Как проверить poe мультиметром

Тестирование систем с поддержкой питания через Ethernet (PoE)

PoE (Питание через Ethernet) является передовой технологией, которая все чаще используется для подачи питания для IP-телефонов, беспроводных точек доступа, сетевых видеокамер и других сетевых устройств. Сетевые специалисты, которые внедрили технологию PoE или рассматривают вопрос о ее внедрении, а также специалисты по установке сетей, предлагающие эту технологию в составе своих услуг, должны осознавать потенциальное влияние некоторых факторов на процесс тестирования работы сети.

Основные факторы, влияющие на процесс сертификации и тестирования сети

PoE (Питание через Ethernet) является передовой технологией, которая все чаще используется для подачи питания для IP-телефонов, беспроводных точек доступа, сетевых видеокамер и других сетевых устройств. Сетевые специалисты, которые внедрили технологию PoE или рассматривают вопрос о ее внедрении, а также специалисты по установке сетей, предлагающие эту технологию в составе своих услуг, должны осознавать потенциальное влияние некоторых факторов на процесс тестирования работы сети. После установки некоторых видов оборудования с поддержкой PoE будет требоваться повторная сертификация существующей кабельной системы. Существующее в сети оборудование с поддержкой PoE может повлечь за собой изменения в процедурах тестирования для обеспечения требуемого уровня точности. Дополнительные тесты нового оборудования с поддержкой PoE помогут подтвердить корректность его работы. Эта статья объясняет влияние технологии PoE на процесс тестирования сети и показывает, как некоторые сравнительно простые изменения в процедурах и оборудовании могут обеспечить успешное выполнение работы.

Знакомство с технологией PoE

Текущая спецификация технологии PoE была описана и систематизирована в стандарте IEEE 802.3af, который описывает работу Ethernet-оборудования, предоставляющего питание (источники питания) (PSE) и потребителей питания (PD). Стандарт предусматривает подачу по неэкранированной витой паре постоянного напряжения 48 вольт и максимальную потребляемую мощность 15 Ватт. Эта технология работает с существующей кабельной системой, включая кабели категории 5, 5e и 6, а также горизонтальные и коммутационные кабели, коммутационные панели, розетки и активное сетевое оборудование, без необходимости внесения каких-либо модификаций.

Все сетевые устройства требуют наличия канала передачи данных и источника питания для нормальной работы. Преимущество PoE состоит в том, что эта технология использует только один комплект проводов для обеспечения обоих условий, снижая время на установку и экономя средства. PoE также упрощает перемещение любого устройства, так как его можно просто подключать к сетевой розетке с поддержкой PoE.

Виды оборудования обеспечения питанием

Существует два основных типа оборудования, обеспечивающих сетевые устройства питанием (PSE): самостоятельное (end-span) и вспомогательное (mid-span). Между этими видами оборудования PSE существуют значительные отличия в части оказываемого влияния на процесс тестирования сети. Для обеспечения питания и передачи данных самостоятельные системы используют коммутаторы Ethernet со встроенным блоком питания. Стандарт IEEE 802.3af позволяет таким устройствам подавать питание на пары 1,2 и 3,6 ИЛИ на пары 4,5 и 7,8 обычного четырехпарного медного кабеля. Самостоятельное оборудование PSE может быть совместимо со стандартами передачи данных 10BASE-T, 100 BASE-TX или 1000BASE-T.

Самостоятельное оборудование обеспечения питанием

Самостоятельные устройства PoE располагаются за пределами постоянного соединения. Самостоятельные устройства PoE не влияют на сертификацию постоянных соединений.

Вспомогательное оборудование PSE располагается между традиционными коммутаторами/маршрутизаторами и устройствами-потребителями питания. Вспомогательное оборудование PSE может быть отдельными устройствами или интегрированными в коммутационную панель. В последнем случае каждый порт, к которому подключено вспомогательное оборудование в коммутационной панели питания, является одним из окончаний постоянного соединения. Вспомогательные устройства с поддержкой 802.3af являются единственными устройствами, для которых разрешено использование пар проводов 4,5 и 7,8 для передачи питания. По этим парам не передаются данные через вспомогательные устройства PSE. Так как стандарт 1000BASE-T требует, чтобы все четыре пары были задействованы для передачи данных, то согласно стандарту 802.3af применение вспомогательного оборудования PSE ограничено и поддерживается только системами 10/100BASE-T. Для поддержки 1000BASE-T существуют некоторые виды вспомогательного оборудования PSE, однако они технически несовместимы со стандартом IEEE 802.3af.

Вспомогательное оборудование обеспечения питанием

В случае вспомогательной конфигурации PoE, оборудование PSE расположено на коммутационной панели и является частью постоянного соединения. Сертификация должна проводиться при выключенном оборудовании PSE, а тесты схемы соединения выполняются с учетом результатов тестирования возвратных потерь, вносимых потерь и NEXT-потерь.

