Какое напряжение в витой паре?

Сечение и диаметр витой пары

Диаметр или площадь сечения

Есть один важный момент, про который не все в курсе. В описании кабеля «витая пара» (он же UTP) и на его упаковке обычно написано 4х2х0.51. Это значит, что в кабеле 4 перевитых пары, в паре 2 жилы, диаметр каждой жилы 0.51мм. Диаметр, не сечение!

На силовых кабелях всегда написано сечение, измеряемое в квадратных миллиметрах, например, 3х1.5, 5х4 или 2х0.75. И у нас в голове уже засели типичные максимальные токи, которые могут идти по таким кабелям, например, по кабелю сечением 1.5 — 10 ампер, 2.5 — 16 ампер. И кажется, что раз у витой пары сечение 0.51мм, то уж пару ампер-то она выдержит.

Но нет! Исторически сложилось так, что у витой пары измеряется не площадь сечения, а диаметр, из-за этого, конечно, возникает дикая путаница.

Нам многих сайтах написано с ошибкой, что у витой пары значение 0.5-0.6 относится именно к сечению, а не к диаметру.

Что такое AWG

Раз уж зашёл про это разговор, то на витой паре можно встретить буквы AWG. Это американский стандарт, описывающий диаметр кабеля. Причём, чем больше цифра написана после букв AWG, тем кабель тоньше. Дикари-с. Вот простая табличка:

В этой же табличке можно видеть соотношение между диаметром жилы кабеля и площадью её сечения. При желании те же цифры можно получить по формуле S = pi * R ^ 2 (сечение = 3,14 * радиус в квадрате). Не забудьте, что радиус — это только половина диаметра.

Самый распространённый кабель — это AWG 24, диаметр каждой жилы витой пары 0.51мм, а площадь сечения всего 0.204 мм2.

Получается, что сечение жилы витой пары крайне мало, и ток, который можно передавать по ней, тоже крайне мал. В случае слаботочного питания надо искать не предельный ток, который можно передавать по витой паре, чтобы она не расплавилась, а падение напряжения в ней. То есть, нужно знать длину кабеля, ток нагрузки и удельное сопротивление, далее по закону Ома считать падение напряжения в кабеле, чтобы получить напряжение, которое придёт на питаемое устройство, пройдя по кабелю. Я рассматривал эти расчёты, когда писал про питание светодиодных лент.

Кабели для шины

Если у нас по помещениям раскинута шина CAN или Modbus или KNX, а на шине висят устройства, которые от неё питаются, то надо внимательно отнестись к выбору кабеля для шины. Если мы подключаем десяток датчиков Wirenboard на одну шину длиной до 60-70 метров, то проблем не будет, так как ток потребления небольшой и длина линии небольшая. Если мы переносим шину в какой-то промежуточный щит, в котором стоят модули, то там лучше поставить отдельный блок питания для надёжности. Ну а в общем случае можно использовать не витую пару для передачи питания, а что-то потолще. Например, КПСВЭВ 2х2х0.75 имеет честную площадь сечения каждой жилы именно 0.75мм2, то есть, в 3.7 раза больше, чем витая пара. Соответственно, падение напряжения в 3.7 раза меньше. Но и кабель сильно толще. И запасных жил меньше.

Специальные интерфейсные кабели для RS485 обычно имеют также небольшое сечение, у них диаметр жилы обычно порядка 0.6-0.8мм. Они не предназначены для питания большого количества потребителей на шине.

Специальные кабели для шины KNX обычно имеют диаметр 0.8мм.

У устройств KNX, надо заметить, потребляемый ток крайне мал, это единицы микроампер. Некоторые устройства требуют отдельного питания 24 вольта, например, большие сенсорные панели, к ним питание можно проложить отдельным кабелем типа 2х0.75.

220 вольт по витой паре

Затрону этот вопрос. Уж очень часто его задают. Даже если принять во внимание, что площадь сечения витой пары всего 0.2мм2, то по нему, казалось бы, можно передать 220 вольт на что-то совсем слабое, ватт на 100. Но нет! Вы забываете о том, что никакая витая пара не рассчитана на то, что по ней будут передавать такое напряжение. Это уже характеристика не жил кабеля, а сопротивления изоляции кабеля.

