Проблема электропитания на рабочем месте может быть решена различными способами, один из которых — подача питающего напряжения от централизованного источника непосредственно по кабельным трактам СКС без привлечения для этого выделенной специализированной силовой проводки.

Стремление к предоставлению все новых и новых возможностей информационного обмена самому широкому кругу пользователей стимулирует поиск перспективных решений по расширению функциональных возможностей СКС и областей их использования. Добиться этого можно, как известно, двумя основными способами. Первый заключается в разработке новой и модернизации существующей элементной базы с целью наделения ее дополнительными свойствами, второй состоит во внедрении принципиально новых решений на системном уровне.

На протяжении последних лет основные усилия были сосредоточены на совершенствовании параметров витых пар и волоконных световодов как среды передачи информации с целью обеспечения большей пропускной способности СКС. Наиболее заметным результатом стало внедрение в широкую практику пригодных для массового использования кабелей из витых пар и модульных разъемов Категории 6, оптических кабелей с широкополосными волокнами для лазерной передачи (класса ОМ3), а также малогабаритных оптических разъемов группы SFF.

Другим перспективным направлением развития является совершенствование потребительских свойств СКС как части информационно-вычислительной системы. При таком подходе проводка рассматривается как один из равноправных модулей системы, причем это касается не только совместимости с другими блоками на механическом уровне, но и взаимодействия на уровне обмена диагностическими и управляющими сигналами. В качестве примера успехов в этой области отметим создание и внедрение на уровне массового коммерческого продукта нескольких разновидностей систем интерактивного управления кабельной проводкой (подробнее см. статью автора «Системы интерактивного управления СКС» в февральском номере «Журнала сетевых решений/LAN» за 2002 г.).

Еще одна проблема, настоятельно требующая решения, вытекает из логики развития технических средств информационного обеспечения пользователей. Этот объективный процесс ведет к резкому увеличению разнообразия сетевых устройств самого разного назначения, взаимодействующих по кабельной проводке. Вследствие этого становится все труднее обеспечивать оборудование питанием. В технических помещениях задача энергоснабжения эффективно решается за счет массового внедрения модульных решений. Основной принцип такого подхода состоит в том, что отдельные устройства выполняются в виде унифицированных модулей стандартного размера, которые вставляются в посадочные гнезда шасси с общим источником питания.

Однако на рабочем месте пользователей модульный подход практически нереализуем. Во-первых, ситуацию осложняет существенно большее разнообразие оборудования, с которым приходится работать пользователю, а во-вторых, механическая совместимость всего множества вариантов конструктивного исполнения пользовательских устройств по сути невозможна вследствие широкого спектра предлагаемых дизайнерских решений — чрезвычайно важного для рядового потребителя фактора.

Проблема электропитания на рабочем месте может быть решена различными способами, один из которых — подача питающего напряжения от централизованного источника непосредственно по кабельным трактам СКС без привлечения для этого выделенной специализированной силовой проводки. Решение основывается на том, что построение горизонтальной подсистемы структурированной проводки в подавляющем большинстве случаев осуществляется на базе кабелей из витых пар с токопроводящими жилами.

ВАРИАНТЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПИТАНИЯ

Активное сетевое оборудование можно условно разделить на групповое и индивидуальное. Групповые сетевые устройства — учрежденческая телефонная станция, коммутаторы различного уровня, дисковые массивы и т. д. — в соответствии со сложившейся практикой устанавливаются в кроссовых и аппаратных. Благодаря относительно небольшим размерам этих помещений процесс построения системы питания, под которым в данном контексте понимается организация подачи напряжения на различные устройства, резервирование источников и т. д., существенно упрощается. В отличие от этого пользовательские устройства (по большей части рабочие станции и телефонные аппараты) располагаются на достаточно большом пространстве. Так, согласно стандартам СКС, одно типовое техническое помещение нижнего уровня обслуживает до 1000 м2 рабочей площади, на которой может быть организовано свыше 200 отдельных рабочих мест, поэтому при реализации практически любого проекта приходится разрабатывать специальные технические решения по организации силового питания терминального оборудования.