Важнейшее различие между коммутационными панелями с подачей питания и самостоятельным оборудованием PSE заключается в том, что, в отличие от самостоятельных устройств, коммутационные панели с подачей питания становятся частью постоянного соединения. Производительность соединения и качество терминирования коммутационных панелей с подачей питания являются наиболее значимыми факторами, влияющими на производительность постоянного соединения, поэтому любое постоянное соединение должно быть ресертифицировано при каждой установке коммутационной панели с подачей питания. Самостоятельные устройства не являются частью соединения, когда выполняется его сертификация, и имеют минимальное влияние на результаты тестирования сети.

Принцип работы систем PoE

Для предотвращения повреждений существующего оборудования Ethernet, которое не поддерживает возможность получения питания PoE, перед подачей питания в линию оборудование PSE запускает процесс поиска. Данный процесс отвечает за поиск устройств, отвечающих спецификациям PoE. В этот момент в кабель подается небольшое постоянное напряжение и проверяется наличие 25 к? напряжения резистора на удаленном устройстве. Это напряжение обычно не превышает 10 В и обычно подается каждые 2 миллисекунды.

Если сопротивление обнаружено, то оборудование PSE подает в линию постоянное напряжение 48 В, предусмотренное стандартом PoE, до максимального значения в 13 Вт. Питание подается в линию до тех пор, пока к нему подключен потребитель. Если устройство выключается или отключается от сети, оборудование PSE перестает подавать питание и снова запускает процесс поиска.

Влияние на процесс сертификации сети

Постоянное напряжение в соединении изолировано от высокочастотного сигнала передачи данных, однако он может повлиять на работу тестирующего оборудования. Почти все тестеры используют сигналы постоянного тока для выполнения базового тестирования соединения, например проверка схемы соединения и измерение сопротивления. Кроме того, многие тестеры имеют встроенные схемы защиты чувствительных измерительных элементов от других активных устройств связи, таких как, например, ISDN и ТфОП, которые используют передачу постоянного напряжения по разным парам и могут быть случайно подключены к тестеру.

После завершения тестирования кабеля устройство-потребитель к линии не подключено, поэтому оборудование PSE будет находится в режиме поиска. Напряжение постоянного тока, передаваемое в линию в процессе поиска, не будет оказывать влияние на тестирование канала передачи данных (тесты возвратных потерь, вносимых потерь и перекрестных наводок на ближнем конце). Однако они могут повлиять на замеры постоянного тока, используемые большинством сетевых тестеров в процессе сертификации для измерения сопротивления в линии и тестирование схемы соединения. Постоянное напряжение, создаваемое оборудованием PSE в процессе поиска, может случайно привести к включению защитных схем тестирующего оборудования.

Поэтому подачу питания в тестируемую линию необходимо отключать. Это проще всего сделать путем отключения питания устройства PSE. Однако это часто имеет нежелательный эффект, связанный с отключением питания во всех линиях, а не только в тестируемой линии. К счастью, большинство устройств PSE поставляется с программной утилитой настройки, которая позволяет включать и выключать питание на отдельных портах. При выключенном питании линии передачи данных в линиях с поддержкой PoE можно тестировать так же, как и обычные линии.

Тестирование оборудования PSE

Следующий вопрос, на котором стоит остановится — это тестирование оборудования PSE. Существует несколько возможных подходов — от сложных и высокоточных до предельно простых.

Устройства PSE можно тестировать с помощью лабораторного оборудования, предназначенного для измерения производительности (КПД) источников питания. Эти устройства класса high-end можно конфигурировать для измерения КПД устройств PSE, находящихся как в режиме поиска, так и в режиме подачи питания. Проблема состоит в том, что эти устройства дороги, громоздки и сложны в использовании. Они предназначены скорее для использования производителями оборудования, а не сетевыми специалистами в данной области.

Более простая и менее дорогая альтернатива предоставляется простыми устройствами, которые состоят из обычного резистора, индикатора и разъема RJ-45. Эти устройства подключаются к сетевой розетке и обеспечивают наличие требуемого сопротивления в линии для оборудования PSE. При этом оборудование PSE подает напряжение в 48 В, что сопровождается включением светодиодного индикатора. Эти устройства обеспечивают простой способ тестирования оборудования PSE, однако они не предоставляют никакой информации о его уровнях напряжения и мощности. Кроме того, они не обеспечивают способ документирования наличия питания PoE. Их следует считать быстрым и простейшим решением для определения того, работает сеть или нет.

Наиболее полезное решение должно предоставлять больше информации, чем описанное выше простейшее решение, и подходить для полевых условий. Недавно компания Fluke Networks представила модуль DTX для проверки сетевых служб для кабельного анализатора DTX. Этот новый модуль (DTX-NSM) подключается к задней панели анализатора DTX и, будучи частью того же самого набора, используемого сегодня для сертификации линий, обеспечивает более обширное тестирование PoE. Это решение позволяет проверять, имеется ли соответствующее напряжение для приложений PoE и обеспечивает ли оборудование PSE то качество питания, которое отвечает требованиям альтернативы A или B стандарта IEEE 802.3af. Еще одно преимущество интегрирования тестов PoE в процесс сертификации линии заключается в возможности документировать и архивировать результаты теста PoE как часть процесса сертификации.

