Стан­дарт 802.3at повышает мощ­ность PoE

Lan - - Сетевая Инфраструктура: Питание По Ethernet - Дмит­рий Га­нь­жа, глав­ный ре­дак­тор «Жур­на­ла се­те­вых ре­ше­ний/LAN»

Стан­дарт IEEE 802.3bt был при­нят 27 сен­тяб­ря 2017 го­да и стал за­вер­ше­ни­ем мно­го­лет­них уси­лий по стан­дар­ти­за­ции бо­лее высоких уров­ней мощ­но­сти для PoE. С его при­ня­ти­ем по­да­ва­е­мая на ко­неч­ные устрой­ства мощ­ность уве­ли­чи­ва­ет­ся по­чти в шесть раз по срав­не­нию с ис­ход­ным стан­дар­том PoE и по­чти в три ра­за по срав­не­нию с PoE+, что от­кры­ва­ет но­вые воз­мож­но­сти при­ме­не­ния пи­та­ния по Ethernet.

Все боль­шее чис­ло са­мых раз­но­об­раз­ных устройств под­клю­ча­ет­ся по Ethernet: точ­ки бес­про­вод­но­го до­сту­па, IP-те­ле­фо­ны, се­те­вые ка­ме­ры ви­део­на­блю­де­ния и т. д. Воз­мож­ность по­да­чи пи­та­ния по уже про­ло­жен­ной ин­фор­ма­ци­он­ной про­вод­ке с по­мо­щью тех­но­ло­гии Power over Ethernet (PoE) повышает эко­но­ми­че­скую при­вле­ка­тель­ность и гиб­кость та­ких со­еди­не­ний.

Тех­но­ло­гия пи­та­ния по Ethernet поз­во­ля­ет ис­поль­зо­вать уже име­ю­щу­ю­ся ин­фор­ма­ци­он­ную про­вод­ку не толь­ко для пе­ре­да­чи дан­ных, но и для по­да­чи элек­тро­энер­гии на под­клю­чен­ные устрой­ства. В ре­зуль­та­те ре­а­ли­за­ции PoE по­вы­ша­ют­ся гиб­кость и эко­но­мич­ность ин­стал­ля­ций, так как устра­ня­ет­ся необ­хо­ди­мость раз­ме­ще­ния обо­ру­до­ва­ния вбли­зи име­ю­щих­ся элек­тро­ро­зе­ток и/или про­клад­ки до­пол­ни­тель­ных си­ло­вых ка­бе­лей.

При­ме­не­ние PoE поз­во­ля­ет по­вы­сить ка­че­ство и ста­биль­ность пи­та­ния ко­неч­ных устройств. Ком­му­та­то­ры Ethernet, ко­то­рые, как пра­ви­ло, вы­сту­па­ют в ка­че­стве ис­точ­ни­ков то­ка, за­щи­ща­ют­ся с по­мо­щью ИБП. Это поз­во­ля­ет под­дер­жи­вать ра­бо­ту обо­ру­до­ва­ния да­же при потере на­пря­же­ния во внеш­ней элек­тро­се­ти. Кро­ме то­го, при­ме­не­ние PoE да­ет до­пол­ни­тель­ные воз­мож­но­сти его кон­тро­ля и мо­ни­то­рин­га, в част­но­сти от­клю­че­ния для жест­кой пе­ре­за­груз­ки.

Ана­ли­ти­ки из ком­па­нии Grand View Research оце­ни­ва­ют ры­нок мик­ро­схем PoE по­чти в пол­мил­ли­ар­да дол­ла­ров — 464,8 млн дол­ла­ров в 2017 го­ду (см. рис. 1). По их про­гно­зам, еже­год­но он бу­дет рас­ти на 12,6% и к 2025 го­ду до­стиг­нет 1,22 млрд дол­ла­ров. Схо­жую циф­ру при­во­дит и ана­ли­ти­че­ское агент­ство MarketsandMarkets — бо­лее 1 млрд дол­ла­ров к 2022 го­ду. Од­на­ко ко всем про­гно­зам, как из­вест­но, на­до под­хо­дить с осто­рож­но­стью. Так, в 2015 го­ду Grand View Research оце­ни­ва­ла ры­нок в 445,3 млн дол­ла­ров и пред­ска­зы­ва­ла его рост до 3,3 млрд к 2025-му. На де­ле же при­рост ока­зал­ся незна­чи­тель­ным, а про­гноз­ные по­ка­за­те­ли бы­ли су­ще­ствен­но — по­чти в три ра­за — скор­рек­ти­ро­ва­ны в сто­ро­ну по­ни­же­ния.