Эту характеристику надо смотреть в описании каждого конкретного кабеля. Вот витая пара 5-й категории от завода Паритет.

Максимальное напряжение — 145 вольт.

Вот кабель Lapp ETHERLINE® Cat.5e:

Так что ни о какой передаче 220 по витой паре даже не думайте. В случае крайней необходимости можно взять два разных кабеля, в каждом скрутить жилы между собой и подать по ним фазу и ноль. Полагаю, внешняя изоляция напряжение точно выдержит.

Не покупайте дешевую витую пару

Предупреждаю всех клиентов — не стоит покупать дешёвую витую пару! Совсем дешёвая — это меньше 10-12 рублей за метр. На совсем дешёвой написано CCA, это означает, что жилы сделаны не полностью сделанные из меди, а омеднённые. На медной написано CU (купрум!).

Далее смотрим на диаметр. 0.46 нежелателен, желателен 0.51. Вроде, разница небольшая, но сказывается на качестве кабеля.

Что такое некачественный кабель? Это такой, который вы подключаете в выключатель, а жила ломается. Причём, у самого выхода жилы из стены, то есть, этой жилы больше нет. Вот это самая неприятная ситуация. Рекомендуется брать кабели таких производителей как Lapp, Hyperline, Legrand, Cavel. Пусть кабель получится дорогой (рублей 50 за метр), но в ответственных стройках из-за некачественного кабеля могут возникнуть проблемы, стоимость решения которых будет гораздо выше стоимости кабеля.

Если есть возможность купить кабель в бухте не 305 метров (опять американский стандарт — 100 футов), а 500 или 1000 метров, то будет меньше обрезков.

Не надо для передачи сигналов брать кабель 6-й или даже 7-й категории (если только вам не нужна 10-гигабитная сеть), повышенная категория не означает автоматически более высокое качество.

8,399 просмотров всего, 70 просмотров сегодня

PoE для видеонаблюдения. Стандарты, параметры, схема обжатия кабеля.

Применять PoE (Power-over-Ethernet) можно там, где нежелательно проводить отдельный питающий кабель. На качество передачи данных технология PoE влияния не оказывает,

используется потенциал уровня Ethernet, то есть обычных сетевых кабелей LAN.

Какое бывает POE?

Существует 3 стандарта PoE.

PoE — IEEE 802.3af — первое поколение PoE обеспечивает до 15,4 Вт питание для каждого подключенного устройства.
PoE+ — IEEE 802.3at — этот стандарт обеспечивает до 30 В для каждого устройства. Таким образом PoE+ способен обеспечить питанием более мощные устройства, например камеры видеонаблюдения Pan-Tilt-Zoom (PTZ) и высокопроизводительные беспроводные точки доступа 11n.
IEEE 802.3bt — эта технология обеспечивает до 51 Вт по одному кабелю, в этом случае используются все четыре пары кабеля витой пары LAN.

Как работает PoE? Алгоритм подачи питания на устройство POE.

Питание подается только после согласования между потребляющим устройством и выдающим питание.
Это происходит автоматически за доли секунд. Огромное преимущество — безопасность! Например, вы взяли инжектор питания PoE и случайно подключили PoE выход в компьютер в сетевую карту. Инжектор проверит, нужно ли питание сетевой карты, сетевая карта не ответит, питание поступать не будет, ничего не сгорит (чего нельзя сказать о пассивном PoE).

1) Вначале производится проверка: является ли подключенное устройство питаемым. На него подается напряжение от 2,8 до 10 B, определяется входное сопротивление подключаемого устройства. Если параметры соответствуют требуемым, питающее устройство переходит к следующему этапу.

2) Питающее устройство определяет потребляемую мощность подключенного устройства, для последующего управления этой мощностью.

После того, как устройство классифицировано, на него подается полное напряжение 48В с фронтом нарастания не более 400 мс., и питающее устройство приступает к контролю его работы:

Если устройство будет потреблять ток менее 5 мА в течении 400 мс, то подача питания прекращается;
Если сопротивление подключенного устройства будет больше 1980 кОм в течение 400 мс, подача питания прекращается.
Если потребление тока превысит 400 мА в течение 75 мс, подача питания прекращается.

