¿Qué significa poder para ethnet?
POE (Power over Ethernet) se refiere a una tecnología que puede proporcionar fuente de alimentación de CC para algunos terminales basados en IP (como teléfonos IP, puntos de acceso de LAN inalámbrica AP, redes cámaras, etc.). ) sin cambiar la infraestructura de cableado Ethernet Cat.5 existente. La tecnología POE puede garantizar la seguridad del cableado estructurado existente y el funcionamiento normal de las redes existentes, y minimizar los costos.
POE también se conoce como Power over LAN (POL) o Active Ethernet, a veces llamado simplemente Power over Ethernet. Es la última especificación estándar para transmitir datos y energía simultáneamente mediante el uso de cables de transmisión Ethernet estándar existentes y manteniendo la compatibilidad con los sistemas y usuarios de Ethernet existentes. El estándar IEEE 802.3af es un nuevo estándar basado en POE que agrega estándares relacionados para el suministro de energía directa a través de cables de red a IEEE 802.3. Es una extensión del estándar Ethernet existente y el primer estándar internacional para distribución de energía.
IEEE comenzó a formular este estándar en 1999, y los primeros fabricantes participantes fueron 3Com, Intel, Powersine, Nortel, Mitel y National Semiconductor. Sin embargo, las deficiencias de esta norma siempre han restringido la expansión del mercado. Hasta junio de 2003, IEEE aprobó el estándar 802.3af, que estipula claramente la detección y el control de energía de sistemas remotos, y estipula que los enrutadores, conmutadores y concentradores proporcionan energía a teléfonos IP, sistemas de seguridad y puntos de acceso a LAN inalámbrica a través de cables Ethernet. El desarrollo de IEEE 802.3af involucró los esfuerzos de expertos de muchas empresas, lo que también permitió probar completamente el estándar.
En la Figura 1 se muestra un sistema típico de suministro de energía Ethernet. Mantenga el equipo del conmutador Ethernet en el armario de cableado y utilice un concentrador de alimentación (concentrador midspan) para proporcionar energía a los pares trenzados de la LAN. Al final del par trenzado, la energía se utiliza para alimentar teléfonos, puntos de acceso inalámbrico, cámaras y otros dispositivos. Para evitar cortes de energía, puede optar por UPS.
Figura 1 Sistema típico de suministro de energía Ethernet
Tecnologías clave de POE
Composición del sistema POE y parámetros característicos de la fuente de alimentación
Un completo El sistema POE incluye PSE, equipo de suministro de energía (PSE) y equipo de suministro de energía (PD). El dispositivo PSE es un dispositivo que suministra energía a los dispositivos cliente Ethernet y también es el administrador de todo el proceso de suministro de energía Ethernet POE. El dispositivo PD es una carga PSE que recibe energía, es decir, el dispositivo cliente del sistema POE, como teléfonos IP, cámaras de seguridad de red, AP, PDA o cargadores de teléfonos móviles y otros dispositivos Ethernet (en realidad, cualquier dispositivo con potencia inferior a Se pueden alimentar 13 W desde el conector RJ45 que recibe la fuente de alimentación correspondiente). Basados en el estándar IEEE 802.3af, establecen conexiones de información sobre la conexión, tipo de dispositivo, nivel de consumo de energía, etc. del PD del dispositivo receptor y suministran energía al PD a través de Ethernet según PSE.
Los principales parámetros característicos de potencia del sistema de alimentación estándar POE son:
El voltaje está entre 44 y 57V, siendo un valor típico de 48V.
La corriente máxima permitida es 550 mA y la corriente máxima de arranque es 500 mA.
La corriente de funcionamiento típica es de 10 ~ 350 Ma, y la corriente de detección de sobrecarga es de 350 ~ 500 Ma.
En condiciones sin carga, la corriente máxima requerida es de 5 mA.
Proporciona cinco niveles de requisitos de energía para equipos PD: 3,84 ~ 12,95 W, con un máximo de no más de 13 W.
Proceso de funcionamiento de la fuente de alimentación POE
Terminal de fuente de alimentación PSE Cuando se conectan equipos en red, el flujo de trabajo de la fuente de alimentación POE a través de Ethernet es el siguiente.
Detección: Primero, el dispositivo PSE emite un pequeño voltaje en el puerto hasta que detecta que el terminal del cable está conectado a un dispositivo terminal receptor que admite el estándar IEEE 802.3af.
Clasificación de dispositivos del lado PD: cuando se detecta un PD, el dispositivo PSE puede clasificar el dispositivo PD y evaluar el consumo de energía requerido por el dispositivo PD.
