Популярно о PoE

Power over Ethernet

Брайан Рот, Antaira Technologies, для Automation.com

Сегодня термин Power over Ethernet (PoE) пользуется огромной популярностью, однако, не все его понимают одинаково. Есть масса разных акронимов, и разных нюансов значений в области РоЕ, которые могут легко сбить с толку даже опытных пользователей. Давайте рассмотрим основные отличия многочисленных стандартов, выходов питания, и стандартных ограничений Ethernet, а также, некоторых продвинутых функций управления, доступных для РоЕ. Несмотря на все правила наименования и некоторую путаницу, РоЕ широко распространен, благодаря тому, что он решает важную проблему и обеспечивает существенную простоту. По своей сути РоЕ очень прост: подсоедините кабель Ethernet – и он обеспечит и обмен данными и питание для устройства с функционалом РоЕ.

Power over Ethernet

Новая технология, теперь называемая РоЕ, была представлена в 2000 году Cisco, c целью уменьшения проблем с «шумом» в активно развивавшихся системах VoIP-телефонии. РоЕ быстро развивалась – к 2003 г. уже появились первые стандарты, для достижения единообразия среди продуктов различных производителей. РоЕ более интересна по сравнению со стандартными сетями Ethernet, поскольку снижает требования к количеству оборудования и проводных соединений с устройствами. Зачем вести к одному устройству и кабель Ethernet и кабель питания, если может хватить одного Ethernet?

PoE – правила именования

Для начала: термин РоЕ охватывает все устройства, использующие эту технологию, которые присутствуют на рынке. Однако, нужно учитывать, что РоЕ-устройства могут быть разделены на две больших категории. Основная – это питающие устройства или инжекторы (от англ.: Power Sourcing Equipment (PSE). Данные устройства обеспечивают питающее напряжение в кабеле Ethernet. Обычно это коммутаторы или инжекторы питания. К другой категории относятся питаемые устройства или сплиттеры (от англ.: Powered Device (PD). Это те устройства, которым необходимо получать питание по кабелю Ethernet, для того, чтобы работать. Хорошим примером будет IP-камера, IP-телефон или беспроводная точка доступа для использования под открытым небом.

Стандартизация

При выборе инжектора или сплиттера, необходимо учитывать несколько важных аспектов. Во-первых, есть два разных стандарта подачи питания по проводу Ethernet. РоЕ режим А, свойственный большинству устройств, использует проводники 1, 2, 3 и 6 для передачи питания по Ethernet-кабелю. Устройства режима В используют проводники 4, 5, 7 и 8. Во-вторых, необходимо учитывать, сколько мощности необходимо. У инжекторов питания есть несколько уровней выходной мощности. Основные уровни – стандартный и мощный, или называемый, иначе, РоЕ+.

Институт инженеров по электротехники и электронике (IEEE) использует две различных официальных категории. Стандарт IEEE 802.3af означает, что устройство не выдаст больше 15,4 Вт на каждый порт. РоЕ+ или стандарт IEEE 802.3at, означает, что каждый порт может выдать до 30 Вт. Как правило, если РоЕ-коммутатор поддерживает высокомощные устройства IEEE 802.3at, требующие до 30 Вт, то коммутатор будет автоматически опрашивать питаемые устройства, с тем, чтобы определить сколько им нужно мощности для работы, и не подать ее больше, чем требуется для устройства, рассчитанного, скажем, на 15 Вт.

Применение

Огромную пользу приносит применение устройств РоЕ в тех ситуациях, когда питание сложно организовать в месте использования – например, для камеры безопасности на краю здания, или беспроводной точки доступа. Второе мощное преимущество состоит в возможности использовать единственный источник питания даже при установке многочисленных устройств в одной локации. Это может снизить издержки проекта, благодаря уменьшению количества необходимого оборудования и проводов к источнику питания. Разумеется, нужно принимать во внимание общую потребность в мощности. Например, если пользователь соединяет три камеры IEEE 802.3af (по 15 Вт на камеру) с коммутатором, тo, ему потребуется суммарная мощность в 45 Вт плюс потребление коммутатора.

