Tutorial: Dobór budżetu PoE, zanim przełącznik zostanie zamówiony

Power over Ethernet (PoE) przesyła zasilanie i dane sieciowe tym samym kablem. Budżet PoE określa moc dostępną dla urządzeń na portach przełącznika. Plan wymaga sprawdzenia trzech ograniczeń: mocy pojedynczego portu, łącznego budżetu przy wybranej konfiguracji zasilaczy oraz sposobu przydzielania mocy. Niski zmierzony pobór nie dowodzi jeszcze, że wystarczy miejsca dla kolejnego urządzenia.

Moc na przełączniku i na urządzeniu

Przełącznik lub adapter zasilający jest źródłem zasilania, czyli PSE. Kamera, telefon lub punkt dostępowy jest urządzeniem zasilanym, czyli PD. Straty w kablu wyjaśniają, dlaczego moc dostępna na PD jest niższa od odpowiedniego poziomu PSE. Tabela przedstawia najwyższe poziomy mocy poszczególnych typów; nie oznacza obsługi najwyższej klasy na każdym porcie.

Budżet przełącznika oblicza się po stronie PSE. Wartości poboru kamery podanej na PD nie należy więc dodawać do pomiaru na porcie przełącznika bez uwzględnienia strat w kablu. Pasywne PoE 24 V jest odrębnym sposobem zasilania: napięcie, polaryzacja i przypisanie styków muszą być zgodne z urządzeniem. Pasywny adapter nie zapewnia takiej samej procedury wykrywania jak IEEE PoE.

Wykrywanie, klasyfikacja i przydział mocy

Podczas wykrywania urządzenie zasilane przedstawia rezystancję elektryczną około 25 kΩ. Taka sygnatura wskazuje zgodne urządzenie PD. Klasa mocy jest sygnalizowana osobno podczas klasyfikacji; rezystancja wykrywania nie koduje klasy. Typowe poziomy PSE wynoszą 15,4 W dla klas 0 i 3, 4 W dla klasy 1, 7 W dla klasy 2, 30 W dla klasy 4 oraz 45, 60, 75 i 90 W dla klas 5–8. Klasa 0 jest klasyfikacją domyślną, a nie dowodem niskiej jakości urządzenia.

Przydział zależy od przełącznika i konfiguracji. Przy stałej rezerwacji według klasy kamera klasy 4 może zajmować 30 W budżetu mimo poboru zaledwie 9 W. Dokumentacja HPE Aruba opisuje również przydział według zużycia oraz wartości ustalone ręcznie. Dokumentacja Cisco Catalyst rozróżnia moc przydzieloną i rzeczywisty pobór. Instrukcja konkretnego modelu i konfiguracja rozstrzygają, która wartość ogranicza zasilanie kolejnych portów.

LLDP to protokół wymiany informacji między bezpośrednio połączonymi urządzeniami sieciowymi. Umożliwia dokładniejszą negocjację mocy, jeśli oba końce obsługują odpowiednie funkcje. Wynik może zwiększyć albo zmniejszyć przydział; LLDP nie obniża automatycznie rezerwacji do chwilowego poboru. Opcjonalny mechanizm Autoclass w 802.3bt może wykorzystać pomiar referencyjny przy maksymalnym obciążeniu PD, uwzględnić rzeczywiste straty kabla i zoptymalizować przydział. Obsługa i działanie wymagają sprawdzenia po obu stronach.

Przykład z jasno określonym założeniem

Poniższa instalacja piętnastu urządzeń jest hipotetyczna. Kolumna rezerwacji zakłada stały przydział według klasy. Druga kolumna mocy zawiera przykładowe odczyty na portach przełącznika, a nie pomiary udokumentowanej instalacji.

Przy budżecie 400 W rezerwacja 389,4 W oznacza zajęcie 97,35% budżetu; przykładowy pobór 168 W stanowi 42%. Na kolejne rezerwacje pozostaje 10,6 W. Dodatkowe urządzenie klasy 2 wymagające 7 W mieści się w tej sumie, natomiast urządzenie klasy 4 wymagające 30 W już nie. Nadal obowiązują ograniczenia pojedynczego portu i pozostałe limity konfiguracji. Przy innej polityce przydziału rachunek może wyglądać inaczej.

Zapas na rozbudowę jest przydatny, ale 80% nie stanowi granicy IEEE. Przy celowym pozostawieniu 20% budżetu wolnego przełącznik 400 W daje do planowania 320 W. Rezerwacja 389,4 W wymaga wtedy co najmniej 389,4 / 0,8 = 486,75 W użytecznego budżetu PoE. Dodatkowe lub redundantne zasilacze mogą zmieniać dostępny budżet; przewidziany tryb redundancji należy uwzględnić w obliczeniach.

Maksymalne obciążenie, mróz i restart

Karty katalogowe kamer rozróżniają typowy i maksymalny pobór. Axis opisuje wartości maksymalne uwzględniające zależnie od modelu podczerwień, ogrzewanie, akcesoria i temperaturę. Takie obciążenia nie są więc z zasady pomijane w specyfikacji. Nie istnieje też jeden stały dodatek mocy na podczerwień lub grzałkę dla wszystkich kamer. Punktem wyjścia są wymagany tryb pracy i maksymalna wartość producenta.

Restart należy do zaplanowanego testu odbiorczego, ponieważ ponownie odbywają się klasyfikacja, przydział i uruchamianie urządzeń. Kolejność załączania portów oraz zachowanie przy starcie zależą od modelu. Z PoE nie wynika ani jednoczesny start wszystkich portów, ani uniwersalne maksimum poboru w pierwszej minucie. Kontrolowany test w oknie serwisowym może objąć zimny start i wymagane tryby kamer bez nieplanowanej przerwy w działającej instalacji.

Priorytety i pomiary po montażu

Wyczerpanie budżetu może uniemożliwić zasilenie następnego portu, uruchomić priorytetyzację albo pozwolić jedynie na ograniczony tryb urządzenia. Dokładne zachowanie określa dokumentacja sprzętu. Poziomy priorytetu i rozstrzyganie remisów zależą od modelu. Priorytet usług krytycznych powinien wynikać z wymagań instalacji. Zwykłe łącze danych uplink nie zużywa mocy wyjściowej PoE, jeśli nie zasila podłączonego urządzenia.

Protokół odbioru, w zakresie dostępnym w danym sprzęcie, obejmuje moc przydzieloną i zmierzoną na portach, pozostały budżet, wynegocjowaną klasę, stan LLDP i komunikaty odmowy zasilania. Sama różnica między poborem a przydziałem nie dowodzi wyłączenia LLDP. Przydatne obserwacje obejmują wymagane tryby dzienne, nocne i zimowe oraz kontrolowany restart.

Źródła

• Ethernet Alliance: omówienie 802.3bt Power over Ethernet (kwiecień 2018, omówienie projektu)
• IEEE: informacje o standardzie Ethernet IEEE 802.3-2022
• HPE Aruba 2920: sterowanie przydziałem PoE
• Cisco: konfiguracja i diagnoza zasilania punktów dostępowych
• Microchip: działanie wykrywania PoE
• Axis: typowy i maksymalny pobór mocy kamer
• HPE Networking Instant On: szczegóły stosu – porty
• HPE Aruba: redundancja zasilania Power over Ethernet
• Ubiquiti: dostępność i tryby PoE
• Eaton: poradnik doboru UPS-a