Egy kis megtáplálás ABC! Nem poén ha nincs PoE-m!

A Power over Ethernet (PoE) technológia alkalmazása töretlen sikernek örvend az elmúlt években. Ma már alig találni olyan strukturált hálózatot, amiben ne lennének távtáplált eszközök. A PoE technológiát használó eszközök száma az elmúlt időszakban robbanásszerűen megnőtt, hiszen nincs szükségünk külön elektromos kábelezésre, aljzatokra, tápegységre, továbbá a PoE által használt alacsonyabb feszültségnek köszönhetően egyszerűbb érintésvédelmi és biztonságtechnikai szabályok vonatkoznak rá.

Forrás: Equicom Kft

A PoE lánc három fő részből épül fel

  • Tápegység oldal (PSE: Power Sourcing Equipment). Az adatátvitel mellett biztosítja a tápfeszültséget is. Ezt a funkciót az esetek túlnyomó részében az aktív eszközök (switch-ek) látják el, így háttérbe szorulnak a hagyományos PoE feladók (midspan injector).
  • Kábelezés. A PoE-ra vonatkozó IEEE szabványok két és négy érpáras rendszereket különböztetnek meg.
  • Távtáplált eszköz (PD: Powered Device). A végponton használt távtáplálást igénylő fogyasztók, mint pl.: VoIP telefon, kamera, Wi-Fi AP.

Az IEEE szabványnak megfelelő PoE implementációban a PSE csak akkor táplálja a PD-t, ha az igényli a szükséges feszültséget! Amennyiben a PD lecsatlakozik, a PSE rövid időn belül lekapcsolja a táplálást. A PoE biztonságosabb, mint a hagyományos elektromos aljzat, arról nem is beszélve, hogy a PoE által használt feszültség mindössze 43–57 VDC.

Az első PoE szabvány 2003-ban jelent meg 802.af néven és 15,4 W teljesítményre volt képes két érpáron. A 2005-ben megjelent 802.3at vagy más néven „PoE+” már 30 W-ot tudott. A Cisco kifejlesztette a saját PoE verzióját Cisco Universal PoE (UPoE) néven akár 60 W teljesítménnyel a PSE oldalon. 2018 szeptemberében pedig az IEEE elfogadta a 802.3bt szabványt, aminek a maximális teljesítménye PSE oldalon már 90 W is lehet.

PoE osztályok, típusok és szabványok

A PoE telepítés 3 fő lépésből áll

1. Eszközök kiválasztása

A PoE felhasználásban rejlő lehetőségeket árnyalja az, hogy a szabványosítás nem történt meg időben. A PoE nem regisztrált márkanév, így az elnevezést bármelyik gyártó feltüntetheti a termékein. A három elfogadott IEEE szabvány a 802.3af, a 802.3at és a 802.3bt. Ezek a szabványok 8 különböző osztályt (teljesítményszintet) definiálnak négy különböző típusban: Type 1 és Type 2 2 érpár, valamint Type 3 és Type 4 4 érpár használata mellett. Különböző gyártók egyéb hangzatos elnevezéseket is bevezettek, mint például a PoE+ és PoE++ vagy az UPoE. Ezeknek hiába van a 802.3 szabványban megfelelő osztálya, a nem egyértelmű megnevezés és jelölés a felhasználókat könnyen összezavarja, nem beszélve azokról a megoldásokról, amikhez nem tartozik szabvány. Ide sorolható a passzív PoE, ami a PD-vel történő egyeztetés nélkül mindig biztosítja a tápfeszültséget, ezzel veszélyeztetve azokat az eszközeinket, amelyek nem rendelkeznek ilyen jellegű védelemmel, mint például egy laptop hálózati interfésze. A rengeteg lehetőségnek köszönhetően egy kezdő technikus könnyen zavarba jöhet, ha nem tudja, milyen PoE megoldással áll szemben.

Ethernet szövetség hitelesítő program

Ezt az állapotot felismerte a gyártók 90%-át magában foglaló Ethernet szövetség. Bejelentett egy hitelesítő programot. A program célja az eszközökön lévő jelölések egységesítése, továbbá a különböző gyártói eszközök kompatibilitásának biztosítása. A program pontosan meghatározza, hogyan kell együttműködni a IEEE-802.3 szabványnak megfelelő PoE-s eszköznek egymással és hogyan kell jelölni a típust (PD vagy PSE) és PoE osztályt.

A távtáplálandó eszköz (PD) Class 1-es teljesítményt vár el és a PoE feladó (PSE) Class 3 teljesítmény leadására képes

A fenti piktogramok alapján a felhasználók mindössze egy szám alapján el tudják dönteni, hogy egymással kompatibilis eszközöket választottak-e. Amennyiben a PSE-n lévő szám nagyobb vagy egyenlő a PD-n lévő számnál, megfelelő lesz a tápellátás.