Среда

При разработке проекта всегда доступно множество разновидностей оборудования. Среди факторов, на которые необходимо обращать внимание, – температура внешней среды, в которой будет использоваться оборудование. В экстремальных условиях необходимо применять оборудование промышленного класса с расширенным диапазоном рабочих температур. Это особенно важно при использовании инжекторов, т.к. они генерируют дополнительное тепло, обеспечивая питание для “пассивных” устройств. В жаркой среде электропитание будет определяться кривой деградации выходной мощности, в которой выходная мощность устройства будет уменьшаться на процент, зависящий от внешней температуры. Пример кривой, приведенный ниже, показывает, что в экстремальных условиях потери могут достичь 60% и даже больше – из-за этого может потребоваться более мощное устройство для питания РоЕ.

расчет температуры внешней среды

Управление

Управляемые коммутаторы могут обеспечить пользователей множеством продвинутых функций, улучшающих возможности управления, производительность, безопасность и надежность сети. Все стандартные функции, которые может обеспечить управляемый коммутатор для повышения эффективности сети, вполне релевантны и для использования и внедрения РоЕ устройств. По сути дела, коммутаторы РоЕ с функциями управления, обеспечивают еще больше различных функций, которые могут быть критически важными при обеспечении оптимальной производительности сети.

IGMP

Функции управления, подобные Internet Group Management Protocol (IGMP), очень эффективны при поддержке групповых передач, как, например, при сетевом мониторинге РоЕ камер безопасности. Типичный неуправляемый коммутатор будет пытаться направить данные камеры всем устройствам, которые к ней подсоединены, создавая ненужный трафик. А вот управляемые коммутаторы с поддержкой IGMP могут использовать таблицы GDA. С их помощью определяются самые эффективные маршруты между всеми устройствами в сети, благодаря чему данные направляются только тем устройствам, которые в них нуждаются. Это уменьшает общий сетевой трафик, а значит, повышает ее относительную пропускную способность.

В примере ниже были проведены два контролируемых теста в рамках одной сети, состоящей из двух компьютеров, управляемого коммутатора и двух IP-камер. ПО для анализа пакетов использовалось для проверки количества данных, пересылаемых в течение 10 секунд. В левой таблице показаны результаты теста без включенной функции IGMP. В правой таблице показаны результаты того же теста, но уже с включенной функцией. Как мы видим, налицо огромное уменьшение количества трафика при включении этой функции: с 8500 пакетов до 62. И, чем больше сеть, тем существеннее преимущества.

два контролируемых теста в рамках одной сети

VLAN

Функции управления, такие как VLAN, используются для создания отдельных сегментов в рамках главной сети. Предотвращая доступ из одной VLAN-группы к другой, можно поддерживать различные подразделения, такие как бухгалтерия, тех. поддержка, R&D в рамках одной корпоративной сети, но без доступа к файлам «соседей». VLAN это очень гибкая вещь, и позволяет устройствам находится где угодно в сети, и соединяться с любой VLAN в ее рамках.

Другим полезным применением VLAN будет устройство PoE Wi-Fi, обеспечивающее посетителям доступ в Интернет. По соображениям безопасности не следует гостям давать доступ к главной сети для выхода в Интернет. Вместо этого лучше создать частную гостевую VLAN.

Функции управления РоЕ

Управляемые коммутаторы PoE, как правило, имеют и другие дополнительные функции, которые могут быть полезны. С их помощью, к примеру, пользователь может устанавливать или проверять точный уровень выходной мощности на каждом порту, а также, устанавливать приоритеты по питанию. Это очень полезно – иметь способность направлять питание к различным портам. Это можно делать вручную, через веб-консоль, или через инструмент автоматического пингования. С его помощью можно периодически пинговать IP-адреса, ассоциированные с одним из портов коммутатора. Если адрес не откликается после определенного количества попыток, коммутатор направит туда питание. Такая возможность очень полезна при необходимости восстановить коммуникации с нереагирующим устройством, находящимся в удаленном или труднодоступном месте.

Заключение

Основные моменты, на которые нужно обращать внимание при выборе PoE устройств: какие проводники используются для питания (Режим А или В) по Ethernet-кабелю; какой стандарт сплиттеров используется (IEEE 802.3af or 802.3at), сколько мощности должно обеспечивать питающее устройство? Знание и избегание возможных сложностей может сэкономить время и деньги. Выбор и внедрение устройств с продвинутым функционалом по управлению продемонстрирует информированность и улучшит репутацию специалиста. Кроме того, благодаря экономии расходов от использования РоЕ устройств и упрощению внедрения из-за уменьшившегося количества проводных соединений, РоЕ устройства будут распространяться все шире, и есть все основания использовать эту технологию во всех новых проектах.


Возврат к списку