Как известно, генерацию, распределение и преобразование электрической энергии технически более выгодно осуществлять при переменном токе. В то же время необходимым условием функционирования электронных схем является подача на них постоянного напряжения. Таким образом, питание сетевых устройств, с которыми непосредственно работает пользователь, может быть организовано по двум фактически альтернативным схемам (см. Рисунок 1). Критерием отнесения конкретного решения к одному из вариантов служит место установки источника.

Рисунок 1. Схемы организации питания конечных сетевых устройств.

В соответствии с первой схемой относительно высокое переменное напряжение промышленной частоты генерируется мощным групповым источником и с помощью отдельного кабеля доводится до места установки пользовательских устройств (рабочих станций, сетевых принтеров, факсов и т. д.). При выборе такого варианта реализации системы электропитания на рабочем месте в дополнение к розеточным модулям СКС монтируется одна или несколько силовых розеток переменного тока, а каждое сетевое устройство комплектуется индивидуальным источником, вырабатывающим стабилизированное низковольтное постоянное напряжение. Конструктивно такой источник может быть реализован в форме встроенного блока, однако не меньшей популярностью пользуется его исполнение как внешнего сетевого адаптера, который в виде навесного прибора включается в силовую розетку сети напряжения 220 В. Для некоторого улучшения экономических характеристик решения в целом практикуется последовательное включение нескольких розеток «по шлейфу».

В тех ситуациях, когда на нижнем уровне локальной сети применяются так называемые инсталляционные устройства, их источник питания устанавливается рядом — в коробе или подпольной коробке. Его подключение к сети 220 В осуществляется в подавляющем большинстве случаев по скрытой схеме без наружной силовой розетки. Мощность обычно подбирается с определенным запасом таким образом, чтобы в случае необходимости можно было поддерживать работоспособность одновременно нескольких инсталляционных устройств.

Схема с централизованным питанием постоянным током основана на использовании группового источника сравнительно небольшого постоянного напряжения. Такое устройство устанавливается в техническом помещении, а ток от него обеспечивает работоспособность различных терминальных сетевых устройств на рабочих местах.

Принцип дистанционного питания (ДП) конечных сетевых устройств постоянным током из центрального пункта сети применяется со времени появления передачи информации с помощью электрических сигналов. Еще в конце XIX в. это техническое решение было внедрено на сетях телефонной связи, где получило название схемы питания с центральной батареей. В качестве источника питания современных АТС вместо гальванического элемента давно используются генераторы и различные преобразователи, однако данный термин по-прежнему распространен. Применение такого варианта организации питающей сети имеет ряд преимуществ, среди которых можно выделить:

  • улучшение массогабаритных показателей конечных абонентских устройств;
  • упрощение и, соответственно, заметное удешевление схем защиты персонала от поражения электрическим током;
  • отказ от неудобных в эксплуатации навесных адаптеров электропитания;
  • радикальное решение проблемы защиты цепей передачи информационных сигналов от наводок 50 Гц;
  • некоторое упрощение и удешевление нижнего уровня информационно-вычислительной системы за счет исключения из состава оборудования индивидуальных ИБП;
  • простота реализации схем резервирования питающей сети вследствие применения одного группового источника вместо множества индивидуальных в сочетании с упрощением системы контроля оборудования.

Сама схема централизованного питания постоянным током может быть реализована в двух принципиально различных вариантах: первый предусматривает применение отдельного кабеля или выделенных специализированных жил, интегрированных в конструкцию информационного кабеля; второй предполагает передачу питающего напряжения совместно с информационным сигналом по общим цепям.

Передача постоянного тока дистанционного питания по отдельным проводам и кабелям не получила сколько-нибудь заметного распространения в практике построения локальных сетей и СКС. Это обусловлено в первую очередь плохими экономическими параметрами такого решения как вследствие необходимости применения специальных проводов с жилами увеличенного диаметра, так и из-за сложности реализации шлейфового соединения нескольких розеток. Наглядным свидетельством малой привлекательности подобной схемы организации силовой проводки служит небольшое количество разработок в этой области. Единственной заметной новинкой из появившихся на рынке в последнее время является решение RCC45 швейцарской компании Reichle & De-Massari. Его сильная сторона состоит в том, что в отличие от рассматриваемых далее продуктов предусматривается возможность передачи тока величиной до 4 А, т. е. обеспечивается полноценная поддержка функционирования переносного компьютера.