Новый стандарт и несовместимое оборудование PSE

Прежде мы рассматривали, как выполняется тестирование питания и каналов передачи данных на всех типах PoE-совместимых линий, отвечающих стандарту 802.3af. Однако этот стандарт не поддерживает Gigabit Ethernet, который использует все четыре пары для передачи данных. По этой причине некоторые производители представили PoE-оборудование Gigabit Ethernet, которое не отвечает ни одному из существующих стандартов. Кроме того, некоторое оборудование PSE может подавать питание мощностью более 15 Вт для поддержки устройств, требующих питания повышенной мощности. Это оборудование уже успело получить широкое распространение на рынке, что побудило институт IEEE создать рабочую группу для решения этих проблем путем выпуска обновления к стандарту. Эта рабочая группа 802.3at отвечает за расширение возможностей стандарта 802.3af.

После утверждения проекта нового стандарта и его принятия он должен предусматривать мощность величиной как минимум 30 Вт, требуемой для высокоскоростных точек доступа с высокой скоростью передачи данных и приводных устройств, таких как камеры с функциями масштабирования, а также перемещением в горизонтальной и вертикальной плоскости. Кроме этого, в задачи рабочей группы входит разработка способа взаимодействия оборудования PSE с сетями Gigabit и 10 Gigabit Ethernet.

Тестирование нового оборудования PSE

Когда все четыре пары проводов задействованы для передачи данных, очень трудно предотвратить случайную подачу напряжения постоянного тока назад к сетевому коммутатору или маршрутизатору, где оно может причинить серьезные повреждения. Производителям, представившим вспомогательные устройства Gigabit, удалось преодолеть эту проблему путем внедрения трансформаторов или конденсаторов, которые блокируют перенаправление постоянного тока к коммутатору или маршрутизатору.

Это создает дополнительные трудности при тестировании сети. Трансформаторы или конденсаторы не влияют на высокочастотные сигналы, используемые для измерения вносимых потерь, перекрестных наводок на ближнем конце и возвратных потерь. Однако даже когда питание выключено, эти устройства будут определяться как места разрывов путем подачи сетевым тестером постоянного тока для проверки схемы соединения. Таким образом, линия не сможет быть успешно сертифицирована. Чтобы решить эту проблему, отключите проверку тестером схемы соединения. Другие функции, такие как тестирование вносимых потерь, перекрестных наводок на ближнем конце и возвратных потерь, будут выполняться лишь при условии успешного завершения тестирования схемы соединения.

Заключение

Быстрый рост популярности технологии PoE означает, что сетевые специалисты должны понимать влияние ее работы на процесс сертификации. Разное оборудование PoE влияет на этот процесс по-своему. Путем настройки процедур тестирования соответствующим образом сетевые специалисты могут легко выполнять проверку производительности систем PoE вместе с используемой Ethernet-инфраструктурой.

Стандартный и нестандартный коммутатор PoE

Благодаря быстрому развитию систем видеонаблюдения PoE коммутаторы широко применяются в различных системах обеспечения безопасности. Но из-за дороговизны устройств, производители часто выпускают нестандартные PoE коммутаторы.

Что такое PoE свитч?

Коммутатор POE — это сетевой коммутатор со встроенной технологией Power over Ethernet. Когда к нему подключают сетевые устройства в обычном режиме, коммутатор определяет совместимы ли они с POE и автоматическое определяет мощность подключения. На рынке доступны коммутаторы разнообразных конфигураций: от недорогих неуправляемых периферийных коммутаторов с несколькими портами до сложных многопортовых блоков в стойке со сложным управлением.

Классификация PoE коммутаторов

1. Стандартный коммутатор PoE

Стандартный PoE коммутатор совместим с IEEE802.3af / at, известный как 48В-свитч. Система PoE состоит из двух частей: оборудование — источник питания и само устройство, к которому подается питание, приемник питания. Коммутатор PoE принадлежит устройствам, которые являются источниками питания. Существует чипсет приемников питания на стандартном 48-вольтовом устройстве.

2. Нестандартный коммутатор PoE

Нестандартный PoE свитч известен как 24В, но есть также 48В, 12В и 5В свитчи.

Основное применение коммутатора PoE.

Коммутатор PoE в основном используется для передачи данных и электропитания в виде CCTV (питание для IP-камеры), беспроводного покрытия (питание точки доступа) и беспроводной передачи (питание моста) и т. д.

Рабочий процесс стандартного коммутатора PoE

1. Обнаружение

В самом начале PoE устройство создает небольшое напряжение в порте устройства до тех пор, пока не будет найден приемный конец, совместимый с IEEE 802.3AF.

2. Определение устройства-приемника

При обнаружении устройство будет классифицировано и оценено его энергопотребление.