Тем не ме­нее, как счи­та­ют в MarketsandMarkets, спрос на PoE бу­дет рас­ти. До­пол­ни­тель­ный сти­мул долж­но при­дать по­яв­ле­ние но­вой вер­сии стан­дар­та 802.3at с мак­си­маль­ной но­ми­наль­ной мощ­но­стью 90 Вт, что при­ве­дет к рас­ши­ре­нию при­ме­не­ния тех­но­ло­гии PoE для под­клю­че­ния ин­фор­ма­ци­он­ных и ре­клам­ных таб­ло, ор­га­ни­за­ции LEDо­све­ще­ния и дру­гих за­дач, для выполнения ко­то­рых тре­бу­ют­ся устрой­ства с вы­со­ким уров­нем энер­го­по­треб­ле­ния.

ПРЕДЫСТОРИЯ СТАН­ДАР­ТА

Стан­дарт IEEE 802.3bt был при­нят 27 сен­тяб­ря 2017 го­да и стал за­вер­ше­ни­ем мно­го­лет­них уси­лий по стан­дар­ти­за­ции бо­лее высоких уров­ней мощ­но­сти для PoE. Это уже тре­тья ре­дак­ция стан­дар­та на по­да­чу пи­та­ния по сла­бо­точ­ной про­вод­ке. Ра­бо­та над ним на­ча­лась еще в 2013 го­ду с це­лью уве­ли­че­ния мощ­но­сти, ко­то­рую ис­точ­ник (Power Sourcing Equipment, PSE) мо­жет по­да­вать по­тре­би­те­лю (Powered Device, PD) по про­вод­ке Ethernet.

По­ни­мая пре­иму­ще­ства по­да­чи боль­шей мощ­но­сти на ко­неч­ные устрой­ства, не­сколь­ко про­из­во­ди­те­лей вы­пу­сти­ли свои про­при­е­тар­ные вер­сии тех­но­ло­гии по­да­чи пи­та­ния еще до вы­хо­да стан­дар­та, при этом для по­да­чи пи­та­ния вме­сто двух пар в них ис­поль­зо­ва­лось че­ты­ре. Наи­боль­шую из­вест­ность по­лу­чи­ла, по­жа­луй, тех­но­ло­гия уни­вер­саль­но­го пи­та­ния по Ethernet (Universal Power over Ethernet, UPoE), ко­то­рую ком­па­ния Cisco пред­ло­жи­ла еще в 2011 го­ду.

Она поз­во­ля­ла удво­ить (по срав­не­нию с PoE+) по­да­ва­е­мую мощ­ность: 60 Вт вме­сто 30 Вт. Это­го бы­ло до­ста­точ­но для пи­та­ния тер­ми­на­лов VDI, неболь­ших ком­му­та­то­ров и шлю­зов, LED-све­тиль­ни­ков и дру­го­го обо­ру­до­ва­ния.

Еще боль­ше — 90 Вт — обес­пе­чи­ва­ла тех­но­ло­гия LTPoE+, ко­то­рую ком­па­ния Linear Technology (в на­сто­я­щее вре­мя вхо­дит в со­став Analog Devices) пред­ло­жи­ла око­ло 10 лет на­зад. Это ре­ше­ние от­ли­ча­лось вы­со­кой энер­го­эф­фек­тив­но­стью: по­те­ри мощ­но­сти не пре­вы­ша­ли 6% (для срав­не­ния, в PoE+ они со­став­ля­ли 15%). При этом обес­пе­чи­ва­лось пи­та­ние та­ких до­ста­точ­но мощ­ных по­тре­би­те­лей, как улич­ные ка­ме­ры ви­део­на­блю­де­ния и ин­фор­ма­ци­он­ные дис­плеи.