Какое напряжение POE подаёт для ip камер?

Во время тестирования устройства подаётся 3-10В. После определения устройства, на камеру идёт 48В (36-57В)

Требования к витой паре POE

Требуется четырехпарная витая пара категории не ниже cat.5e (4х2х0,5);
Витая пара должна быть медная, а не омедненная;
Толщина проводников не менее 0,51 мм (24 AWG);
сопротивление в проводниках должно быть не выше 9,38 Ом/100м (если больше, то будет большая потеря мощности).

Стандарты 802.3af и 802.3at говорят о длине витой пары для PoE равной 100м. Но на практике рекомендованная максимальная длина кабеля не должна больше 75м.

Как выбрать кабель витая пара для дома, читайте здесь: https://stroilenta.ru/vitaya-para-utp/

Распиновка кабеля POE. Как обжать кабель POE.

Если с обеих сторон сети вы устанавливаете оборудование с поддержкой стандартов 802.3af/802.3at, то тип распиновки, фактически не имеет значения, так как устройство-потребитель PoE по стандарту может работать с любой из них. Однако если речь идет о совмещении оборудования разных стандартов, это может быть важным.

Жмём прямым обжимом

Прямой порядок обжима витой пары в коннектор RJ45 по схеме 568В.

Питание по витой паре: главное о технологии Power over Ethernet

Технология PoE помогает сэкономить на проводах, подводимых к сетевому устройству, и на количестве источников питания. Работает она просто — одна и та же витая пара используется как для передачи данных, так и для энергоснабжения подключенного устройства. Впрочем, это лишь верхушка айсберга, так что давайте копнем глубже.

Технология создавалась для IP-телефонии, систем видеонаблюдения и прочего оборудования, расположенного, к примеру, в труднодоступных местах или в зоне дефицита свободных розеток.

Что это такое и какое оборудование поддерживает технологию?

В развернутом виде аббревиатура PoE выглядит как Power over Ethernet, что в дословном переводе означает «питание по сети Ethernet». Технология создана с прицелом на передачу удаленному устройству электрической энергии вкупе с данными через обычную витую пару.

На роль источников питания в таких сетях могут быть назначены коммутаторы, роутеры и другое активное сетевое оборудование. Принимающая сторона питания PoE — точки доступа, камеры видеонаблюдения, IP-телефоны, всевозможные охранные и служебные датчики. Также существуют промежуточные звенья цепочки, позволяющие связать активное оборудование PoE с устройствами, не поддерживающими технологию. Об этом ниже.

Существует три стандарта технологии PoE.

В сетях с пропускной способностью до 100 Мбит/с данные передаются только по двум парам Ethernet-кабеля. Соответственно, две оставшиеся пары остаются свободными. По ним то и налажена подача удаленного питания в простейшей схеме PoE. На деле же это не единственный вариант распиновки провода — она зависит еще и от стандарта технологии питания по сети.

Стандарты PoE

Всего существует три стандарта PoE:

IEEE 802.3af — первое поколение стандарта выдает мощность до 15.4 Вт для каждого потребителя;
IEEE 802.3at (PoE+) — обеспечивает питание мощностью до 30 Вт каждому устройству;
IEEE 802.3bt (PoE++) — организует подачу электропитания мощностью до 51 Вт на каждого. В работе при этом задействованы все восемь проводников витой пары.

Для первого стандарта IEEE 802.3af предусматривается распиновка типа А и типа В:

Тип А — передача электричества и данных налажена по жилам 1, 2, 3, 6. Жилы с порядковыми номерами 4, 5, 7, 8 не используются.
Тип В — для подачи электрического питания используются жилы 4, 5, 7, 8. Данные передаются по остальным.

Вариации схем распиновки Ethernet-провода.