Iniciar suministro de energía: dentro de un período de tiempo configurable (generalmente menos de 15 μs), el dispositivo PSE comienza a suministrar energía al dispositivo PD desde bajo voltaje hasta que se proporcione energía de 48 V CC.
Fuente de alimentación: proporcione 48 V CC estables y confiables para los equipos PD, de modo que el consumo de energía de los equipos PD no exceda los 15,4 W
Corte de energía: si el equipo PD está desconectado de la red, PSE dejará rápidamente de proporcionar energía al PD. El dispositivo se enciende (generalmente dentro de 300 ~ 400 ms) y el proceso de detección se repite para detectar si el terminal del cable está conectado al dispositivo PD.
Al conectar cualquier dispositivo de red al PSE, el PSE primero debe detectar si el dispositivo es un PD para garantizar que no se suministre corriente a dispositivos Ethernet que no cumplan con los estándares POE, ya que esto puede causar daños. . Esta verificación se logra suministrando un pequeño voltaje con corriente limitada al cable para verificar si el otro extremo tiene la resistencia característica requerida. Solo cuando se detecta resistencia, se suministran los 48 V completos, pero la corriente aún está limitada para evitar que el dispositivo final entre en un estado de error. Como extensión del proceso de descubrimiento, PD también puede clasificar los modos de suministro de energía que requieren el PSE, lo que ayuda al PSE a proporcionar energía de manera eficiente. Una vez que el PSE comience a suministrar energía, monitoreará continuamente la entrada de corriente PD.
Cuando el consumo de corriente del PD cae por debajo del valor mínimo, como cuando el dispositivo está desconectado o el consumo de energía del dispositivo PD está sobrecargado, cortocircuitado o excede la carga de la fuente de alimentación del PSE, el PSE desconectará la fuente de alimentación. y reiniciar el proceso de detección.
Las fuentes de alimentación también pueden tener capacidades de gestión del sistema, como la aplicación del Protocolo simple de gestión de red (SNMP). Esta función puede proporcionar apagado nocturno, reinicio remoto y otras funciones.
Al estudiar el método de suministro de energía de POE, se puede ver que se deben considerar dos cuestiones clave en el proceso de suministro de energía. Una es la identificación del equipo PD y la otra es la capacidad del. UPS en el sistema.
El principio de alimentación POE a través de cables
Hay cuatro pares trenzados en el cable de red estándar de Categoría 5, pero solo dos se utilizan en 10M BASE-T y 100 MBase-T. Para... IEEE80 2.3af permite dos usos, como se muestra en la Figura 2 y la Figura 3.
Figura 2 Alimentación a través del pin inactivo
Figura 3 Alimentación a través del pin de datos
Cuando el pin inactivo se utiliza para alimentación, los pines 4 y 5 están conectados es el polo positivo y los pines 7 y 8 están conectados como polo negativo.
Cuando se alimenta el pin de datos, se agrega energía CC al punto medio del transformador de transmisión, lo que no afecta la transmisión de datos. De esta forma los pares 1 y 2 y los pares 3 y 6 pueden ser de cualquier polaridad.
La norma no permite que se apliquen simultáneamente las dos situaciones anteriores. Los equipos de suministro de energía PSE solo pueden cumplir un propósito, pero los equipos de aplicación de energía PD deben poder adaptarse a ambas situaciones al mismo tiempo. La norma estipula que la fuente de alimentación suele ser de 48V, 13W. Los equipos PD pueden proporcionar fácilmente conversión de 48 V a bajo voltaje, pero al mismo tiempo deben tener un voltaje de seguridad aislado de 1500 V.
El estándar POE también especifica cables de par trenzado sin blindaje utilizados para transmitir energía, es decir, cables de categoría 3, 5, 5e o 6. Obviamente, no se requieren cambios en la infraestructura de cable existente con la que trabaja, incluidos cables de categoría 3, 5, 5e o 6, varios cables cortos y paneles de conexión, cables de toma de corriente y hardware de conexión, etc. El estándar POE es compatible con la serie de estándares IEEE 802.3.
Dos métodos de suministro de energía de POE
El estándar POE define dos métodos de transmisión de energía CC a dispositivos compatibles con POE mediante cables de transmisión Ethernet: uno se llama "mid-span", Use pares de cables Ethernet no utilizados para transmitir alimentación de CC, y el punto final PSE correspondiente admite conmutadores, enrutadores, concentradores u otros equipos de conmutación de red Ethernet habilitados para POE. Otro método es el "final de tramo", es decir, la energía de CC se transmite simultáneamente en el cable central utilizado para la transmisión de datos, y la transmisión de energía utiliza una frecuencia diferente a la de la señal de datos de Ethernet. Midspan PSE es un dispositivo especial de administración de energía que generalmente se coloca junto con el conmutador. Dispone de dos jacks RJ45 correspondientes a cada puerto, uno conectado al switch con un cable corto y el otro conectado al dispositivo remoto. Es previsible que los tramos finales se vuelvan populares rápidamente porque la transmisión de energía y datos Ethernet utiliza pares de cables comunes, por lo que no es necesario configurar un cable especial para la transmisión de energía independiente. Este tiene solo 8 núcleos y está equipado con RJ-45 estándar. Llaman especialmente la atención los cables de enchufe.