Нестан­дарт­ное обо­ру­до­ва­ние, как пра­ви­ло, сов­ме­сти­мо с устрой­ства­ми пред­ше­ству­ю­щих стан­дар­тов 802.3af и 802.3at. Та­ким об­ра­зом, ес­ли ис­точ­ник PSE со­от­вет­ству­ет од­но­му про­при­е­тар­но­му стан­дар­ту, а по­тре­би­тель PE дру­го­му, то из-за несов­ме­сти­мо­сти они вы­нуж­де­ны огра­ни­чи­вать­ся бо­лее низ­ким уров­нем мощ­но­сти, чем тот, на ко­то­рый рас­счи­та­ны. Необ­хо­ди­мость вы­бо­ра меж­ду про­при­е­тар­ны­ми стан­дар­та­ми сдер­жи­ва­ла раз­ра­бот­ку устройств с под­держ­кой бо­лее высоких уров­ней мощ­но­сти. Это по­слу­жи­ло сти­му­лом к раз­ра­бот­ке но­во­го стан­дар­та PoE.

За­да­ча ока­за­лась слож­нее, чем пред­став­ля­лась вна­ча­ле, из-за че­го раз­ра­бот­ка стан­дар­та за­ня­ла по­чти шесть лет. При­шлось пре­одо­леть мно­же­ство тех­ни­че­ских про­блем: как ре­а­ли­зо­вать по­да­чу пи­та­ния по всем че­ты­рем па­рам, обес­пе­чить об­рат­ную сов­ме­сти­мость с преды­ду­щи­ми вер­си­я­ми стан­дар­та, ком­пен­си­ро­вать несба­лан­си­ро­ван­ность то­ка меж­ду все­ми во­се­мью про­вод­ни­ка­ми и т. д. Об объ­е­ме про­де­лан­ной ра­бо­ты го­во­рит то, что все­го бы­ло вы­пу­ще­но 24 про­ек­та стан­дар­та и рас­смот­ре­но свы­ше 5400 за­ме­ча­ний.

Стан­дарт IEEE 802.3bt несов­ме­стим с пред­ше­ству­ю­щи­ми про­при­е­тар­ны­ми ва­ри­ан­та­ми. В неко­то­рых слу­ча­ях вен­до­ры мо­гут обес­пе­чить сов­ме­сти­мость сво­их нестан­дарт­ных устройств пу­тем об­нов­ле­ния про­грамм­но­го обес­пе­че­ния, но за­ча­стую это невоз­мож­но из-за ап­па­рат­ных огра­ни­че­ний.

НО­ВО­ВВЕ­ДЕ­НИЯ В СТАН­ДАР­ТЕ 802.3BT

С при­ня­ти­ем IEEE 802.3bt до­ступ­ная ко­неч­ным устрой­ствам мощ­ность уве­ли­чи­ва­ет­ся по­чти в шесть раз по срав­не­нию с ис­ход­ным стан­дар­том PoE и по­чти в три ра­за по срав­не­нию с PoE+ — 71,3 Вт про­тив 12,95 и 25,5 Вт со­от­вет­ствен­но. Для по­да­чи пи­та­ния IEEE 802.3bt за­дей­ству­ет все че­ты­ре па­ры ви­то­пар­но­го ка­бе­ля, по­это­му ча­сто его на­зы­ва­ют так­же че­ты­рех­пар­ным PoE (4-pair PoE, 4PPoE). Он мо­жет ис­поль­зо­вать­ся в се­тях Ethernet вплоть до 10GBase-T, при этом и ток, и дан­ные пе­ре­да­ют­ся по всем па­рам од­но­вре­мен­но (см. рис. 2). Сов­ме­сти­мость с 10GBase-T поз­во­ля­ет, в част­но­сти, обес­пе­чить в бу­ду­щем пи­та­ние муль­ти­ги­га­бит­ных точек бес­про­вод­но­го до­сту­па при их под­клю­че­нии по 10-ги­га­бит­ным со­еди­не­ни­ям.

Стан­дарт вво­дит два но­вых ти­па мощ­но­сти — Type 3 и Type 4. Пер­вый предо­став­ля­ет мощ­ность до 60 Вт на пор­ту ис­точ­ни­ка, он так­же име­ну­ет­ся

PoE++ (UPOE). Для ис­точ­ни­ков Type 3 преду­смат­ри­ва­ет­ся воз­мож­ность по­да­чи пи­та­ния как по че­ты­рем, так и по двум па­рам. Для Type 4 мак­си­маль­ная по­да­ва­е­мая мощ­ность со­став­ля­ет 90 Вт (пред­по­ла­га­лось, что она смо­жет до­сти­гать 100 Вт), он так­же из­ве­стен как PoE вы­со­кой мощ­но­сти (high-power PoE).