3. Включите питание

В течение периода запуска (обычно менее 15 мкс) оборудование PoE начинает подавать питание с низким напряжением на оборудование-приемник до тех пор, пока оно не достигнет 48 В постоянного тока.

4. Управление питанием

Коммутатор обеспечивает стабильные и надежные 48 вольт для оборудования и отвечает требованиям энергопотребления оборудования менее 15,4 Вт.

5. Отключение

Если устройство-приемник отключено от сети, коммутатор прекратит питание оборудования в течение 300-400 мс и повторит процесс обнаружения, чтобы определить, подключен ли кабель к оборудованию.

Метод определения мультиметром стандартного и нестандартного коммутатора PoE

Включите устройство, установите мультиметр на измерение напряжения и подключите его к выходам питания (обычно 1/2, 3/6 или 8, 7/4/5 RJ45-порта), если результатом тестирования будет стабильное напряжение 12, 24, 48 В, тогда оборудование является нестандартным PoE коммутатором. Во время этого процесса коммутатор не обнаруживает мультиметр и обеспечивает 12 В, 24 В или 48 В напрямую.

Если не удается определить точное значение напряжения, счетчик будет бить между 2 и 10 В, тогда устройство является стандартным продуктом PoE. Во время процесса коммутатор обнаруживает мультиметр, но выдает стабильное выходное напряжения из-за того, что мультиметр не является стандартным приемником питания PoE.

Как контролировать РоЕ под нагрузкой: особенности технологии и проверки, приборы для тестирования

Суточный ритм жизни большинства людей делится на три основные части: работа вместе с дорогой до нее и обратно, свободное время и сон. При этом комфорт каждого из этих периодов существенно увеличивается в случае наличии прямой или косвенной поддержки со стороны технических средств вычислительной техники и электросвязи. Эффект от их использования в рабочее время уже хорошо изучен, понятен и осязаем в виде роста производительности труда. Влияние же компьютеризации и телекоммуникаций на остальные 16 часов суточного жизненного цикла отчетливо обозначилось только в последние годы. Внешним проявлением процессов, сопутствующих их массовому внедрению в практику, стало появление таких комплексных объектов как «умные» дома и даже «умные» города. Под таковыми понимаются те жилые и общественные строения, а также урбанизированные территории в целом, инфраструктура которых обеспечивает максимальный комфорт постоянным обитателям и гостям.

Объем выполняемых действий, во многом определяющий качество функционирования системы управления умного города/дома, в реалиях сегодняшнего дня де-факто задается преимущественно многочисленными контроллерами и иным электронным оборудованием, которое расположено на обслуживаемой территории. Оно обеспечивает съем и первичную обработку информации о объекте установки системы, а также выдачу соответствующих управляющих команд на исполнительные устройства в случае выхода контролируемого параметра за пределы разрешенных допусков.

Технико-экономическая эффективность систем рассматриваемой разновидности существенно растет при объединении отдельных контроллеров вместе с иными вычислительными и телекоммуникационными устройствами в интегрированную информационно-коммуникационную систему (ИКС). Ее наличие позволяет контроллерам функционировать как единое целое вместе с иными терминальными устройствами типа камер дистанционного наблюдения, оборудованием контроля доступа и аналогичного.

Преимущества дистанционного питания электронной терминальной техники

Технический уровень современных «интеллектуальных» терминальных устройств не позволяет поддерживать их нормальное функционирование на протяжении длительного времени питанием от автономного гальванического элемента или аккумулятора. Решение же задачи электроснабжения подключением их к 220-вольтовой сети по классической схеме требует прокладки выделенных линий, что отрицательно сказывается на экономических параметрах, эксплуатационной надежности и пожарной безопасности системы в целом. Это происходит просто в силу большого количества отдельных линий даже при обращении к популярной для сетей электроснабжения шлейфовой схеме соединения. Как средство решения возникающей коллизии целесообразно использовать оборудование, которое обеспечивает передачу постоянного напряжения по основным или дополнительным цепям слаботочных кабельных трактов.

Дистанционное питание маломощных терминальных устройств может выполняться по-разному. В настоящее время для его реализации удобно использовать технику РоЕ, которая была целенаправленно создана для взаимодействия с сетевыми интерфейсами группы xBase-T. Эта особенность отражается даже в названии: аббревиатура РоЕ расшифровывается как Power over Ethernet.

РоЕ как технология не является абсолютной новинкой. Ее прямой аналог и предшественник был внедрен уже свыше ста лет тому назад на сетях классической телефонной связи. В данном конкретном случае такая схема использовалась при построении абонентского участка с питанием по схеме с так называемой центральной батареей. Аналогичный подход задействуется сейчас также в офисных телефонных сетях на основе учрежденческой АТС. Целесообразность распространения отработанных ранее принципов на современные системы автоматизации в целом определяются:

• широким распространением техники Ethernet в качестве средства объединения в единую структуру терминального и телекоммуникационного оборудования различного назначения;
• реализацией подавляющего большинства линий подключения терминального оборудования на электропроводных кабелях из витых пар (казавшиеся очень перспективными еще пару десятков лет тому назад проекты класса “волокно до рабочего места” сейчас носят единичный характер);
• относительно небольшими мощностями потребления большинства разновидностей терминального оборудования, что позволяет использовать для организации питания построенную ранее информационную структурированную кабельную проводку.