Во втором стандарте IEEE 802.3at (PoE+) применяется только схема В. Наглядные отличия между стандартами PoE можно лицезреть в табличке:

Разница в поколениях стандартов технологии PoE

Характеристики	PoE	PoE+	PoE++
Напряжение постоянного тока на питаемом устройстве (В)	36-57	42.5-57	41.1-57
Напряжение, выдаваемое источником (В)	44-57	50-57	52-57
Максимальная мощность PoE-источника (Вт)	15,4	30	90
Максимальная мощность, получаемая потребителем (Вт)	12.95	25.5	71.3
Максимальный ток (мА)	350	600	960
Максимальное сопротивление кабеля (Ом)	20 (для cat.3)	12.5 (для cat.5)	12.5 (для cat.5)
Классы питания	0-3	0-4	0-8

В довесок каждому питаемому устройству присваивается определенный класс от 0 до 4 в зависимости от уровня потребляемой мощности. Это необходимо для дальнейшего управления мощностью.

Распределение питаемых устройств по классам

Класс	Вт на порт PoE	Вт на устройство
	15.4	от 0.44 до 12.95
1	4.5	от 0.44 до 3.84
2	7	от 3.84 до 6.49
3	15.4	от 6.49 до 12.95
4	30	от 12.95 до 25,5

Сетевое устройство подает питание потребителям только в том случае, если подключенное оборудование поддерживает технологию PoE. На первом этапе производится проверка питаемого устройства, в ходе чего на него подается напряжение от 2.8 до 10 B и определяется входное сопротивление. Если параметры соответствуют требуемым, питающее оборудование переходит к определению вышеупомянутых классов. После прохождения этапов определения и классификации питающее устройство подает в кабель напряжение 48 В с фронтом нарастания не быстрее 400 мс.

Физика Ethernet для самых маленьких

Что такое домен коллизий?
Сколько пар используется для Ethernet и почему?
По каким парам идет прием, а по каким передача?
Что ограничивает длину сегмента сети?
Почему кадр не может быть меньше определенной величины?

Если не знаешь ответов на эти вопросы, а читать стандарты и серьезную литературу по теме лень — прошу под кат.

Кто-то считает, что это очевидные вещи, другие скажут, что скучная и ненужная теория. Тем не менее на собеседованиях периодически можно услышать подобные вопросы. Мое мнение: о том, о чем ниже пойдет речь, нужно знать всем, кому приходится брать в руки «обжимку» 8P8C (этот разъем обычно ошибочно называют RJ-45). На академическую глубину не претендую, воздержусь от формул и таблиц, так же за бортом оставим линейное кодирование. Речь пойдет в основном о медных проводах, не об оптике, т.к. они шире распространены в быту.

Технология Ethernet описывает сразу два нижних уровня модели OSI. Физический и канальный. Дальше будем говорить только о физическом, т.е. о том, как передаются биты между двумя соседними устройствами.

Технология Ethernet — часть богатого наследия исследовательского центра Xerox PARC. Ранние версии Ethernet использовали в качестве среды передачи коаксиальный кабель, но со временем он был полностью вытеснен оптоволокном и витой парой. Однако важно понимать, что применение коаксиального кабеля во многом определило принципы работы Ethernet. Дело в том, что коаксиальный кабель — разделяемая среда передачи. Важная особенность разделяемой среды: ее могут использовать одновременно несколько интерфейсов, но передавать в каждый момент времени должен только один. С помощью коаксиального кабеля можно соединит не только 2 компьютера между собой, но и более двух, без применения активного оборудования. Такая топология называется шина. Однако если хотябы два узла на одной шине начнут одновременно передавать информацию, то их сигналы наложатся друг на друга и приемники других узлов ничего не разберут. Такая ситуация называется коллизией, а часть сети, узлы в которой конкурируют за общую среду передачи — доменом коллизий. Для того чтоб распознать коллизию, передающий узел постоянно наблюдает за сигналов в среде и если собственный передаваемый сигнал отличается от наблюдаемого — фиксируется коллизия. В этом случае все узлы перестают передавать и возобновляют передачу через случайный промежуток времени.