Тем не менее полный отказ от питания терминальных устройств постоянным током по отдельному кабелю пока был бы преждевременен. Более того, можно предположить, что использование реализующих его схем может возрасти по мере расширения применения в реальных проектах решений из группы «волокно до рабочего места».

Наибольшие преимущества систем дистанционного питания проявляются в тех случаях, когда для подачи питающего напряжения задействуется кабель, по которому передаются информационные сигналы. Тогда к перечисленным выше плюсам добавляются следующие:

  • на рабочем месте сокращается количество силовых розеток, обладающих, как известно, неудовлетворительными массогабаритными и не всегда хорошими эстетическими показателями;
  • полностью исключается опасность повреждения группового ИБП вследствие неизживаемой практики подключения к розеткам «чистого» электропитания таких широко распространенных в офисе бытовых приборов, как электрические чайники, вентиляторы и т. п.;
  • упрощается процесс монтажа и экономится дефицитное внутреннее пространство декоративных коробов и кабельных каналов других разновидностей;
  • отпадает необходимость применения отдельного шнура питания.

СХЕМЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОГО ПИТАНИЯ

Практика реализации современных информационно-вычислительных систем показывает, что основная доля ресурсов горизонтальной подсистемы структурированной кабельной проводки задействуется для поддержки функционирования рабочих станций и устройств телефонии (аналоговые и цифровые телефонные аппараты, факсы и аналогичные им приборы). Оборудование, относящееся ко второй группе, характеризуется невысокой потребляемой мощностью и традиционно питается постоянным током от телефонной станции. До последнего времени принцип дистанционного питания постоянным током в локальной сети не применялся, что в первую очередь было связано с высокой потребляемой мощностью рабочих станций и практически полным отсутствием прочих подключаемых к кабельной проводке локальной сети интеллектуальных устройств малой мощности. Однако по мере внедрения управляющих контроллеров во все области человеческой деятельности, роста числа терминальных устройств IP с функциями самого разнообразного назначения и совершенствования микроэлектронной элементной базы централизованное электроснабжение начинает становиться все более привлекательным как с экономической, так и с технической точек зрения.

Инициатива разработки принципов дистанционного питания терминальных устройств локальной сети по витым парам линейных кабелей СКС принадлежит таким известным компаниям, как 3Com, Intel, Nortel, Mitel и некоторым другим. В середине 1999 г. к работам по стандартизации подключился институт IEEE, подготовивший стандарт IEEE 802.3af DTE Power via MDI (от англ. Data Terminal Power Equipment via Media Dependent Interface), официально ратифицированный 12 июня 2003 г. Область его действия охватывает сетевые интерфейсы Ethernet в обычном, быстром и гигабитном вариантах исполнения, где в качестве среды передачи используется витая пара. Согласно действующей редакции IEEE 802.3af, все сетевые устройства с поддержкой данной технологии с точки зрения их отношения к силовой проводке (вне зависимости от скорости передачи) делятся на источники питания (Power Sourcing Equipment, PSE) и потребители питания (Powered Devices, PD).

В рамках стандарта IEEE 802.3af подача дистанционного питания на конечное устройство по кабельным трактам СКС может осуществляться двумя различными способами (см. Рисунок 2). Первый основан на использовании отдельных физических цепей, второй предполагает передачу по витым парам питающего напряжения совместно с информационным сигналом путем их наложения. В обоих случаях предполагается, что генератор постоянного напряжения устанавливается в техническом помещении, а потребители находятся на рабочих местах пользователей.

Рисунок 2. Варианты организации дистанционного питания по кабельным трактам СКС: а) схема питания по фантомным цепям; б) схема питания по незадействованным парам; в) схема питания от промежуточной панели.

При выборе схемы питания по медным жилам информационного кабеля должны быть приняты во внимание следующие обстоятельства. Во-первых, система электропитания не должна оказывать влияния на процесс передачи данных в том случае, если все или часть витых пар информационного кабеля одновременно задействуется для связи интерфейсов и подачи напряжения. Во-вторых, подавляющее большинство современных конечных сетевых устройств работает с протоколом Ethernet в его вариантах на 10 или 100 Мбит/с.

В-третьих, внедрение на пользовательском уровне информационно-вычислительной системы интерфейсов Gigabit Ethernet по возможности не должно сопровождаться заменой питающего оборудования.