Системные особенности технологии РоЕ

Технические идеи, изначально заложенные в оборудования (активного) РоЕ, варианты его исполнения, согласование с информационной кабельной системы и иная полезная информация были подробно представлены ранее и с ними можно ознакомится в статьях:

• Стандарты питания от PoE до PoE++, внедрение и методы проверки
• Особенности витой пары и разъемов RJ-45 для поддержки PoE повышенной мощности

В данном случае остановимся только на тех особенностях этой техники, которые приобретают важное значение при выполнении процедур полевого тестирования техники этой разновидности. В дальнейшем при рассмотрении целенаправленно оставляются без внимания варианты организации дистанционного питания терминальных устройств с помощью:

• перспективного однопарного Ethernet, которое реализуется на иных принципах, Рис. 1б;
• т.н. пассивного РоЕ, которое осуществляется по свободным парам с привлечением для этого навесного не интеллектуального адаптера.

Техника указанных разновидностей требует специального рассмотрения в рамках отдельной публикации.

Что касается собственно системных особенностей, то первая из них– обязательное наличие у источника РоЕ штатного бортового контроллера, существенно расширяющего функциональные возможности устройства. Минимальный перечень выполняемых им процедур стандартизован спецификациями IEEE 802.3af, IEEE 802.3at и IEEE 802.3bt. Известен также ряд близких к ним систем, среди которых наибольшую известность получила UPоE компании Cisco.

В процессе своего функционирования контроллер:

• определяет наличие на противоположном конце линии приемника РоЕ;
• постоянно отслеживает мгновенный ток потребления терминального устройства и снимает питающее напряжения как при превышении предельно допустимого значения (интерпретируется как перегрузка), так и при прерывании протекания тока на протяжении не менее чем в 300 мс, (считается отключением нагрузки);
• проверяет общую мощность, отдаваемую источником, и при превышении предельно допустимого значения принудительно отключает избыточные потребители.

При реализации последней функции алгоритм отключения нагрузок фиксирован или может меняться пользователем за счет соответствующих настроек контроллера (оборудование старших классов).

Рис. 1. Особенности реализации дистанционного питания по технологии PoE: а) многопарные тракты; б) однопарные тракты

Принцип внедрения техники РоЕ в новые и ранее построенные ИКС основан на наложении соответствующей техники на электропроводные линии из витых пар за пределами стационарной линии (permanent link) в том смысле, который зафиксирован в стандартах на структурированную проводку. При этом сам источник питающего напряжения потенциально может быть:

• выполнен в виде встроенного модуля коммутатора ЛВС;
• реализован как конструктивно самостоятельный инжектор, который включается между коммутатором и панелью СКС по схеме кросс-коннекта;
• интегрирован в коммутационную панель.

В реальных сетях доминирующее значение имеет первый вариант, схематически показанный на Рис. 2а.

Рис. 2. Варианты построения классических электропроводных кабельных трактов при использовании технологии PoE: а) в случае наличия у коммутатора встроенного модуля РоЕ (решение класса DTE PSE – от англ. Data Terminal Equipment); б) при исполнении инжектора PSE как внешнего промежуточного устройства (Midspan PSE); в) при реализации инжектора PSE в форме коммутационной панели

Данное обстоятельство форсированно определяет тип используемого интерфейса, функции которого возложены на «широкую», т.е. 8-контактную розетку модульного разъема с разводкой RJ45. Крайне редко устанавливаемые в панелях 10-контактные варианты этих розеток и розетки с дополнительными нештатными контактами в данном случае не рассматриваются, т.к. техника РоЕ предполагает использование только максимум четырех пар, подключаемых к 8-контактной розетке.

При работе с оборудованием традиционного двух- и четырехпарного Ethernet технология РоЕ использует фантомную схему подачи напряжения питания на терминальное устройство. Вне зависимости от варианта питания в качестве как прямого, так и обратного проводов замкнутой цепи используется витая пара целиком. Принцип взаимодействия приемника и передатчика в этом случае представлен на Рис. 1а. С учетом изначально чрезвычайно малой омической несимметрии проводов витых пар стационарных линий и трактов это позволяет

• без изменения конструкции витой пары хотя бы в части увеличения диаметра токопроводящей жилы вдвое увеличить максимальный ток, подаваемый в терминальное устройство;
• добиться такого уровня развязки цепей подачи питания и передачи информационных сигналов, при котором их взаимное влияние не существенно на инженерном уровне строгости.

На выбор фантомной схемы подачи питания существенное влияние оказала обязательность применения в сетевых интерфейсах аппаратуры локальных сетей линейных трансформаторов гальванической развязки. Это позволяет свести их доработку к выполнению отвода от средней точки на передающем и приемном концах.

