmelegedés problémája
Mivel a hálózati kábeleket általában nem külön-külön, hanem kötegekben helyezik el, a PoE használata során a kábelek hőmérsékletének emelkedése nem szabad lebecsülni. A következő elv érvényesül: minél nagyobb az erőátvitel, annál nagyobb a hőmérséklet-emelkedés. Ezenkívül a fűtött kábeleknek nagyobb a csillapítása, ami negatív hatással van a jelátvitelre. A kábelvezeték keresztmetszete nagyon fontos, mert befolyásolja többek között az egyenáramú ellenállást. Az áramtól függően növekvő elektromos teljesítmény mellett ez a vezetékellenállás biztosítja a hőveszteséggé történő energiaveszteséget.
ISO/IEC 11801
Az ISO/IEC 11801 meghatározza a kábelszakasz (állandó összeköttetés) 21 ohmos maximális egyenáramú hurokellenállását (= 2x vonali ellenállás). Ezért az épület kábelezésének megtervezésekor előírni kell a megfelelő vezetőátmérőt. Egy kötegbe helyezett kábel 0,4 milliméteres keresztmetszettel (AWG 26) lényegesen jobban felmelegszik, mint egy 0,63 milliméteres vezeték (AWG 22).
2. táblázat: A költségmegtakarítás áttekintése.
A vezeték keresztmetszetén kívül a kábel szerkezetét sem szabad elhanyagolni. Egy egyszerű árnyékolatlan sodrott érpárú kábel (UTP) további árnyékolás nélkül lényegesen jobban felmelegszik, mint egy árnyékolt sodrott érpárú kábel (STP). Az árnyékolásban lévő fém hatékonyabban oszlatja el a hulladékhőt, mint egy UTP-kábel, ami végső soron alacsonyabb hőmérsékletet eredményez a kábelben. A kábel lefektetése a hőterhelést is befolyásolja. A nyitott vagy félig nyitott kábelcsatornák előnyösnek bizonyultak. A zárt csatornák és csövek azonban kevésbé alkalmasak. Maguk a kábelek mellett nem szabad elhanyagolni a feszültségforrásokban fellépő hőveszteségeket. A pazarló hő több eszköz szállítása esetén növekszik, például amikor egy középsõ középpontot használnak egy adatszekrényben.
Következtetés