La Figura 4 es un ejemplo de un sistema de suministro de energía POE, que consta de equipo de suministro de energía PSE, equipo alimentado PD, equipo de soporte relacionado y cables de transmisión Ethernet.
La Figura 4 es un ejemplo de un sistema de alimentación Ethernet que cumple con el estándar IEEE 802.3af.
Cuando el dispositivo PD sea compatible con el estándar POE, podrá alimentarse directamente desde el cable Ethernet a través de la toma RJ-45. Para dispositivos que no son compatibles con POE, se puede usar un convertidor de CC o un divisor de voltaje para convertir su voltaje a un voltaje compatible con POE. Estos dispositivos, a veces llamados sputterers Ethernet activos, toman el voltaje de CC del cable Ethernet y lo suministran al dispositivo PD a través de una toma de CC tradicional.
Ventajas y aplicaciones ampliadas de la tecnología POE
Las ventajas de utilizar cables Ethernet para el suministro de energía son obvias:
POE solo necesita instalar y soportar un cable, que es un espacio simple y económico, el equipo se puede mover a voluntad.
Ahorro de costes. Muchos dispositivos en vivo, como las cámaras de videovigilancia, deben instalarse en lugares donde es difícil implementar energía de CA. POE elimina la necesidad de utilizar costosas fuentes de alimentación y el tiempo dedicado a instalarlas, ahorrando tiempo y dinero.
Al igual que con la transmisión de datos, POE puede utilizar el Protocolo simple de administración de red (SNMP) para monitorear dispositivos.
El equipo terminal de fuente de alimentación POE solo alimentará el equipo que necesita fuente de alimentación. Sólo cuando el equipo que necesita fuente de alimentación esté conectado, habrá voltaje en el cable Ethernet, eliminando el riesgo de fuga de línea.
Un solo UPS puede proporcionar energía a todos los equipos relacionados durante un corte de energía.
Los usuarios pueden mezclar de forma automática y segura dispositivos POE y sin formato en la red, que se pueden almacenar con cables Ethernet existentes.
Facilita la gestión de los dispositivos de red. Porque cuando un dispositivo remoto se conecta a la red, se puede controlar, reconfigurar o restablecer de forma remota.
En WLAN, POE puede simplificar las tareas de prueba de radiofrecuencia y los puntos de acceso se pueden mover y acceder fácilmente.
Con el establecimiento del estándar IEEE 802.3af, surgirán rápidamente una gran cantidad de otras aplicaciones, incluidos puntos de acceso Bluetooth, trabajos de iluminación, impresoras de red, teléfonos IP, cámaras web, puentes inalámbricos y sistemas de seguridad para edificios. como control de acceso, lectores de tarjetas y sistemas de monitorización, etc.
Los usuarios pueden integrar nuevos equipos de energía en equipos Ethernet existentes y proporcionar energía de 48 V CC en la red existente, reduciendo el costo total de construcción de la red y protegiendo la inversión. Algunos fabricantes han sacado al mercado productos como hubs midspan con fuente de alimentación.
El núcleo de PoE es transmitir un voltaje nominal de 48 V al conjunto de PD a través de un cable Ethernet. Un teléfono IP es un dispositivo con alimentación, junto con otros dispositivos Wi-Fi, puntos de acceso Bluetooth, cámaras web, terminales minoristas, etc.
Los POT (servicios telefónicos tradicionales) transmiten una tensión nominal de 48V al teléfono del usuario a través de la central local. Esta transmisión se produce cuando descolgamos el teléfono. Pero para muchas aplicaciones PoE específicas, como VoIP, lo más importante es saber si NCPI puede admitir estos PD y si se pueden instalar correctamente, para garantizar que desempeñen un papel más importante que los POT.
Figura 1 Diseño típico de PoE
Transmisión de energía
Hay dos formas de transmitir energía a dispositivos alimentados a través de Ethernet. Una es utilizar dos pares trenzados libres en el cable, uno para cada polaridad; la otra es cambiar la polaridad a la derivación central secundaria del convertidor, donde el receptor y el transmisor se conmutan entre sí a través del aislamiento de la red.