По мощности потребления приемники РоЕ делятся на классы, наличие которых позволяет максимально полно использовать доступную мощность источника PSE (от англ. Power Sourcing Equipment). Система классов

• сформирована по открытой схеме и позволяет вводить новые по мере возникновения такой необходимости и появления технической возможности;
• выстроена таким образом, что обеспечен бесшовный переход от младшего класса к старшему.

Класс мощности определяется в момент подключения нагрузки в процессе выполнения достаточно сложной процедуры начальной настройки источника (англ. discovery process) с максимальной продолжительностью порядка 1 с. Во время ее реализации контролируется сама возможность подачи на нагрузку PD (от англ. Powered Device) дистанционного питания, проверяется допустимая мощность и находятся иные параметры. Для определения класса мощности в приемник PD вводится дополнительный 25-килоомный тестовый резистор. Соответствующие настройки осуществляются по результатам замера тока, проходящего через этот резистор, при кратковременной подаче в предполагаемую цепь питания калиброванного тестового сигнала напряжением от 14,5 до 20,5 В перед началом работы.

Чем и как контролировать РоЕ?

Как и любое иное сложное техническое устройство, оборудование РоЕ должно обеспечивать возможности текущего контроля в процессе эксплуатации. Соответствующие процедуры потенциально могут быть выполнены уже известными приборами или возложены на специализированное оборудование.

Представленный выше алгоритм взаимодействия источника с потребителем, а также схема подачи питающего напряжения на нагрузку исключают возможность выполнения этой процедуры бытовым электрическим тестером (мультиметром). Данное утверждение основано на следующих соображениях:

• отсутствие в мультиметре соответствующего нагрузочного резистора, что делает невозможным корректную инициализацию источника PSE;
• сложность доступа штатными щупами прибора к отдельным контактам розетки модульного разъема из-за особенностей раскладки отдельных проводов витых пар, Рис. 3;
• применение фантомной схемы подачи напряжения питания с подключением полюсов источника одновременно к двум проводам витой пары;
• наличием возможности функционирования источника как по 2-, так и 4-парной схемам, тогда как тестер реализует проверку только двухконтактных (де-факто однопарных) цепей.

Рис. 3. Наиболее популярные на практике варианты раскладки проводов витых пар по контактам розетки модульного разъема

Все это в комплексе означает необходимость включения в состав рабочих инструментов системного администратора ИКС как минимум среднего масштаба специализированного полевого контрольного устройства. Наличие соответствующей техники позволяет выполнять проверку работоспособности оборудования РоЕ, осуществлять профилактику отказов, локализовывать места неисправностей и решать иные аналогичных задачи.

Для измерения напряжения пассивного PoE, в котором напряжение в линию подается независимо от того подключена к ней нагрузка или нет, часто применяют и мультиметр. Однако даже этом случае есть ряд ограничений:

• Сложность в подключении. В силу небольших габаритов розетки RJ45, щупами мультиметра проблематично подключиться к нужной паре проводов для проведения измерений. Для этого можно использовать специализированный разветвитель Paladin Tools PA1902 или самостоятельно изготовить разветвитель их разрезанного пополам патчкорда.

• Измерить таким образом можно только напряжение холостого хода, которое наверняка снизится после подключения нагрузки. А соответственно такие измерения нельзя назвать точными.

Требования к конструктивному исполнению устройств контроля РоЕ и их иерархия

Базовые требования к устройству контроля РоЕ, которые во многом определяют его конструктивное исполнение, очевидны. Соответствующий измерительный прибор должен:

• быть малогабаритным и удобным в работе переносным прибором с батарейным питанием;
• обладать интуитивно понятным интерфейсом;
• обеспечивать переход между режимами измерения конкретных характеристик с минимальным количеством ручных манипуляций органами управления.

С учетом достигнутого технического уровня и опыта, накопленного в процессе создания оборудования для оперативного полевого контроля ИКС, тестирующее устройство конструктивно может быть выполнено

• в виде съемной приставки к иному измерителю, который питает ее схемы постоянным током, выполняет соответствующие начальные настройки, осуществляет обработку сигналов и представления результатов измерения.
• в форме самостоятельного специализированного прибора;
• как встроенный модуль кабельного сканера или тестера ЛВС общего назначения.

Измерительная приставка может одеваться на основной разъем или включаться в дополнительный слот полевого кабельного сканера или тестера ЛВС. При достигнутом на сегодняшний день уровне техники сама приставка вполне может быть выполнена достаточно миниатюрной. Однако, исполнение измерителя в форме ручного прибора делает крайне затруднительным введение в него большого количества слотов под сменные дополнительные модули с реализацией концепции “функция на борту”. Одевать же модуль на основной разъем неудобно с эксплуатационной точки зрения. Все это в комплексе приводит к малой практической популярности такого исполнения.