Диаметр коллизионного домена и минимальный размер кадра

Теперь давайте представим, что будет, если в сети, изображенной на рисунке, узлы A и С одновременно начнут передачу, но успеют ее закончить раньше, чем примут сигнал друг друга. Это возможно, при достаточно коротком передаваемом сообщении и достаточно длинном кабеле, ведь как нам известно из школьной программы, скорость распространения любых сигналов в лучшем случае составляет C=3*10 8 м/с. Т.к. каждый из передающих узлов примет встречный сигнал только после того, как уже закончит передавать свое сообщение — факт того, что произошла коллизия не будет установлен ни одним из них, а значит повторной передачи кадров не будет. Зато узел B на входе получит сумму сигналов и не сможет корректно принять ни один из них. Для того, чтоб такой ситуации не произошло необходимо ограничить размер домена коллизий и минимальный размер кадра. Не трудно догадаться, что эти величины прямо пропорциональны друг другу. В случае же если объем передаваемой информации не дотягивает до минимального кадра, то его увеличивают за счет специального поля pad, название которого можно перевести как заполнитель.

Таким образом чем больше потенциальный размер сегмента сети, тем больше накладных расходов уходит на передачу порций данных маленького размера. Разработчикам технологии Ethernet пришлось искать золотую середину между двумя этими параметрами, и минимальным размером кадра была установлена величина 64 байта.

Витая пара и дуплексный режим рабты

Витая пара в качестве среды передачи отличается от коаксиального кабеля тем, что может соединять только два узла и использует разделенные среды для передачи информации в разных направлениях. Одна пара используется для передачи (1,2 контакты, как правило оранжевый и бело-оранжевый провода) и одна пара для приема (3,6 контакты, как правило зеленый и бело-зеленый провода). На активном сетевом оборудовании наоборот. Не трудно заметить, что пропущена центральная пара контактов: 4, 5. Эту пару специально оставили свободной, если в ту же розетку вставить RJ11, то он займет как раз свободные контакты. Таким образом можно использовать один кабели и одну розетку, для LAN и, например, телефона. Пары в кабеле выбраны таким образом, чтоб свести к минимуму взаимное влияние сигналов друг на друга и улучшить качество связи. Провода одной пару свиты между собой для того, чтоб влияние внешних помех на оба провода в паре было примерно одинаковым.
Для соединения двух однотипных устройств, к примеру двух компьютеров, используется так называемый кроссовер-кабель(crossover), в котором одна пара соединяет контакты 1,2 одной стороны и 3,6 другой, а вторая наоборот: 3,6 контакты одной стороны и 1,2 другой. Это нужно для того, чтоб соединить приемник с передатчиком, если использовать прямой кабель, то получится приемник-приемник, передатчик-передатчик. Хотя сейчас это имеет значение только если работать с каким-то архаичным оборудованием, т.к. почти всё современное оборудование поддерживает Auto-MDIX — технология позволяющая интерфейсу автоматически определять на какой паре прием, а на какой передача.

Возникает вопрос: откуда берется ограничение на длину сегмента у Ethernet по витой паре, если нет разделяемой среды? Всё дело в том, первые сети построенные на витой паре использовали концентраторы. Концентратор (иначе говоря многовходовый повторитель) — устройство имеющее несколько портов Ethernet и транслирующее полученный пакет во все порты кроме того, с которого этот пакет пришел. Таким образом если концентратор начинал принимать сигналы сразу с двух портов, то он не знал, что транслировать в остальные порты, это была коллизия. То же касалось и первых Ethernet-сетей использующих оптику (10Base-FL).

Зачем же тогда использовать 4х-парный кабель, если из 4х пар используются только две? Резонный вопрос, и вот несколько причин для того, чтобы делать это:

4х-парный кабель механически более надежен чем 2х-парный.
4х-парный кабель не придется менять при переходе на Gigabit Ethernet или 100BaseT4, использующие уже все 4 пары
Если перебита одна пара, можно вместо нее использовать свободную и не перекладывать кабель
Возможность использовать технологию Power over ethernet

Не смотря на это на практике часто используют 2х-парный кабель, подключают сразу 2 компьютера по одному 4х-парному, либо используют свободные пары для подключения телефона.