В соответствии с первым принципом стандарт IEEE 802.3af допускает использование для передачи питающего напряжения не задействованных в конкретном приложении проводников самого информационного кабеля. Такой подход чрезвычайно привлекателен с практической точки зрения из-за заложенной в стандарты СКС избыточности конструкции горизонтальных кабелей по числу витых пар: горизонтальный кабель СКС имеет четыре витые пары, из которых в случае Ethernet и Fast Ethernet только две передают сигналы сетевых интерфейсов. Высокоскоростной вариант интерфейса 1000BaseT задействует для информационного обмена все четыре пары. Вместе с тем, для передачи постоянного тока в целях увеличения допустимой мощности потребителя всегда требуется две пары проводов. С учетом этих особенностей разработчикам пришлось создать две версии источника дистанционного питания: несколько более простой вариант, работающий по выделенным парам, и усложненную схему, обеспечивающую передачу постоянного напряжения совместно с информационными сигналами. Наличие обеих разновидностей источников предусмотрено нормативной частью стандарта IEEE 802.3af.

В первом случае (Mode A или Alternative A) реализуется принцип передачи питающего напряжения вместе с информационным сигналом по общей физической цепи (схема Inline Power), в соответствии с которым источник постоянного тока подключается в центральную точку вторичной обмотки трансформатора гальванической развязки сетевого интерфейса. Таким образом, для подачи напряжения дистанционного питания привлекается широко распространенный еще несколько десятков лет назад принцип организации фантомных цепей (в англоязычной технической литературе Phantom Power). Основным преимуществом фантомной схемы является возможность дистанционного питания устройств с поддержкой стандарта 1000BasеT.

Во втором случае источник, который функционирует в режиме Mode B или Alternative B, задействует оба проводника витых пар 4-5 и 7-8, не участвующих в процессе передачи сигнала (spare pair). Через контакты модульного разъема они соединяются непосредственно с положительным и отрицательным полюсами источника, причем пара 4-5 всегда подключается к положительному полюсу, а на пару 7-8 подается отрицательный потенциал. В качестве опции возможно применение источников с автоматическим изменением полярности напряжения.

В соответствии с требованиями стандарта IEEE 802.3af, источник питания PSE работает только в одном из двух альтернативных режимов, что несколько упрощает его схемотехническое решение. Напротив, в конструкцию приемника PD всегда закладывается поддержка одновременно обоих режимов. Таким образом, при подключении потребителя к сети приемник автоматически выбирает тот, который предлагает источник.

Схема подключения полюсов источника питания PSE к контактам модульного разъема в зависимости от установленного режима работы приведена в Таблице 1.

Таблица 1. Распределение контактов модульного разъема источника питания PSE.

Как видим, внедрение принципов дистанционного питания конечных пользовательских устройств малой мощности в подавляющем большинстве случаев может быть выполнено простым наложением соответствующего оборудования на существующую инфраструктуру структурированной кабельной проводки.

ВАРИАНТЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ПИТАЮЩИХ УСТРОЙСТВ IEEE 802.3AF

Питающее устройство PSE устанавливается в техническом помещении и может располагаться в двух точках тракта передачи информационного сигнала. Наиболее удобно, если оно интегрировано непосредственно в коммутатор уровня рабочей группы путем использования платы расширения. В инсталляционных устройствах с поддержкой режима PoE (компаний Microsens и Diamond) источник питания из соображений обеспечения удобства монтажа выполнен в виде отдельного внешнего блока, подключение которого к инсталляционному устройству осуществляется при помощи короткого отрезка кабеля через специальное гнездо дополнительного разъема на корпусе. Несмотря на иную конструкцию по своему назначению и функциональным возможностям такой источник представляет собой полный эквивалент питающей платы расширения полномасштабных коммутаторов уровня рабочей группы (с естественной поправкой на меньшее число обслуживаемых портов). В обоих случаях говорят об интегрированных источниках питания, обозначаемых как DTE PSE (от англ. Data Terminal Equipment) или Endpoint PSE. Данный подход наиболее предпочтителен для вновь создаваемых информационно-вычислительных систем или же для масштабной модернизации информационной инфраструктуры, сопряженной с массовой заменой оборудования локальной сети на уровне рабочей группы.

