Беспроигрышные ходы при внедрении технологии РоЕ

При развёртывании системы интернета вещей (IoT) на предприятии, первая и очевидная сложность, которая приходит на ум – это, собственно, подключение устройств и датчиков к локальной сети. Но по здравому размышлению, основной проблемой является не это, а организация электропитания удалённых устройств системы IoT. Установка розеток в шаговой доступности от устройств IoT мало того, что долго, дорого и сложно, так ещё и совершенно нерационально. Нерационально по той простой причине, что для питания устройств IoT требуется низкое постоянное напряжение, что означает ещё один промежуточный преобразователь питания. Как следствие, выводом является то, что при разворачивании системы IoT питание через Ethernet (PoE) является совершенно необходимой технологией. Но, как водится, новые технологии влекут за собой новые, специфические, проблемы.

Для понимания того, какие нюансы возникают в связи с использованием PoE, установщики кабеля, интеграторы и администраторы сети должны обладать определённым уровнем знаний по специфике данной технологии. Кроме того, поскольку стандарты и варианты использования PoE постоянно развиваются, для развертывания и управления конечными точками PoE и устройствами IoT требуется инструмент, который обеспечивает детальное представление о том, сможет ли питающее устройство предоставить, а кабельная линия - передать достаточную для конечного потребителя мощность в течение длительных периодов времени.
Когда развертывание IoT требует гарантии того, что PoE по кабелю с витой парой будет работать в производственной среде, как ожидается, на протяжении всего жизненного цикла развертывания возникают три независимых этапа тестирования:

1. Во-первых, на этапе прокладки кабельного хозяйства. Активная часть системы пока отсутствует, ни источников питания (PSE), ни питаемых устройств (PD) пока нет. На этом этапе тестируется сама среда передачи, то бишь – кабель. Для этого используется прибор, способный измерить асимметрию сопротивления постоянному току, как между парами, так и между проводами в паре. Соответствие результатов этих измерений стандартам гарантируют то, что каждая пара в кабеле обеспечит одновременную передачу как данных, так и питающего напряжения.
2. После установки кабелей и коммутаторов/инжекторов PoE необходимо провести дальнейшее тестирование, чтобы убедиться, что оборудование источника питания подает питание на конечные точки PoE, которые удовлетворяют требованиям нагрузки конечной точки. В этой ситуации тестовое оборудование выступает в качестве конечной точки PoE и производит нагрузочное тестирование, чтобы убедиться, что на PD будет обеспечен требуемый уровень PoE.
3. Нагрузочное тестирование PoE полезно для интеграторов Интернета вещей, установщиков кабеля и сетевых администраторов, поскольку оно помогает устранить любые разногласия между этими группами при возникновении проблемы. Это также отличная возможность для установщика кабелей или интегратора получить дополнительный доход, добавив этот важный шаг в процесс установки, проверки или интеграции устройств кабельной системы.

Давайте заглянем немного глубже, чтобы понять, какие типы тестов следует использовать при проверке РоЕ, какие типы кабелей выбрать в зависимости от потребностей PoE, насколько важна сертификация кабелей для новых установок и как тестеры АЕМ могут помочь решить все эти задачи.

Согласно IEEE, питание через Ethernet состоит из трех компонентов: оборудования источника питания (PSE), питаемого устройства (PD) и кабеля, используемого для подачи питания на устройство. Примерами оборудования источника питания являются коммутатор или инжектор питания, а примером PD является камера видеонаблюдения или точка доступа.

Надо отдавать себе отчёт в том, что на витую пару накладываются дополнительные ограничения: теперь она служит не только для передачи данных Ethernet, но и для подачи постоянного напряжения питания на удалённое устройство.

На сегодняшний день существует несколько стандартов PoE IEEE для витой пары. Каждый из них обеспечивает различные уровни мощности, подаваемой от PSE к PD. Эти стандарты также обеспечивают необходимую сигнализацию, то есть, протокол обмена информацией, которую понимают как PSE, так и PD. Сигнализация используется для определения того, действительно ли PD требуется питание, а также процесс согласования для определения количества энергии, которое требуется PD для работы. В настоящее время существует восемь различных классов мощности, определенных IEEE. Мощность, выдаваемая PSE, варьируется от 4 Вт для устройств класса 1 до 90 Вт для устройств класса 8.

В процессе развёртывания системы РоЕ важным моментом является, чтобы как сами PSE, так и среда передачи, то есть, кабели, были со всей тщательностью протестированы на правильность работы на различных уровнях мощности. Причём, речь идёт не только о пиковой или одномоментной подаче мощности, но и о долговременной нагрузке. Кроме того, если речь заходит о РоЕ, то важной характеристикой кабеля становится не только, собственно, омическое сопротивление постоянному току, но и асимметрия сопротивления как между парами, так и между проводниками в паре.

Расширенное тестирование на асимметрию сопротивления постоянному току стало важным шагом в процессе развертывания интернета вещей (IoT), поскольку устройства, которым требуются уровни мощности PoE++, то есть, потребляемая мощность которых находится на уровне 60 Вт или выше, более склонны вызывать проблемы с помехами в линии при передаче данных. Таким образом, для реализаций IoT, требующих более высоких уровней подачи питания, таких как современные точки беспроводного доступа (WAP) и камеры с панорамированием и наклоном (PTZ), настоятельно рекомендуется тщательное тестирование асимметрии сопротивления постоянному току.