Gigabit Ethernet

В отличии от своих предшественников Gigabit Ethernet всегда использует для передачи одновременно все 4 пары. Причем сразу в двух направлениях. Кроме того информация кодируется не двумя уровнями как обычно (0 и 1), а четырьмя (00,01,10,11). Т.е. уровень напряжения в каждый конкретный момент кодирует не один, а сразу два бита. Это сделано для того, чтоб снизить частоту модуляции с 250 МГц до 125 МГц. Кроме того добавлен пятый уровень, для создания избыточности кода. Он делает возможной коррекцию ошибок на приеме. Такой вид кодирования называется пятиуровневым импульсно-амплитудным кодированием (PAM-5). Кроме того, для того, чтоб использовать все пары одновременно для приема и передачи сетевой адаптер вычитает из общего сигнала собственный переданный сигнал, чтоб получить сигнал переданный другой стороной. Таким образом реализуется полнодуплексный режим по одному каналу.

Дальше — больше

10 Gigabit Ethernet уже во всю используется провайдерами, но в SOHO сегменте не применяется, т.к. судя по всему там вполне хватает Gigabit Ethernet. 10GBE качестве среды распространения использует одно- и многомодовое волокно, с или без уплотнением по длине волны, медные кабели с разъемом InfiniBand а так же витую пару в стандарте 10GBASE-T или IEEE 802.3an-2006.

40-гигабитный Ethernet (или 40GbE) и 100-гигабитный Ethernet (или 100GbE). Разработка этих стандартов была закончена в июле 2010 года. В настоящий момент ведущие производители сетевого оборудования, такие как Cisco, Juniper Networks и Huawei уже заняты разработкой и выпуском первых маршрутизаторов поддерживающих эти технологии.

В заключении стоит упомянуть о перспективной технологии Terabit Ethernet. Боб Меткалф, создатель предположил, что технология будет разработана к 2015 году, и так же сказал:

Чтобы реализовать Ethernet 1 ТБит/с, необходимо преодолеть множество ограничений, включая 1550-нанометровые лазеры и модуляцию с частотой 15 ГГц. Для будущей сети нужны новые схемы модуляции, а также новое оптоволокно, новые лазеры, в общем, все новое

UPD: Спасибо хабраюзеру Nickel3000, что подсказал, про то что разъем, который я всю жизнь называл RJ45 на самом деле 8P8C.
UPD2:: Спасибо пользователю Wott, что объяснил, почему используются контакты 1,2,3 и 6.

Ток по кабелю Ethernet

Power-over-LAN обеспечивает независимое питание сетевых устройств.

IP-телефоны, точки доступа беспроводных локальных сетей (Wireless Local Area Network, WLAN) и прочие сетевые компоненты до сих пор оснащаются отдельными блоками питания. При инсталляции оборудования в местах, где розетки не установлены, приходится проводить дорогостоящие работы по прокладке электропроводки, а обеспечить питанием каждый отдельно взятый компонент в аварийных ситуациях можно только путем сравнительно высоких затрат. Технология передачи электроэнергии по локальной сети (Power-over-LAN) призвана содействовать преодолению подобных трудностей и позволяет осуществлять интегрированную передачу данных, речи и электрического тока через сеть. Концепция, стоящая за этим, достаточно проста: соединенные в сеть компоненты, например точки доступа беспроводных локальных сетей (Wireless Local Area Network, WLAN), камеры Web или коммутаторы, получают ток по стандартному кабелю Ethernet. Преимуществами такого подхода являются повышенная надежность подключенных компонентов, а также снижение затрат на эксплуатацию инфраструктуры. Наряду с применением на предприятии, возможности технологии можно использовать для обеспечения доступа в Internet в самолетах, поездах или в общественных местах («горячие точки») — в аэропортах, театрах или конференц-залах. Тем самым Power-over-LAN могла бы стать универсальным стандартом электропитания для мобильных пользователей.

СТАНДАРТ IEEE802.3AF

В 1999 г. в Институте инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) была создана группа разработчиков, перед которой стояла задача стандартизации применения технологии электропитания по сетям Ethernet. Сегодня Power-over-Ethernet является самой распространенной спецификацией для передачи данных в сетях. Рабочая группа под названием 802.3af (питание DTE через MDI) была подчинена специальной группе IEEE 802.3, отвечавшей в свое время за утверждение спецификации Ethernet. Проект документа IEEE 802.3 содержит подробную информацию о разработке электропитающих компонентов Ethernet. Окончательная ратификация, правда, пока отсутствует.