Столь же редко на практике встречаются узко специализированные измерители РоЕ. Причиной такого положения дел в данном случае становится относительно небольшой объем реализуемых им функций. Переход на полноценное исполнение как самостоятельного прибора имеет смысл только в том случае, если он ориентирован на выполнение расширенного перечня функций, например, измерять фактическую мощность потребления терминального устройства.

Представленные соображения делают наиболее популярным реализацию измерителя в форме встроенного модуля. Этому дополнительно способствуют относительно небольшие габариты гнезда модульного разъема, которое используется в качестве физического интерфейса прибора.

Рис. 4. Схема подключения тестера РоЕ в процессе контроля системы дистанционного питания: а) к классическому кабельному тракту; б) к кабельному тракту MPTL

Приемник PD системы дистанционного питания не оказывает на источник PSE никакого обратного влияния, за исключением, может быть, величины создаваемой на него нагрузки. Данное свойство означает

• возможность определения характеристик источника только с дальнего конца линии;
• отсутствие необходимости разбиения измерителя в любой форме его реализации на базовый и удаленный блоки по образцу кабельных сканеров;
• целесообразность выполнения физического интерфейса измерителя на основе розетки модульного разъема (RJ45).

Такое исполнение выгодно по следующим основным причинам:

• тестируется полный тракт передачи ток дистанционного питания с конкретными коммутационными шнурами вне зависимости от схемы его реализации (классический или MPTL, Рис. 4).
• полностью снимается проблема механической совместимости устройства с виторпарным кабельным трактом для подключения терминального устройства, а само подключение осуществляют штатным коммутационным шнуром.

Рис. 5. Иерархия технических средств эксплуатационного контроля параметров дистанционного питания РоЕ

Инвариантность по отношению к схеме построения линии особенно важна в свете быстрого роста популярности организации в современных офисах так называемых цифровых потолков. Их характерная особенность – большое количество расположенных в верхней части помещения дистанционно питаемых терминальных приборов, подключаемых к ИКС по схеме MPTL (англ. Modular Plug Termination Link), ранее direct connection с исполнением интерфейса для подключения терминального прибора в форме вилки модульного разъема.

Иерархия измерителей PoE, реализуемые ими базовые функции и способы представления результатов

Массовое распространение технологии РоЕ в сетях различного масштаба и высокая практическая потребность в тестовом оборудовании для его эксплуатационного контроля привела к широкому предложению соответствующей техники. Все ее многообразие можно классифицировать с разбиением по отдельным классам и представлением в иерархической форме, Рис. 5. Справедливости ради отметим, что четкую границу между классами провести не удается и отнесение конкретного устройства к определенному из них зачастую является достаточно условным.

Простейшие малогабаритные устройства младшего класса, которые объединяются в группу РоЕ-детекторов, обычно выполняются в виде специализированных устройств. Их функционал сводится преимущественно к выявлению наличия напряжения дистанционного питания на витых парах. Средством индикации служат светодиоды. Функциональные возможности иногда несколько расширяют изменением цвета свечения, который указывает на режимы работы источника и нахождение выходного напряжения на нагрузки в заданных стандартом пределах.

Известно два подхода к увеличению информативности представления результатов измерения младшими устройствами.

Первый из них основан на комплектации РоЕ-детектора однострочным цифровым дисплеем с выводом показаний в режиме бегущей строки.

В основу второго подхода положено применение в качестве дисплея экрана смартфона или планшета. Данный вариант реализован, например, в устройстве LinkSprinter 300, при использовании которого смартфон (планшет) и РоЕ-детектор связываются между собой по прямому WiFi-каналу, Рис. 6.

Рис. 6. PoE-детектор типа NetAlly LinkSprinter 300 (ранее Fluke Networks) и пример вывода его показаний на экран смартфона

РоЕ индикаторы, иногда называемые верифицирующими устройствами, выделяются в группу моделей среднего класса. Их визуальным признаком является полноценный графический ЖК дисплей, на который выводятся измеряемые параметры. Для увеличения информативности показания численные значения параметров обычно активно дополняются пиктограммами и/или графическими схемами. При необходимости возможно предоставление также считываемого из памяти прибора полноценного отчета по измерениям, пример которого приведен на Рис. 7.

Рис. 7. Пример отчета по измерению параметров системы дистанционного питания (верхняя часть экрана измерителя)

В качестве примеров оборудования рассматриваемой группы можно указать MicroScanner PoE Cable Verifier от компании Fluke Networks и LinkRunner G2 от компании NetAlly (ранее Fluke Networks, NetScout). Главное отличие между ними заключается в том, что в качестве прототипа MicroScanner PoE использован кабельный сканер младшего класса, который работает на физическом уровне сети. В отличие от своего аналога LinkRunner G2 является полноценным интеллектуальным сетевым тестером и предназначен для работы на канальном и сетевом уровнях. Тестирование РоЕ в вариантах IEEE (РоЕ и РоЕ+) и Cisco (UPoE) на мощностях вплоть до 60 Вт является для него одной из многих функций и выполняется в виде специализированной процедуры TruePower с полноценным моделированием нагрузки в режиме автотеста.

