+7 (495) 545-44-85 8 (800) 775-04-59
Серверные системы и сетевое оборудование от всемирно известных вендоров

Услуги ИТ-аутсорсинга

12:14
Пн.- Пт. с 09.00 до 19.00 ч.

Электропитание и охлаждение оборудования при питании PoE

Технология питания по Ethernet - это отличный способ, позволяющий избавиться от большого количества кабелей питания, кроме того, он обеспечивает сокращение затрат на оборудование сервисных центров, удобство при размещении устройств, а так же повышает уровень надежности.

Тем более что многие модели коммутаторов массово поддерживают тип питания PoE:

Cisco Catalyst 2960 серии

Cisco Catalyst 3750 серии

Extreme Networks серии Summit X480

Extreme Networks серии Summit X460

Коммутаторы HP E3500 yl серии

Kоммутаторы HP E4500 Switches

Kоммутаторы HP E4500G Switches

Однако, при внедрении такого способа питания в жизнь следует учитывать особенности охлаждения и защиты электропитания. PoE имеет несколько категорий (таблица 1), причем каждая из них требует анализа потребления энергии, а так же выделения тепла.

таблица 1При использовании технологии PoE происходит увеличение потребности коммутационного узла в энергии, получается, что ОСЭ станет выделять гораздо больше тепла. Зачастую ОСЭ расположены в коммутационном узле, а подключены они к ИБП, который обеспечивает непрерывность работы.

Стоит учесть, что большая часть тепла будет рассеиваться за пределами узла, так как основная часть оборудования находится за его пределами (рисунок 1).

рисунок 1Сферы применения Power-over-Ethernet (PoE).


Данная технология подходит для организации систем камер наблюдения, передачи речи по протоколу VoIP, а так же для радиочастотной идентификации. Ввиду того, что электропитание осуществляется по Ethernet – кабелю, нет необходимости проводить монтаж электросети для подключения данных систем, что значительно упрощает их установку.

Влияние технологии PoE на физическую инфраструктуру.

Типичные требования, которые предъявляют отдельные ПУ к оборудованию для снабжения электроэнергией, показаны в таблице 2. Устройства, помеченные как «PoE+» не поддерживаются PoE, так как по данной технологии на устройство подается не более 12,95 Вт.

таблица 2

Сравнение практического применения технологии PoE.


Выделяют два типа оборудования для снабжения электроэнергией – конечное и срединное. Конечное оборудование передает электроэнергию только в одном направлении с данными, а срединное – подает электроэнергию против направления передачи данных.

Приведем пример PoE-систем трех компаний:

  • В компании А коммутационным узлом обслуживается 50 сотрудников, содержится два стековых коммутатора на 48 портов и два срединных устройства питания.
  • В компании Б 100 сотрудников, один стоечный коммутатор и 24-х портовая плата для питания по Ethernet.
  • В компании В узел обслуживает уже 200 сотрудников, имеет два коммутатора, каждый из которых содержит три 48-портовые платы и 1 плату на 24 порта для питания по Ethernet.

Получается, что во всех случаях на каждый порт PoE может быть подано не менее 7,4 Вт, а основная масса ПУ требует не более 5 Вт, поэтому устройства управляют отдельно подачей питания на каждый порт.

Однако, ОСЭ способны подавать на каждый порт до 15,4 Вт, а вот ПУ могут потреблять до 12,95 Вт. В таблицах 3 и 4 можно увидеть принцип работы ИБП в трех режимах.

  • Режим 1 – внутренняя батарея ИБП заряжена полностью, ИБП при этом поддерживает нагрузку.
  • Режим 2 – одновременно происходит поддержание нагрузки и заряд батареи. В этом случае в коммутационном узле будет повышенное выделение тепла, а, значит, система охлаждения должна работать эффективнее.
  • Режим 3 – при отсутствии внешнего питания ИБП поддерживает нагрузку от батареи. Стоит учитывать, что такая ситуация так же способствует выделению тепла.
  • таблица 3

В таблице 5 приведена связь увеличения потребности электроэнергии и увеличение тепловыделения при использовании технологии PoE. Однако, повышение тепловыделения несколько меньше роста мощности, так как питанием обеспечиваются устройства не только внутри коммутационного узла, но и за пределами. Как можно увидеть, в компании А имеется более резкий рост мощности и выделяемого тепла, так как нагрузка PoE в этом случае представляет собой большую часть от общего расхода.

Требованиям мощности, расчитанным в таблице выше, соответствуют такие распространенные модели ИБП:

APC Smart-UPS RT 2000VA RM 230V (SURT2000RMXLI)

APC Smart-UPS RT 3000VA RM 230V (SURTD3000RMXLI)

APC Smart-UPS RT 5000VA RM 230V (SURTD5000RMXLI)

APC Smart-UPS RT 8000VA RM 230V (SURT8000RMXLI)

EATON 9130, 700-6000VA Tower UPS

EATON 9135, 5-6kVA Rack/Tower UPS


Выполнение требований к электропитанию в коммутационном узле.


Требования к готовности системы.

Система PoE предъявляет повышенные требования к таким элементам инфраструктуры, как охлаждения и электропитание. Зачастую данная система применяется для передачи речи по IP, то есть для развертывания IP-телефонии, поэтому уровень готовности такой системы должен быть не ниже уровня заменяемой телефонной сети, а так же система должна поддерживать возможность звонков в местные службы экстренной помощи.