Siemens, 3Com, Nortel, Avaya, Cisco, Alcatel и Mitel активно применяют Power-over-LAN и уже начали выпуск IP-телефонов с поддержкой этой технологии. Некоторые из устройств, где до сих пор используются нестандартные технологии, вскоре должны быть приведены в полное соответствие со стандартом 802.3af. Конфликты между компонентами на базе устаревших стандартов и 802.3аf-совместимыми IP-телефонами можно, таким образом, исключить. Информацию о совместимости устройств в случае смешанной эксплуатации можно получить у производителя.

В инфраструктуре локальной сети каждая из подключенных к сети систем снабжается электропитанием отдельно от остальных. Чем больше компонентов подключено к сети, тем выше будет стоимость дополнительной проводки. Более того, сетевые компоненты иной раз приходится размещать в местах, где поблизости нет ни одной розетки. Так, например, точки доступа беспроводной локальной сети часто располагаются на потолке, а камеры Web устанавливаются в большинстве случаев под специальными углами или на определенной высоте в стороне от розеток. Устройства считывания магнитных карт перед дверьми или въездом на какую-либо территорию также лишь в очень редких случаях находятся рядом с источниками питания.

Непрерывную работу оборудования обеспечивает источник бесперебойного питания (Uninterruptible Power Supply, UPS). До сих пор в подобных случаях каждый компонент обычно снабжался отдельным источником, а в качестве альтернативы инсталлировалась сеть переменного тока. Технология Power-over-LAN позволяет параллельно с сетью передачи данных сформировать топологию «точка — много точек» для подачи электрического тока. Эта конфигурация позволяет ограничиться единственной централизованной системой бесперебойного питания для всех подключенных к сети компонентов.

Технология электропитания по локальной сети позволяет одновременно передавать данные и ток, при этом целостность данных никоим образом не нарушается. Имеющиеся унаследованные системы, локально снабжаемые током компоненты Ethernet или сетевая проводка также не подвергаются опасности. Более того, для использования технологии Power-over-LAN изменение уже существующей кабельной инфраструктуры вовсе не обязательно. Все прежние компоненты Ethernet могут работать в сети наряду с системами, соответствующими новому стандарту Power-over-LAN. Это достигается благодаря интегрированному на каждом питающем порту механизму обнаружения компонентов с поддержкой Power-over-LAN, в функции которого входит однозначная классификация всех подключенных конечных устройств. Таким образом, ток получают только сетевые компоненты с аутентифицированной сигнатурой Power-over-LAN, а все остальные системы, соответственно, только данные.

Рисунок 1. Технология питания по локальной сети (Power-over-LAN) позволяет интегрировать передачу данных, речи и тока в сети Ethernet.
Нет необходимости в устройствах 1-4: 1-Отдельный ИБП, 2-Розетка, 3-Адаптер AC/DC/, 4-Электросеть;
5-Информационная розетка, 6-IP-телефон, 7-Интегрированный модуль, 8-Вспомогательное решение, 9-Коммутатор Ethernet

СМЕШАННАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОМПОНЕНТОВ POWER-OVER-LAN

Номинальное напряжение подаваемого по сети постоянного тока достигает 48 В. Сила подаваемого на каждый узел сети тока ограничена величиной 350 мА и соответствует действующему стандарту безопасности и предъявляемым к проводке требованиям. Тем самым общая потребляемая мощность тока достигает приблизительно 13 Вт и может быть измерена на каждом узле сети. При этом в расчет уже принята имеющая место утечка тока в кабеле длиной до 100 м. Беспроводные же локальные вычислительные сети и камеры Web потребляют, как правило, от 3,5 до 9 Вт.

Стандарт 802.3af предусматривает установку двух типов оборудования подачи энергии (Power Sourcing Equipment, PSE): самостоятельных (End-Span) и вспомогательных (Mid-Span). Самостоятельными продуктами являются коммутаторами Ethernet с интегрированной технологией подачи питания через локальную сеть. В случае вспомогательных компонентов речь идет в основном о концентраторах Power-over-LAN с количеством портов от шести до 24. Они устанавливаются между коммутатором Ethernet и конечными устройствами: точками доступа WLAN или Bluetooth, телефонами для передачи голоса по IP (Voice over IP, VoIP) или камерами Web. Каждый канал передачи вспомогательного устройства обладает одним портом для входа данных и комбинированным выходом RJ-45 для данных и тока.