Подытоживая, можно сказать, что нагрузочное тестирования в паре с тестированием на согласование, обеспечат подключение конечного оборудования к системе РоЕ с минимумом проблем, связанных с подачей питания по витой паре и несогласования по мощностям.

Стандарты IEEE определяют различные уровни мощности при подаче питания по Ethernet. Стандарты PoE, как и стандарты на СКС имеют ограничение длины линии в 100м, поскольку уровень мощности в конечной точке напрямую зависит от длины линии. Посему, стандарты оговаривают две мощности: мощность на выходе коммутатора, либо инжектора и мощность на входе питаемого устройства, то есть, у учётом потерь в линии.

В принципе, технология PoE совместима со многими кабелями. Для нее подходят и CAT5, и CAT5e и далее, со всеми остановками. Но как говорится, все равны, но некоторые ровнее. Если речь идёт о стандартах IEEE 802.3af и 802.3at, то выбор кабеля не принципиален, поскольку мощность не велика, соответственно, большого рассеяния мощности на кабеле не происходит. Посему, если есть уверенность, что потребляемая конечной точкой мощность не превысит 30Вт, то никаких специальных требований на кабельное хозяйство РоЕ не накладывает.

Ситуация меняется в том случае, если для питания конечных устройств требуется мощность от 50Вт и выше. То есть, это 802.3bt (type3) и 802.3bt (type4). При таких уровнях мощности начинает играть роль рассеяние на кабеле. Причём не только в плане, собственно, потерь полезной мощности, но и в плане влияния на передачу данных. Поэтому, настоятельно рекомендуется применять кабель CAT6A там, где от PoE требуется мощность 50Вт и выше. По той простой причин, что за счёт более толстых жил уменьшаются потери мощности, а за счёт более качественной изоляции уменьшается влияние нагрева на физические параметры кабеля. Не говоря уже о том, что использование кабеля CAT6A – это хороший задел на будущее, на перспективу.

Чтобы увеличить вероятность того, что ваши кабели не будут являться причиной проблем при использовании PoE, подрядчикам по прокладке кабелей необходимо сертифицировать кабели на соответствие строгим стандартам производителей кабелей. Это требуется не только с точки зрения гарантии того, что кабели могут работать на многогигабитных скоростях, но также для тестирования и обеспечения надлежащей мощности нагрузки для стандартов IEEE 802.3af, 802.3at и 802.3bt.

Проведение работ по развёртыванию интернета вещей требует контрольных приборов, обеспечивающих, во-первых, высокую скорость тестирования, во-вторых – универсальность, в-третьих – уверенность в результатах измерений. В номенклатуре компании АЕМ есть два прибора, которые способны помочь в работе по разворачиванию системы РоЕ на любом из её этапов: планирования, установке и отладке.

Если вы рассматриваете медные кабели как для транспорта Ethernet, так и для PoE, передача AEM TestPro CV100 в руки вашего подрядчика по кабелю — это лучший способ, чтобы ваш кабельный завод работал должным образом. Во-первых, TestPro может полностью сертифицировать новые и существующие кабели на соответствие гарантийным стандартам производителя кабелей. Это гарантирует, что кабельная разводка и установка были правильно завершены и готовы к использованию в производстве. Во-вторых, тесты не только подтверждают, что кабели могут правильно работать на скоростях до нескольких гигабит, но также и то, что линии протестированы на устойчивую нагрузку PoE до 90 Вт на кабель. В-третих, при тестировании учтено влияние РоЕ на передаваемые данные.

Как это не печально, но СКС, как и любое другое изделие рук человеческих, не есть что-то, отлитое в бронзе раз и навсегда. Сразу же, после установки оно начинает деградировать. Это во-первых. Во-вторых, в любую СКС со временем требуется вносить какие-то изменения. Как следствие – поддержка, профилактика и ремонт СКС естественны и совершенно необходимы. Благодаря самому быстрому в отрасли 6-секундному автоматическому тесту TestPro может выявлять и обнаруживать распространенные проблемы, такие как места повреждения кабеля, задержка распространения и асимметрия сопротивления постоянному току. Таким образом, наличие TestPro — это и сертификация, и устранение неполадок, и экономия времени и денег в долгосрочной перспективе.

Однако, сертификация – штука такая, она далеко не всем и не всегда нужна. Взять хотя бы сетевых администраторов, на чьих плечах лежит поддержка и обслуживание сети. А если вычесть из списка функциональных возможностей CV100 сертификацию, то мы получим тестер Network Service Assistant (NSA). NSA является прекрасным и более дешевым вариантом для тестирования кабельного хозяйства, поскольку он позволяет использовать все те же функции тестирования PoE и кабеля, что и CV100, за исключением того, что он не сможет выполнить полные двусторонние сертификационные испытания.

Если вы планируете построить надёжную и хорошо работающую систему PoE, первое, что нужно сделать — это протестировать свои кабели. Чтобы быть уверенным в том, что как новые, так и уже существующие кабельные трассы удовлетворят ваши потребности, абсолютно необходимо тщательное тестирование. Лучший способ убедиться, что вы не столкнетесь с проблемами в будущем, — это использовать инструмент для сертификации медных кабелей, такой как TestPro, или инструмент Qualification+, такой как Network Service Assistant, который может проверять как производительность передачи данных, так и нагрузочное тестирование. Только тогда вы можете быть уверены, что ваша кабельная система готова к работе.