Байты и вольты по одному кабелю

17 июнь, 2003 - 23:00Леонід Бараш Начнем с весьма тривиального утверждения, что каждому активному устройству сетевой инфраструктуры необходимо электропитание. А это предполагает наличие не только проводки и розетки, но зачастую и ИБП. Современные методы построения локальных сетей, в частности использование структурированных кабельных систем, в некоторой степени снимают остроту этой проблемы, поскольку предусматривают концентрацию таких устройств в специальных помещениях. Однако сегодня номенклатура подключаемых к сети устройств значительно расширилась. Появились точки доступа для беспроводных сетей семейства IEEE 802.11 и Bluetooth, Web-камеры, IP-телефоны. Все это создало достаточные основания для того, чтобы в 1999 г. IEEE начал процесс стандартизации технологии Power over LAN, а конкретнее, специального ее варианта -- Power over Ethernet (PoE), который получил название IEEE 802.3af. Внимание группы IEEE 802.3af сосредоточилось на наиболее распространенных сетях Ethernet 10Base-T/100Base-TX.

Подача напряжения по кабелю Ethernet является не столь сложной задачей. При этом базовая сетевая инфраструктура сети остается практически без изменений. Дело в том, что оба стандарта 10Base-T и 100Base-TX используют только две из четырех витых пар, имеющихся в кабеле UTP Cat 5. Поэтому электропитание можно подавать по одной или двум оставшимся резервным парам. Правда, возникает проблема при наличии старых инсталляций, где кабель содержит только две необходимые пары, а также для стандарта 1 GE, который предусматривает для передачи данных все четыре пары. Она решается с помощью специальной техники, часто называемой "фантомной".

Рис. 1

Спецификация IEEE 802.3af предусматривает два основных компонента: устройства-источники энергии (Power Sourcing Equipment -- PSE) и устройства-потребители энергии (Powered Devices -- PD), которые являются нагрузкой. Топология системы -- звезда, т. е. PD соединяются выделенным каналом с одним из портов PSE. Последние обеспечивают удаленную подачу напряжения, например от ИБП или от внешнего источника постоянного тока. Различают два типа PSE в зависимости от их локализации по отношению к каналу связи. Если источник питания совмещен с зависимым от среды передачи интерфейсом (MDI), другими словами -- встроен в коммутатор, то его называют Endpoint PSE, если же он внешний, то говорят о Midspan PSE. В последнем случае к имеющемуся коммутатору подключается питающее устройство, а уже к нему -- терминальные (рис. 1).

Рис. 2

Рис. 3

При подаче питания по свободным парам контакты 4 и 5 замыкаются и подключаются к положительному полюсу источника тока, а контакты 7 и 8 таким же образом -- к отрицательному (рис. 2). При использовании информационных пар токовое соединение происходит между центральными отводами обмоток соответствующих линейных трансформаторов в приемопередатчике (рис. 3). При этом полярность контактов 3/6 и 1/2 может быть любой.

Номинально подаваемое напряжение составляет 48 В при максимально допустимой потребляемой PD мощности 13 Вт. Это напряжение поступает на преобразователь постоянного тока, на выходе которого формируется требуемое значение для питания PD.

При интеграции PoE с традиционной сетью необходимы меры для предотвращения выхода из строя оборудования, не поддерживающего стандарт. В этом случае спецификация предусматривает процедуру распознавания (discovery process). Она позволяет определить, соответствуют ли оконечные устройства стандарту IEEE 802.3af без какой-либо их модификации. Для этого каждый порт PSE прикладывает к линии безопасное по величине напряжение, с помощью которого можно установить, является ли линия разомкнутой или нагруженной. Стандартом предписывается использовать в качестве нагрузки сопротивление 25 кОм. Напряжение 48 В подается на устройство только тогда, когда это сопротивление присутствует. При этом запитываемое устройство должно потреблять минимальный ток. Иначе, скажем, если оно отключено, напряжение 48 В снимается и процедура распознавания повторяется.

Ожидается, что стандарт будет принят уже в этом месяце. Однако буквально 11 июня в западной IT-прессе появились сообщения о том, что компания PowerDsine и полупроводниковый гигант Motorola заключили соглашение о совместной разработке заказных интегрированных микросхем (ASIC), которые предназначаются для использования в коммутаторах Ethernet для поддержки технологии Power over Ethernet. Аналитики не сомневаются, что новая технология радикально изменит способы подачи электропитания на активное оборудование в сетях Ethernet.