Дабы при организации дистанционного питания на нижнем уровне локальной сети не прибегать к полной замене активного сетевого оборудования, в котором данная опция не поддерживается, в качестве источника можно использовать внешний блок питания. Конструктивно такой источник выполняется в виде промежуточной панели (Midspan PSE) и монтируется рядом с коммутатором, причем он имеет по два гнезда модульного разъема на каждый обслуживаемый порт. Для увеличения эксплуатационной надежности решения в целом в ряде панелей применяются экранированные варианты гнезда модульных разъемов. Типовая емкость оборудования этой разновидности колеблется в диапазоне от восьми до 24 обслуживаемых линий. Применение подобного устройства оказывается возможным благодаря наличию в тракте передачи значительных запасов по помехоустойчивости. При выборе схемы организации коммутационного поля осуществляется переход от схемы построения interconnect к схеме cross-connect, что гарантирует получение необходимых качественных показателей тракта передачи информации. Такой принцип обеспечения работоспособности конечных сетевых устройств применяется преимущественно тогда, когда нижний уровень локальных сетей предприятия реализован при помощи коммутаторов, разработанных до принятия стандарта IЕЕЕ 802.3af.

Аналогично устанавливаемому в технических помещениях оборудованию общего пользования, терминальное устройство локальной сети может поддерживать стандарт IЕЕЕ 802.3af или питаться только от сети переменного тока по традиционной схеме. В последнем случае для использования преимуществ системы дистанционного питания по кабельной проводке СКС в рабочем помещении пользователя перед сетевым устройством может устанавливаться дополнительное устройство по схеме «на проход». Эта специализированная приставка отвечает за съем постоянного напряжения с проводников горизонтального кабеля и его отделение от информационного сигнала, после чего оно подается на сетевое устройство по внешней схеме. При этом со схемотехнической точки зрения приставка может быть реализована в соответствии с пассивным или регулируемым принципом. Пассивное устройство просто формирует на своем выходе постоянное напряжение без изменения его номинала. Регулируемый вариант уменьшает линейное постоянное напряжение до 5, 6 или 12 В и по своему функциональному назначению является полным аналогом широко распространенного сетевого адаптера, подключаемого к сети 220 В. Для быстрой визуальной идентификации и механической блокировки ошибочного подключения низковольтный питающий выход реализуется на основе гнезда шестипозиционного модульного разъема.

Появление в тракте передачи информационного сигнала на уровне горизонтальной подсистемы двух дополнительных разъемов в данном случае некритично, так как приставки рассчитаны преимущественно на обеспечение работоспособности низкоскоростных сетевых устройств.

Добавление к ряду активного оборудования новой разновидности поставляемых устройств сразу же ставит вопрос о введении соответствующей терминологии. Само направление возникло не так давно, и общепризнанное название пока не установилось. Все решение в комплексе часто называют активным (active) Ethernet. Особенно большое разнообразие используемых терминов наблюдается в области функционально законченных отдельно устанавливаемых устройств. Многоканальные устройства для монтажа в техническом помещении с функциями промежуточной панели и встроенным источником питания чаще всего именуют инжекторами (injector). Другой принцип выбора наименования опирается на визуальное сходство с традиционным активным и пассивным сетевым оборудованием. Некоторые производители употребляют для обозначения таких устройств термин «силовой концентратор» (midspan powered hub) или «коммутационная панель питания» (Power Patch Panel). В технической документации компании ADC Telecommunications для обозначения питающей панели используется термин Midspan POE Controller. Приставки, применяемые в рабочих помещениях пользователей, в англоязычной технической литературе называются Picker, Tap или Active Ethernet Splitter.

МАКСИМАЛЬНАЯ ПОТРЕБЛЯЕМАЯ МОЩНОСТЬ

Дистанционное питание по кабельным трактам СКС осуществляется от централизованного источника постоянного тока, любой порт которого в соответствии с требованиями стандарта IEEE 802.3af должен обеспечивать длительную выходную мощность не менее чем 15,4 Вт. Диапазон изменений выходного напряжения источника установлен в пределах от 44 до 57 В (номинальное значение 48 В) и является типовым для телекоммуникационного оборудования коллективного пользования. Выбор именно такого значения напряжения обосновывается тем, что оно может подаваться на витые пары структурированной проводки любой категории без ограничений по продолжительности. Немаловажно и то, что в условиях офиса указанное напряжение не опасно для жизни пользователя.