La tensión nominal de 48V la proporciona el equipo de alimentación (PSE) de dos formas, a través del terminal PSE o del punto medio PSE. Entre ellos, el punto final PSE puede funcionar con nuevos conmutadores de red o integrarse en conmutadores de red. El PSE de tramo medio genera un voltaje nominal de 48 V a través del conmutador de red a través del PSE del punto final y generalmente se usa para actualizar redes existentes. Por lo general, esto se logra utilizando enchufes para módulos de energía y concentradores de energía.
Dependiendo del tamaño de la estructura de la red y la infraestructura relacionada, el PSE generalmente se implementa en el IDF, el marco de distribución principal o el centro de datos. Pero independientemente de la solución que se adopte, es muy importante monitorear y fortalecer el INPC de acuerdo con las necesidades reales. Además, se debe considerar cuidadosamente el IDF al implementar PoE. Las consideraciones clave incluyen la disipación térmica, el espacio físico y la necesidad de un mayor rendimiento.
Debido a que cada conexión PoE puede transmitir 15 W de potencia, los requisitos de energía en PD e IDF variarán mucho según la cantidad de puertos, desde menos de 100 W hasta 4000 W o más.
Figura 2 Diagrama de la sala de cableado con PoE
UPS y conceptos de infraestructura
La disposición del PSE en el extremo o en la mitad del tramo depende del sistema PoE en el aplicaciones críticas ¿Puedo obtener soporte de UPS? Si está agregando equipo auxiliar al IDF, es muy importante monitorear la energía disponible en el IDF y las condiciones de enfriamiento en la habitación. Cuando el estándar PoE existente estipula que cada conexión solo puede transmitir alrededor de 15 W de potencia, el nuevo estándar PoE+ está a punto de surgir, que puede aumentar el nivel de transmisión a 30 ~ 50 W, pero ejercerá una gran presión sobre las FDI.
A diferencia de IDF, MDF generalmente se considera una pequeña red o sala de computadoras, por lo que se debe priorizar la rápida actualización de la infraestructura física. Porque la carga aportada por los nuevos enrutadores centrales y conmutadores de modo redundante superará con creces la capacidad del UPS existente. Por ejemplo, es posible que el UPS no tenga suficiente tiempo de funcionamiento y que la capacidad de enfriamiento existente no pueda satisfacer las necesidades porque no está diseñado para uso PoE.
Para los centros de datos, el desafío proviene de integrar gabinetes que puedan acomodar PoE y equipos de aplicaciones relacionados, porque requieren mayor disponibilidad, redundancia y mayor duración de la batería que otros equipos.
Consideración de NCPI
Al diseñar una red PoE de alta disponibilidad, NCPI se puede considerar en términos de diferentes partes, como energía del UPS, gabinetes, refrigeración, administración y servicios.
El primero es la fuente de alimentación. Determine la carga total del IDF (marco de distribución intermedio), MDF o centro de datos que el UPS puede soportar, no solo los conmutadores de red. Luego, determine los requisitos de aplicación específicos para garantizar el funcionamiento completo de toda la red. En términos generales, el requisito típico de un sistema telefónico es poder trabajar de forma continua durante 1 a 2 horas.
El segundo es el gabinete y la PDU. El gabinete seleccionado para el interruptor debe estar ventilado, especialmente para interruptores basados en chasis pesados, se debe seleccionar un gabinete de 4 pies. En resumen, elija un gabinete que pueda soportar un UPS grande y una caja de batería según el peso y el tamaño. Los requisitos para la PDU son tener muchos enchufes o poder medir corriente. Para evitar la sobrecarga, las PDU inteligentes de medición deberían poder controlarse de forma remota a través de un navegador web.
El tercero se está enfriando. Según las necesidades, determine si la sala de cableado, el MDF y el centro de datos del usuario necesitan ventilación. También es necesario monitorear la temperatura y la humedad de IDF, MDF y centros de datos, y brindar a los usuarios alertas tempranas a través de varios métodos para evitar accidentes graves.
El cuarto es el servicio. Los usuarios deben considerar monitorear la energía/infraestructura y los servicios de acceso al desarrollar planes PoE u organizar conexiones de red. Si el usuario no tiene experiencia en instalación en interiores, deberá contratar a un profesional para la instalación.
Por último, la gestión. Actualmente, existe una tendencia a construir sistemas de autodiagnóstico, autodefensa y autocuración, y el mismo concepto se puede extender también al NCPI o capa física. De lo contrario, la seguridad se convertirá en un importante cuello de botella. Es necesario diseñar medidas de gestión completas para toda la infraestructura en lugar de dispositivos individuales para garantizar que las redes de múltiples nodos puedan tener estrategias de gestión razonables.