2. Kábel kiválasztás

A PoE a csavart érpáras strukturált kábelezési rendszert használja, ezáltal olyan kábelparaméterek is fontossá váltak, amiket az adatátvitel szempontjából eddig nem kellett vizsgálnunk. Először is a kábel ellenállásának megfelelően alacsony szinten kell lennie, hiszen nagy ellenállás esetén a PSE által leadott teljesítmény lecsökken és a PD már nem kapja meg a szükséges feszültséget.

A PoE közös módusú feszültséget használ, így az átfolyó áram egyszerre használja a két vagy négy érpárat. A megfelelő működés érdekében az erek és az érpárak között is egyforma ellenállást kell biztosítani a kábelnek. A túl nagy ellenállás különbség jeltorzulást, bithibát és keret újraküldést eredményez.

Az IEEE felismerte az ellenállásmérés fontosságát, így az erek és az érpárak közötti ellenálláskülönbség mérése bekerült a 802.3 szabványba. A TIA szabványügyi hivatal hasonlóan járt el, így már az ANSI/TIA 568.2-D szabvány is tartalmazza ezeket a méréseket.

A DC ér vagy érpár ellenálláskülönbség megjelenését az alábbiak okozhatják:

  • változó kábel keresztmetszet,
  • nem megfelelő minőségű kábel,
  • fizikai sérülések (pl. törés, túl kicsi hajlítási sugár),
  • nem megfelelő kötések (betűzés vagy csatlakozó).

Az ellenálláson kívül az eszközök közötti távolságra és a környezeti hőmérsékletre is kiemelten kell figyelni. Nem ritka, hogy egy meglévő hálózat fejlesztése során a régi kábeleket felhasználva csatlakoztatjuk az eszközeinket. Amennyiben a kábelezés nem felel meg a TIA-568 szabványnak, a PoE működése is bizonytalanná válhat. A PoE feszültsége és teljesítménye a távolság növekedésével csökken. Az elfogadható teljesítményértékek a végpontra (PD) vonatkoznak, nem pedig a tápegység oldalra (PSE). A két érték között jelentős különbség is lehet. A PoE által generált hő hatványozott mértékben jelentkezik a kábelkötegben. Minél nagyobb a teljesítmény, annál nagyobb lesz a hőmérséklet. Utóbbi növekedése a beiktatási csillapítás értékét is megnöveli. Ebben az esetben a vevő oldal már nem tudja értelmezni az adó által küldött adatokat, ami hibás működéshez vezet. Ilyen esetekben használjunk magasabb kategóriájú kábelt vagy – lehetőség szerint – csökkentsük a teljes link hosszát. A hálózatépítés végén használjunk minősítő mérőműszert, például Fluke Networks DSX sorozatú kábel-analizátort, így könnyen és gyorsan tudjuk ellenőrizni sok más paraméter mellett azt is, hogy a strukturált kábelezésünk megfelel-e a PoE által támasztott fizikai követelményeknek.

3. Telepítés és üzemeltetés

Napjainkban a legtöbb hálózati eszközt már PoE-n tápláljuk, melyeknél elvárt a folyamatos üzem. Elfogadhatatlan egy nem működő VoIP telefon, de a biztonságot szavatoló kamerarendszer hibái sokkal veszélyesebbek, ezen a szinten már elengedhetetlen a megbízhatóság. Az Ethernet szövetség által javasolt jelölésekkel könnyen tudjuk ellenőrizni a PSE teljesítményt és a PD igényt, de sajnálatos módon a való életben a technikusok nem mindig kapják meg a szükséges információkat. Egy kamera bekapcsolásánál a telepítő sokszor nem kap információt a kábelezési nyomvonalról vagy a rack szekrényben lévő switch konfigurációjáról. Ezáltal még egy egyszerű feladat is időrabló lehet, ha a technikus valamilyen problémába ütközik. A Fluke Networks LinkIQ kézi műszere pontosan az ilyen típusú problémák elhárításának felgyorsítására született meg. A kézi műszert az adott végpontra csatlakoztatva pár másodperc alatt kiderítheti, hogy megfelelő-e a huzaltérkép, a PSE milyen PoE osztályt hirdet magáról és ez terhelés alatt is rendelkezésére áll-e a PD számára. A fizikai szinten túl további fontos hálózati paraméterek megjelenítésére képes, így gyorsan információt kaphat arról, hogy a végpont melyik switch portra és mekkora sebességgel (10/100/1000/10G) csatlakozik, valamint mi a végpont VLAN besorolása.

A fentiek ismeretében megállapíthatjuk, hogy a PoE jelenlétének és működésének biztosítása érdekében elengedhetetlen a megfelelő tervezés, a telepítést és beüzemelést követő mérőműszeres ellenőrzés, továbbá az aktív eszközök helyes konfigurációja.

Forrás: Liszkai János, senior rendszermérnök, vállalati hálózatok
Tamási Ákos, mérnök konzulens, vállalati hálózatok
Equicom Kft

Hozzászólások