Максимальный постоянный ток, который может протекать по одному проводнику витой пары линейного и шнурового кабелей СКС вне зависимости от формы его исполнения и категории, ограничен действующими стандартами в пределах 175 мА. Для удвоения этой величины без нарушения технических условий производителя для передачи тока питания в одном направлении одновременно задействуются оба проводника пары, которые параллельно подключаются к соответствующему полюсу источника и потребителя.

Максимальное сопротивление постоянному току со стороны шлейфа одиночной витой пары, используемой в составе тракта для поддержки функционирования приложений Классов с D по F, составляет 25 Ом, согласно стандарту ISO/IEC 11801:2002. Однако до 2000 г. в основных нормативных документах этот параметр определялся в 40 Ом. Кроме того, величина шлейфового сопротивления в 40 Ом оставлена в новой редакции международного стандарта для кабельных трактов, поддерживающих функционирование приложений Класса С. Поэтому с учетом наличия огромного парка инсталлированных ранее СКС, которые реализовывались в соответствии с предыдущими, более мягкими редакциями стандартов, а также из соображений потенциального расширения областей использования за пределы горизонтальной подсистемы при расчете максимальной мощности потребления в качестве базового параметра принимается последнее значение. Таким образом обеспечивается модернизация существующих локальных сетей предприятия без замены коммутаторов рабочей группы и — что особенно важно! — без необходимости замены инсталлированных ранее линейных кабелей.

В системе дистанционного питания постоянным током по IEEE 802.3af вне зависимости от схемы ее организации в качестве прямого и обратного проводников всегда используются две витые пары целиком. С учетом достаточно малой асимметрии проводников витой пары, которая, согласно нормам международных стандартов, не должна превышать 3%, ожидаемая величина сопротивления по шлейфу цепи подачи питающего напряжения будет мало отличаться от 20 Ом. Таким образом, в наихудшем случае (минимально допустимая величина выходного напряжения источника в 44 В и максимальный потребляемый ток 350 мА) для обеспечения нормальных условий функционирования системы в целом (структурированной проводки, источника и потребителя питания) наибольшая мощность питаемого устройства не должна превышать (44 — 0,35 x 20) x 0,35 = 12,95 Вт.

ПОДСИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ ИСТОЧНИКА

В составе источника питающего напряжения стандартом IEEE 802.3 предусматривается наличие блока его автоматической настройки. В перечень основных функций блока входит определение класса мощности потребителя, отключение источника дистанционного питания от розетки модульного разъема в случае выявления устройств, не поддерживающих данную опцию, а также защита от некорректного подключения.

Перед подключением к источнику питания нагрузки его управляющий контроллер должен провести тестирование потребителя и включить питающее напряжение только в случае отсутствия опасности повреждения электронных схем терминального оборудования (так называемый discovery process): подача питающего напряжения выполняется исключительно по сигналу готовности, поступающему от потребителя.

Процедура автоматического опознавания реализуется блоком Resistive Power Discovery в соответствии с определенным алгоритмом. В момент подключения к кабельному тракту СКС любого конечного абонентского устройства, которое опознается по скачкообразному уменьшению активного сопротивления линии, источник питания PS подает на своего потенциального потребителя кратковременный тестовый сигнал небольшой мощности. Напряжение сигнала возрастает по ступенчатому закону, при этом блок Resistive Power Discovery непрерывно измеряет ток, протекающий через встроенный резистор с номинальным сопротивлением 25 кОм. Результат измерения позволяет не только определить необходимость подачи на устройство дистанционного питания, но и класс его мощности. Продолжительность процесса тестирования не превышает 1 с.

С целью оптимизации условий функционирования источника питания потребители энергии делятся на классы (см. Таблицу 2). По умолчанию принимается, что в момент подключения нагрузки в начале процедуры настройки потребитель относится к классу 0. Установка классов 1-3 осуществляется только при поступлении на источник питания дополнительного идентифицирующего сигнала конечного устройства. Для этого на приемник подается тестовое напряжение в интервале от 14,5 до 20,5 В и измеряется протекающий ток. Класс мощности потребителя устанавливается в зависимости от измеренной величины (см. Таблицу 3).