Вме­сте с но­вы­ми ти­па­ми мощ­но­сти за­да­ют­ся но­вые клас­сы мощ­но­сти. В каж­дом из пред­ше­ству­ю­щих стан­дар­тов преду­смат­ри­ва­лись свои ти­пы и клас­сы: 802.3af опре­де­лял толь­ко Type 1, но за­то вы­де­лял це­лых че­ты­ре клас­са мощ­но­сти, ко­то­рую мо­жет иметь ко­неч­ное устрой­ство — от 4 до 15,4 Вт на PSE и от 3,84 до 12,95 Вт на PD; 802.3at вво­дил еще один класс и тип — 30 Вт на PSE и 25,5 Вт на PD. В 802.3bt до­бав­ля­ет­ся еще че­ты­ре клас­са с уров­нем мощ­но­сти 45, 60, 75, и 90 Вт на PSE и 40, 51, 62 и 73 Вт на PD (см. таб­ли­цу).

По­ми­мо до­бав­ле­ния уров­ней мощ­но­сти, но­вый стан­дарт вно­сит из­ме­не­ния и в уже су­ще­ству­ю­щие. Преж­де все­го это ка­са­ет­ся эф­фек­тив­но­сти их ис­поль­зо­ва­ния: по­те­ри в ка­бе­ле сни­жа­ют­ся по­чти вдвое. На­при­мер, в слу­чае ис­поль­зо­ва­ния обо­ру­до­ва­ния PoE Type 2, для пи­та­ния по­тре­би­те­ля мощ­но­стью 25,5 Вт не­об­хо­ди­мо бы­ло по­да­вать не ме­нее 30 Вт. Та­ким об­ра­зом, по­те­ри при пе­ре­да­че со­став­ля­ли 4,5 Вт, или 15%. В слу­чае 802.3bt они не пре­вы­ша­ют 2,25 Вт, по­это­му мощ­ность ис­точ­ни­ка мо­жет быть сни­же­на. Хо­тя до­ля PoE в об­щем по­треб­ле­нии ИТ не так ве­ли­ка, с уче­том ро­ста ко­ли­че­ства устройств с под­держ­кой PoE еже­год­ная эко­но­мия энер­гии в ми­ро­вом масштабе до­ста­точ­но су­ще­ствен­на.

Но­вый стан­дарт име­ет сле­ду­ю­щие ос­нов­ные осо­бен­но­сти:

• под­держ­ка но­ми­наль­ных уров­ней мощ­но­сти до 71,3 Вт для по­тре­би­те­ля (PD) и 90 Вт для ис­точ­ни­ка (PSE);

• зна­чи­тель­ное со­кра­ще­ние по­треб­ле­ния

PD в ре­жи­ме ожи­да­ния;

• улуч­шен­ное управ­ле­ние пи­та­ни­ем

с по­мо­щью (необя­за­тель­но­го) про­то­ко­ла клас­си­фи­ка­ции Autoclass;

• рас­ши­ре­ние клас­си­фи­ка­ции на фи­зи­че­ском уровне, в част­но­сти по­ни­же­ние уров­ня мощ­но­сти (power demotion);

• вве­де­ние двух кон­фи­гу­ра­ций PD —

с од­ним (single signature) и дву­мя (dualsignature) про­фи­ля­ми пи­та­ния;

• рас­ши­ре­ние Link Layer Discovery

Protocol (LLDP) для под­держ­ки но­вых устройств и функ­ций.

Что­бы PSE не от­клю­чил пол­но­стью по­да­чу пи­та­ния, пи­та­е­мое устрой­ство долж­но ге­не­ри­ро­вать ток в ре­жи­ме ожи­да­ния — так на­зы­ва­е­мый под­дер­жи­ва­е­мый про­филь пи­та­ния (Maintain Power Signature, MPS). Ми­ни­маль­ная необ­хо­ди­мая мощ­ность в ре­жи­ме ожи­да­ния со­кра­ще­на на по­ря­док (до 20 мВт про­тив 200 мВт в пред­ше­ству­ю­щем стан­дар­те), что де­ла­ет при­ме­не­ние PoE еще бо­лее при­вле­ка­тель­ным для пи­та­ния IoT-устройств, в част­но­сти, при­ме­ня­е­мых для све­то­ди­од­но­го осве­ще­ния.

