Центральное питание сетей Ethernet
В процессе развития средств массового доступа к сети ИНТЕРНЕТ, бурно развиваются радиоканалы и домашние сети на базе кабельных протоколов ETHERNET. Если с оконечным оборудованием (радиокарты, коммутаторы) проблем нет, то с его электропитанием есть некоторые особенности:
- непосредственно в месте удобном для установки коммутатора практически никогда нет сети 220В, поэтому, штатные сетевые адаптеры, которыми эта аппаратура комплектуется становятся бесполезными;
- если вблизи трассы кабеля сеть есть, трудно к ней официально подключиться субабонентом, при подключении в чужом помещении периодически посторонние люди могут случайно отключать ваш адаптер;
- сама аппаратура не рассчитана реальное качество питания, ее внутренние стабилизаторы достаточно просты и плохо парируют переходные всплески и провалы в сети. Особенно заметно это сказывается в зимний период, когда увеличивается потребление электроэнергии и качество сети ~220В резко падает;
В 2002-2004гг мы провели ряд расчетов и натурных экспериментов по созданию работоспособной системы удаленного и централизованного питания сетей.
В результате разработана и успешно эксплуатируется аппаратура, решающий большинство проблем, связанных с удаленным и централизованным питанием сетей.
Аппаратура рассчитана на использование кабеля UTP5 (медная витая пара с диаметром жилы 0.51мм (#24 USA)). Для передачи данных используется зеленая и оранжевая пары, для питания – синяя (+) и коричневая (-) т.е. протокол А.
Имеются также адаптеры фантомного питания для кабеля П296, позволяющие передавать по одним проводам и сигнал и питание. В настоящее время в связи с исчерпанием в стране запасов этого кабеля, потребность в таких устройствах отпала.
Номинальное значение напряжения питания выбрано 48-56В, как это рекомендует стандарт РоЕ (IEEE 802.3af, расширение существующего стандарта Ethernet).
Это напряжение обеспечивает центральный источник, подключаемый к линии в одной, топологически удобной точке с надежным электроснабжением. Далее, это напряжение по свободным проводам кабеля подводится к месту расположения коммутаторов. Коммутаторы питаются от вторичных стабилизаторов.
Диапазон входных напряжений вторичных стабилизаторов номинально 40-56В, допустимые отклонения при переходных поцессах 36-72В. Эти стабилизаторы устанавливаются непосредственно возле коммутаторов,и обеспечивают их питание напряжением 5 -12В , в зависимости от конкретной модели устройства.
Вторичные стабилизаторы имеют КПД порядка 80% и потребляют постоянную мощность, независимо от входного напряжения.. Поэтому, ток потребления в линии 48В составляет 100-150мА на каждый коммутатор.
Типовой 8-портовый коммутатор потребляет до 4Вт с учетом потерь во вторичном стабилизаторе. С учетом потерь в линии, оконечное устройство потребляет 4.5-7Вт в зависимости от режима работы и типа устройства.
Все наши сетевые центральные источники питания работают в диапазоне входных напряжений 170-250В, обеспечивая на выходе стабильное напряжение. Вторичные стабилизаторы также имеют хорошую стабильность в диапазоне входных напряжений. Все это вместе взятое, с учетом распределенных емкостных фильтров, дает очень хороший эффект стабилизации всей сети в целом.
Теоретически, учитывая разумную токовую нагрузку витой пары, относительно легко возможно организовать по свободной паре питание линий длиной до 450-500м. При некоторых предварительных расчетах и рациональном выборе оборудования (экономичных коммутаторов), аппаратура длительное время работает на линиях 10 и 100Мбит при практически достигнутой длине луча до 800м. При использовании адаптеров фантомного питания для кабеля П296, за счет большего сечения меди, достигнута длина 1400м.
При этом нужно понимать, что это ограничения для длины одного луча, если источник 48В установлен топологически в середине многолучевой звезды, то общая протяженность сети может быть намного больше.
Сеть, запитанную централизованно, удобно перезагружать по питанию из одного места. Хотя, при высоком качестве питания, надобность в этом практически исчезает. Дальнейшим развитием можно считать появление в 2007г системы удаленного сброса центрального источника. при этом можно перезагружать централизовано сети практически неограниченной протяженности.
Коммутаторы можно устанавливать практически в любом месте, где это диктуется топологией сети, и в труднодоступных для посторонних местах, без привязки к энергоснабжению.
Еще одно преимущество- организационное. Вполне легально и разумно можно оплачивать электроэнергию, потребляемую из одного места всеми коммутаторами, не вступая в многообразные договорные отношения с ЖЭКами и жильцами.
Системы централизованного удаленного питания с успехом могут быть применены также в системах аварийной сигнализации, освещения, видеонаблюдения и.т.п.