Таблица 3. Опорные точки для определения класса мощности потребителей энергии системы PoE.

Дополнительно стандарт IEEE 802.3af предусматривает реализацию функции защиты от некорректного отключения (disconnect). Процедура активизируется в момент отсоединения питаемого устройства и выражается в отключении источника от соответствующего порта. Благодаря введению этой опции устраняется опасность подключения не дистанционно питаемого устройства к источнику питания и повреждения его электронных схем.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОГО ПИТАНИЯ

Логика работы системы питания, ее функциональные возможности и поддерживаемый диапазон мощностей позволяют сформировать достаточно внушительный перечень устройств с типовой потребляемой мощностью в диапазоне 3,5—10 Вт, которые уже в настоящее время могут получать необходимое для их функционирования питающее напряжение непосредственно от оборудования IEEE 802.3af по кабельным трактам СКС (см. Рисунок 3).

Рисунок 3. Мощность, потребляемая некоторыми разновидностями сетевого оборудования (по данным компании Anixter).

В зависимости от места прокладки кабельной проводки список оборудования варьируется в достаточно широких пределах. В классической офисной сфере к таким устройствам относятся малопортовые коммутаторы уровня рабочей группы, принт-серверы, IP-телефоны и охранные системы с интерфейсом IP, точки доступа систем беспроводной связи различного назначения, персональные цифровые ассистенты PDA, телевизионные камеры Web.

В соответствии с логикой построения и функциональными возможностями, сетевое оборудование с поддержкой стандарта IEEE 802.3af ориентировано преимущественно на применение на уровне отдельных рабочих групп, однако в определенных обстоятельствах оно имеет достаточно широкие перспективы при формировании магистральных трактов. Американская компания Lightpoint предложила оборудование открытой оптической связи FlightLite 10 в расчете на канал со скоростью 100 Мбит/с. Применение принципа дистанционного питания позволило уменьшить массу приемопередатчика до 4 кг.

В связи со значительным ростом популярности техники СКС и оборудования на базе стандарта Ethernet достаточно перспективными массовыми устройствами с точки зрения использования дистанционного питания могут считаться терминалы для оплаты покупок в торговых залах супермаркетов и чувствительные элементы датчиков систем автоматизации промышленного назначения.

Оборудование дистанционного питания может найти широкое применение и в домашних сетях. Наряду с персональными цифровыми ассистентами и камерами системы наблюдения оно может быть использовано для поддержки функционирования бытовых приборов — различных игровых приставок, электронных музыкальных инструментов, часов, будильников и т. д.

Системы передачи напряжения дистанционного питания по кабельным трактам СКС на конечное пользовательское устройство позволят увеличить интервал между циклами подзарядки аккумуляторов переносных компьютеров без использования силового сетевого адаптера, причем такой компьютер может функционировать как автономно, так и работать в сети. Следующим логическим шагом в этом направлении является возможность применения информационных розеток СКС в качестве маломощного источника питающего напряжения для подключения к кабельным трактам любого устройства, если оно выполнено в соответствии со стандартом 802.3af. При реализации такого подхода станут возможны подзарядка аккумулятора мобильного телефона от свободного розеточного модуля, а также питание галогенной лампы или светодиода источника местного освещения.

Достаточно широкие функциональные возможности системы дистанционного питания постоянным током по кабельным трактам СКС и внушительный перечень устройств самого разнообразного назначения с питанием от централизованного источника открывают обширное поле деятельности не только для инженеров и проектировщиков, но и для специалистов в области рекламы и маркетинга. Так, маркетологами некоторых западных компаний (Tyco Electronics, 3М и др.) был выдвинут очень броский, хорошо запоминающийся и производящий сильное впечатление на рядового потребителя лозунг о том, что модульный разъем может стать первой розеткой питания, принятой в качестве стандартной во всемирном масштабе.