Вспомогательные продукты служат для расширения сети без замены имеющихся коммутаторов. Кроме того, с их помощью организуют сети с небольшой плотностью портов Power-over-LAN. Такие производители, как 3Com, Avaya, Nortel, Ericsson, Powerdsine, Siemens, Mitel, NED, Proxim, Symbol, Compaq и Intermec, уже сегодня предлагают подобные продукты. Типичный вспомогательный компонент занимает не более одной единицы высоты в шкафу шириной 19? и оснащен 24 каналами, а также опционально поддержкой SNMP. При дальнейшем расширении сетей при покупке нового коммутатора следует обращать внимание на то, чтобы он соответствовал стандарту технологии питания по локальной сети 802.3af.

КОМБИНИРОВАННАЯ ПЕРЕДАЧА ТОКА И ДАННЫХ

Основная проблема в процессе разработки технологии питания через локальную сеть заключалась в значении параметров для передачи по кабелям, на основании которых определяется допустимое количество звеньев передачи между коммутатором и трансивером физического уровня подключенного конечного устройства. Кроме того, многое зависит от длины кабеля, общего количества компонентов, а также от совокупности имеющихся электромагнитных помех и ослабления сигнала.

Ограничения со стороны параметров передачи сокращали возможности по интеграции во вспомогательные компоненты линейных трансформаторов или изолирующих конденсаторов между входными и выходными разъемами каждого отдельного канала. Четыре предназначенных для передачи провода должны быть, таким образом, непосредственно соединены друг с другом. Это означает, что вспомогательные устройства могут устанавливаться только при коммуникациях на основе 10/100BaseT на базе проводки Категории 5, т. е. проводки наиболее распространенного типа.

Вспомогательные компоненты для подачи тока используют провода 4 и 5, а также 7 и 8, т. е. обе свободные пары. Для этих же целей самостоятельные устройства используют пары 1-2 и 3-6. Поэтому важно, чтобы снабжаемые током компоненты не только обладали действительной сигнатурой Power-over-LAN, но и были в состоянии принимать ток по любой комбинации пар проводов.

В самостоятельных устройствах, которые в сетевой среде применяются вместе с четырехпарными кабелями, в инфраструктурах Gigabit Ethernet для подачи питания используются две пары проводов; ток при этом подается между обеими парами «невидимо». Передача данных и тока выполняется параллельно, что препятствует возникновению взаимных помех. Токовое соединение происходит между центральными отводами магнитных катушек соответствующих линейных трансформаторов, ответственных за прием и передачу.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ЗАЩИТНЫЙ МЕХАНИЗМ

Интегрированный в каждый порт PSE автоматический механизм обнаружения обеспечивает передачу тока только тогда, когда в сети распознается питаемое устройство. В итоге администраторы и пользователи автоматически защищены от потенциальных ошибок при подключении сетевых компонентов и могут гибко комбинировать их между собой. Основной составной частью этого защитного механизма является чувствительный омметр: он настраивается таким образом, чтобы излучались по меньшей мере два неотклоняющихся импульса с очень низкой нагрузкой. Причем они имеют разное напряжение, значение которого лежит между 2,8 и 10 В. Действительная сертификация устройств состоит из сопротивления величиной 25 кОм ?5% между двумя питающими парами проводов. Питаемый компонент сконструирован так, чтобы автоматически обходить это сопротивление, подключаемое параллельно к входу преобразователя постоянного тока, если напряжение входящего тока превышает 30 В.

КАК ЗАСТАВИТЬ ИМЕЮЩИЕСЯ КОММУТАТОРЫ ПОДДЕРЖИВАТЬ POWER-OVER-LAN

Уже размещенные в сети компоненты Ethernet сравнительно нетрудно преобразовать для работы в сети Power-over-LAN. Каждый из них нужно подключить так, чтобы он работал при входном токе с напряжением от 36 до 57 В. Устройство должно обладать сигнатурой Power-over-LAN, имеющей входное сопротивление величиной 25 кОм, а при продолжительной подаче тока не потреблять мощность более 12,95 Вт.