На ко­неч­ное устрой­ство мож­но те­перь по­да­вать два раз­ных уров­ня мощ­но­сти. Та­кое устрой­ство с дву­мя про­фи­ля­ми пи­та­ния (dual signature) мо­жет по­лу­чать один тип и класс пи­та­ния по двум па­рам ка­бе­ля и дру­гой — по остав­шим­ся двум па­рам. Под­держ­ка двух про­фи­лей мо­жет быть по­лез­на, на­при­мер, для по­да­чи пи­та­ния на ра­бо­чие стан­ции, ко­гда си­стем­ный блок и мо­ни­тор по­треб­ля­ют раз­ную мощ­ность, при этом пер­во­му нуж­но по­лу­чать и пе­ре­да­вать дан­ные, а вто­ро­му это­го не тре­бу­ет­ся.

С по­мо­щью но­во­го ме­то­да клас­си­фи­ка­ции на фи­зи­че­ском уровне — ав­то­ма­ти­че­ско­го клас­си­фи­ка­то­ра (autoclass) — пи­та­ю­щее устрой­ство опре­де­лит, ка­ко­во в дей­стви­тель­но­сти мак­си­маль­ное по­треб­ле­ние пи­та­е­мо­го устрой­ства с уче­том ре­зи­стив­ных по­терь в ка­бе­ле, и скор­рек­ти­ру­ет по­да­ва­е­мую мощ­ность. Та­кая воз­мож­ность поз­во­ля­ет по­вы­сить эф­фек­тив­ность си­сте­мы рас­пре­де­ле­ния пи­та­ния — в част­но­сти, обес­пе­чить до­став­ку элек­тро­энер­гии на боль­шее чис­ло пор­тов при том же бюд­же­те мощ­но­сти.

Для устройств Type 2 под­держ­ка пол­ной клас­си­фи­ка­ции на фи­зи­че­ском уровне бы­ла оп­ци­о­наль­ной (вме­сто нее они мог­ли ис­поль­зо­вать LLDP), а для PSE Тype 3 и 4 она ста­ла обя­за­тель­ной. Од­но из след­ствий этих из­ме­не­ний — воз­мож­ность по­ни­же­ния клас­са при нехватке бюд­же­та мощ­но­сти (power demotion): PSE са­мо­сто­я­тель­но де­ла­ет это, ес­ли не мо­жет предо­ста­вить устрой­ству тре­бу­е­мую мощ­ность, поз­во­ляя, та­ким об­ра­зом, обес­пе­чить функ­ци­о­ни­ро­ва­ние PD хо­тя бы в огра­ни­чен­ном ре­жи­ме.

Пи­та­е­мые устрой­ства мо­гут по-преж­не­му ис­поль­зо­вать про­то­кол LLDP для де­та­ли­за­ции сво­их требований к ис­точ­ни­ку пи­та­ния. В LLDP бы­ли до­бав­ле­ны но­вые по­ля, с по­мо­щью ко­то­рых PSE и PE мо­гут об­ме­ни­вать­ся ин­фор­ма­ци­ей о под­держ­ке пи­та­ния по че­ты­рем па­рам, бюд­же­те мощ­но­сти у ис­точ­ни­ка пи­та­ния, ре­зуль­та­тах из­ме­ре­ний на­пря­же­ния, си­ле то­ка, мощ­но­сти и энер­гии и да­же о та­ри­фах на электричество.

Офис Edge в Ам­стер­да­ме по­треб­ля­ет на 70% мень­ше элек­тро­энер­гии, чем ана­ло­гич­ные зда­ния, в том чис­ле бла­го­да­ря си­сте­ме LED-осве­ще­ния на ба­зе PoE

Ис­точ­ник: Siemon

Вли­я­ние элек­три­че­ской ис­кры на со­сто­я­ние кон­так­тов

Клас­сы мощ­но­сти PoE

Newspapers in Russian

Newspapers from Russia

© PressReader. All rights reserved.