Исходя из современных особенностей построения сетей и популярности отдельных видов информационных сервисов можно констатировать, что в классической офисной сфере наиболее востребованными потребителями систем PoE по кабельным трактам СКС будут IP-телефоны. Для государств Западной Европы с развитыми системами беспроводной связи (которые пока не получили широкого распространения в нашей стране) характерно также оборудование точек доступа сетей беспроводной связи стандартов Bluetooth и IEEE 802.11a/b.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Поиск новых подходов, направленных на расширение функциональных возможностей СКС и областей их использования, приносит очевидные результаты, а изложенный выше материал позволяет констатировать следующее.

  1. Использование принципа дистанционного питания постоянным током конечных приборов и устройств по кабельным трактам СКС позволяет эффективно решать широкий круг задач, возникающих в процессе построения информационно-вычислительных систем не только офисного, но также бытового и промышленного назначения.
  2. Внедрение в широкую инженерную практику оборудования дистанционного питания оказывает самое непосредственное влияние на принцип построения нижнего уровня информационно-вычислительной системы. Вместе с тем, оно не приводит к необходимости изменения нормативных документов в отношении численных значений параметров медножильной части структурированной проводки — более того, в этой области сохраняется преемственность с редакциями стандартов 1995 г.
  3. Стандарт IEEE 802.3af предоставляет в распоряжение проектировщиков и обслуживающего персонала очень гибкий инструмент, позволяющий одинаково легко использовать системы дистанционного питания как в модернизируемых, так и во вновь создаваемых информационно-вычислительных системах без изменения правил построения структурированной проводки.
  4. Необходимым условием реализации принципа дистанционного питания в уже функционирующей информационно-вычислительной системе, построенной с применением коммутаторов уровня рабочей группы предыдущего поколения, без выполнения модернизации горизонтальной подсистемы СКС является построение коммутационного поля кроссовой этажа по схеме interconnect.
  5. Внедрение оборудования дистанционного питания при наличии в СКС системы интерактивного управления проводкой в общем случае возможно только при применении источника по схеме Endpoint PSE.
  6. Массовое использование оборудования с поддержкой стандарта IEEE 802.3af оказывается мощным стимулирующим фактором внедрения IP-телефонии.

Андрей Семенов — директор центра развития «Ай-Ти СКС». С ним можно связаться по адресу: Asemenov@it.ru.

Нестандартное питание для IP-телефонов Cisco

Еще до принятия стандарта 802.3af компанией Cisco Systems была в 2000 г. предложена технология дистанционного питания Cisco Inline Power. Реализованная в маршрутизаторах Cisco Catalyst, эта технология позволяет осуществлять питание по сети данных Ethernet специализированного оборудования того же производителя, в первую очередь IP-телефонов Cisco. Как правило, в них предусматривается возможность подключения внешнего блока питания, однако применение технологии удаленного питания по существующей сети значительно упрощает инсталляцию и обслуживание подобных устройств.

Не секрет, что недостатком использования «фирменных», т. е. нестандартных, технологий является зависимость владельца информационных систем от производителя оборудования. После его принятия в 2003 г. стандарта в области удаленного питания стал 802.3af, и в последнее время все больше производителей интегрируют эти возможности в свое оборудование. Тем не менее на рынке присутствует множество ранее разработанных и проданных устройств компании Cisco, отказ от использования которых представляется нецелесообразным. Как следствие, возникает вопрос — как в одной сети может сосуществовать оборудование, где для одной и той же цели применяются различные технологические решения?

Для решения этой проблемы компания Panduit, например, предлагает источники с поддержкой дистанционного электропитания как по стандарту 802.3af, так и по технологии Cisco. Оборудование Panduit способно автоматически выбирать предпочтительный стандарт, исходя из требований удаленных устройств. Кроме того, администратор сети имеет возможность дистанционного отключения питания оконечных устройств. В спектр решений входят специализированные блоки питания, интеллектуальные панели и силовые системы. Применение подобных решений в существующих корпоративных сетях позволяет значительно сократить издержки при интеграции нового активного сетевого оборудования, поддерживающего технологии дистанционного питания.

Интеллектуальная панель DPoE Power Patch Panel и система электропитания DPoE Power System устанавливаются в стойку 19? и позволяют подключать до 24 устройств. Панель автоматически определяет требования удаленного устройства в части питания и включает необходимый режим и протокол электроснабжения. Она поддерживает DHCP и мониторинг по SNMP. DPoE Power System может использоваться совместно с системой бесперебойного питания, чем обеспечивается гарантированная работа удаленных устройств.