На рисунке 2 изображена схема с уровнем готовности порядка 99,99%, предполагаемое время автономной работы которой не меньше одного часа. ИБП, подключенный к сети переменного тока, питает коммутатор и срединный питательный прибор в случае отказа электрической сети.

рисунок 2

На рисунке 3 представлена система, в которой ИБП, подключенный к сети переменного тока, содержит силовые блоки, которые обеспечивают резервирование по схеме N+1 в случае перебоев в электрической сети.

рисунок 3

Схема, изображенная на рисунке 4, имеет уровень готовности 99,9999%, так как это система двухкабельной нагрузки. Питание идет как от сети переменного тока, так и от генератора. При длительном отсутствии тока в сети, происходит включение генератора. Кроме того, в системе присутствуют два ИБП, настроенных по схеме резервирования N+1.

рисунок 4

Время автономной работы системы.

Вообще говоря, стандартное время работы системы ИБП без технологии PoE в автономном режиме – 20 минут. Однако, технология PoE предъявляет повышенные требования к мощности и продолжительности автономной работы, поэтому система может работать в автономном режиме не менее часа. Существует два способа увеличения продолжительности работы.

  • Первый метод – увеличение количества батарей, а так же их мощности. В этом случае стоит учитывать увеличение веса ИБП, а так же его размеров. К примеру, батареи, способные поддерживать систему компании В в течение двух часов, будут весить порядка 200 кг, а, кроме того, им понадобится 19U места.
  • Второй метод – использование генератора как дополнительного источника энергии. При этом ИБП может оставаться прежним, поддерживающим срок автономной работы порядка 15 минут (рисунок 5).

рисунок 5

Питание по сетевому кабелю.

Чем дальше от источника, тем меньше напряжение в кабеле – это стоит учитывать при создании технологии PoE. Часть энергии теряется в виде рассеивания тепла. Учитывая эту особенность, ПУ обладают большим диапазоном напряжения – порядка 36-57 вольт. Кстати, рассеивание тепла кабелем – довольно серьезная проблема, особенно если кабели идут вместе. При больших нагрузках рекомендуется разделять скопления кабелей на более мелкие пучки, чтобы избежать перегрева.

На рисунке 6 показан пример потери напряжения на 100 метрах кабеля.

рисунок 6

Влияние электропитания на данные в сетевом кабеле.

Для подачи электропитания по информационным кабелям необходимо использовать провода высокого качества – категории 3, если система - 10BASE-T, категории 5, если - 100BASE-TX и 1000BASE-T, чтобы избежать электромагнитных помех.

Выполнение требований к охлаждению в коммутационном узле.


Внедрение технологии PoE предъявляет повышенные требования к охлаждению оборудования и помещения в целом. Считается, что оптимальная температура помещения в этом случае – не больше 25оС, а критическая - 32,2оС. На рисунке 7 показан график температур узла, а так же степень тепловыделения решений каждой компании А,Б и В. Кроме того, на рисунке изображена эффективность того или иного способа охлаждения узла снижением температуры в помещении.

рисунок 7


Методы охлаждения коммутационного узла.


Существует несколько способов охлаждения коммутационного узла:

  • при небольших нагрузках используется простой метод охлаждения на основе теплопроводности – температура в помещении падает из-за естественного остывания комнаты;
  • пассивная вентиляция представляет собой тот же принцип охлаждения, однако, если в первом случае тепло покидало помещение через стены, то теперь для этого используются вентиляционные решетки;
  • использование вентиляторов. Вентиляторные установки отводят теплый воздух из пространства, охлаждая тем самым помещение;
  • наиболее эффективный способ – это использование выделенной системы кондиционирования, однако, это самый дорогой способ.

В соответствии с рисунком 8 получается, что компания А может применить метод теплопроводности, в компании Б необходимо использовать вентиляторы производительностью 13,5 кубометр/мин, а для компании В необходима выделенная система кондиционирования воздуха.

Технология PoE предоставляет возможности развития самых различных бизнес-систем, таких как, передача речи по протоколу IP, безопасность, радиочастотная идентификация. Однако, подобная технология требует повышенной готовности физической инфраструктуры – систем электроснабжения и охлаждения. Постоянное увеличение систем приводит к увеличению пропускной способности сети, а, значит, и к расширению инфраструктуры. Регулярный контроль и аудит систем позволит выявить необходимость увеличения мощности электрической сети или систем охлаждения, что позволит избежать простоев в работе.

Технология электропитания по Ethernet позволяет значительно сократить финансовые затраты, так как питание устройства будет осуществляться за счет одного кабеля, который предоставляет доступ как к данным, так и к электропитанию. Но в этом случае необходимо более тщательное планирование системы питания и охлаждения, которое позволит избежать внеплановых простоев оборудования.


Читайте также:

Быстрое развертывание виртуализации для частных облачных сред на базе Dell vStart

Готовая виртуальная инфраструктура с Dell vStart

Dell vStart – новые облачные системы для виртуализации

Серверы Dell поколения G12

Программа финансирования клиентов Cisco Capital. Оборудование Cisco в кредит и лизинг.

Конвергентные инфраструктуры - корпоративная ИТ-среда настоящего и будущего.