Сравнительно небольшой объем контрольных процедур как в области РоЕ, так и в части структурированной проводки и ЛВС дает возможность пойти по пути совмещения функций без значимого ухудшения массогабаритных показателей.

К моделям старшего класса целесообразно относить те разновидности приборов, которые обладают расширенными функциональными возможностями. К одной из таких функций можно смело отнести измерения фактической мощности, которая потребляется нагрузкой.

Рис. 8. Схема подключения измерителя при определении фактической мощности потребления терминального устройства

В перечень обязательных контролируемых параметров у моделей среднего и старшего классов включаются:

• класс мощности источника;
• разновидность источника (по спецификации IEEE, т.е. активное РоЕ — пассивное РоЕ);
• фактическое напряжение, отдаваемое источником;
• пары, на которые подается напряжение;
• полярность напряжения, подаваемого на конкретные пары.

При определении фактической мощности потребления терминального устройства измеритель в обязательном порядке включается по схеме “на проход” так, как это изображено на схеме Рис. 8. Это позволяет, наряду с напряжением измерить фактическое значение потребляемого тока и рассчитать мощность нагрузки.

Разработчики много внимания уделяют вопросам обеспечения предельной дружественности тестирующей техники для пользователя. В качестве иллюстрации конкретных шагов в этом направлении кроме типовых шагов по применению ударопрочного корпуса, применения темляка и других аналогичных решений сошлемся также на то, что

• вне зависимости от уровня устройства всегда обеспечен очень высокий уровень автоматизации измерений, полный цикл которых выполняется однократным нажатием на кнопку запуска;
• удобство в работе моделей младших классов достигается тем, что краткая инструкция с интерпретацией цветов свечения светодиодов наносится непосредственно на корпус;
• способность тестера создавать корректную нагрузку для РоЕ используется также в процессе подзарядки аккумулятора прибора.

Заключение

Достигнутый уровень техники позволяет констатировать следующее

1. Выполнение полноценного текущего эксплуатационного контроля систем дистанционного питания РоЕ возможно только с помощью соответствующего специализированного оборудования.
2. Измеритель параметров системы дистанционного питания РоЕ должен включаться в перечень штатного тестирующего оборудования администратора современной ИКС среднего и тем более, большого масштаба.
3. Замена специализированных измерителей бытовыми мультиметрами невозможна.
4. В процессе практической работы целесообразно пользоваться устройствами как минимум среднего, а лучше старшего класса, которые предоставляют информацию о основных текущих параметрах цепей подачи дистанционного питания.

Появились вопросы или нужна консультация? Обращайтесь!

Вечный параноик, Антон Кочуков.

Диагностика витой пары: какие приборы должны быть у системного администратора?

Функциональные обязанности любого системного администратора обычно состоят из целого списка различных пунктов, причём в зависимости от поступи технического прогресса некоторые из них уходят в небытие, а новые появляются в более сложных формах. Но одно осталось неизменным с истоков возникновения компьютерных сетей и до сегодняшнего дня – это обслуживание, прокладка, тестирование и оптимизация структурированной кабельной сети.

Особо удачливым администраторам не приходится заниматься непосредственно прокладкой: уважающая себя компания всегда предоставит этот масштабный и ответственный труд фирме-интегратору. Но на практике ситуация скорее обратная – компании пытаются экономить где только возможно и администраторам часто приходится откладывать в сторону ноутбук и консоль и брать в руки перфоратор и бухту кабеля. Соответственно, ввод проложенной кабельной сети в эксплуатацию и тестирование выполненных соединений тоже становится задачей администратора.

Для решения подобных вопросов администратор должен быть вооружён приборами для контроля физического состояния кабеля и сетевых соединений. В зависимости от потребностей и щедрости работодателя — это могут быть самые простые, средние или профессиональные тестовые приборы.

В отличие от системного администратора на заре профессии, который проверял кабельные жилы на разрыв мультиметром, ставя на один конец трассы накоротко замкнутый коннектор и ища в розетках эту петлю, современному администратору доступна масса вариантов оборудования.

Рассмотрим варианты приборов тестирования кабельной сети, которые должны быть в арсенале каждого сетевого администратора.

Простые кабельные тестеры

Простые кабельные тестеры должны быть в арсенале каждого сисадмина. Дешёвые, лёгкие и компактные устройства, предоставляющие минимальное количество функций, но удобные в использовании и относительно неприхотливые.

Имеют входы для стандартных сетевых коннекторов – RJ45 либо коаксиальных. Некоторые модели также оснащаются входом для телефонного коннектора RJ11/12. В простейшей базовой комплектации состоят из двух модулей – приемного и передающего. Передающий излучает сигнал, приёмный — его детектирует. Индикация в простейших моделях осуществляется светодиодами, каждый из которых соответствует одной медной жиле, всего восемь индикаторов.