Раньше в своих коммутаторах мы развивали технологию Power over Ethernet только в направлении увеличения передаваемой мощности. Но в процессе эксплуатации решений с PoE и PoE+ стало очевидно, что этого недостаточно. Наши клиенты сталкиваются не только с нехваткой энергетического бюджета, но и со стандартным ограничением Ethernet-сетей — дальностью передачи информации в 100 м.  В этой статье мы расскажем, как обошли это ограничение и проверим long range PoE на практике.

Зачем нужна технология PoE long range

Расстояние в сотню метров — это много. Тем более что в действительности кабель никогда не прокладывается по прямой: нужно обойти все изгибы здания, подняться или опуститься с одного кабельного канала до другого и так далее. Даже в зданиях средних размеров ограничение на длину Ethernet-сегмента может обернуться головной болью для администратора. 

Мы решили на примере здания школы наглядно продемонстрировать, какие устройства смогут получать электроэнергию с помощью PoE и подключиться к сети (зеленые звездочки), а какие — нет (красные звездочки). Если сетевое оборудование нельзя установить между корпусами, то в крайних точках устройства не смогут подключиться:



Чтобы обойти ограничение по дальности, используется технология Long Range PoE: она позволяет расширить зону покрытия проводной сети и подключить абонентов, расположенных на удалении до 250 метров. При использовании Long Range PoE передача данных и электроэнергии идет двумя способами:

1. Если скорость интерфейса составляет 10 Mbps (обычный Ethernet), то на сегментах длиной до 250 метров возможна одновременная передача как энергии, так и данных.
   
2. Если же скорость интерфейса выставить равной 100 Mbps (для моделей TL-SL1218MP и TL-SG1218MPE) или 1 Gbps (для модели TL-SG1218MPE), то передачи данных происходить не будет — только передача энергии. В этом случае потребуется какой-либо иной способ передавать данные, например, параллельно проложенная оптическая линия. Long Range PoE в этом случае будет использоваться только для удаленного питания.
   

Таким образом, при использовании Long Range PoE на территории той же школы сетевое оборудование, которое поддерживает скорость 10 Mbps, можно расположить в любой точке.

 

Что умеют коммутаторы с поддержкой Long Range PoE

Функция Long Range PoE есть у двух коммутаторов в линейке TP-Link: TL-SG1218MPE и TL-SL1218MP.

TL-SL1218MP относится к неуправляемым коммутаторам. У него 16 портов, его суммарный PoE бюджет равен 192 Вт, что позволяет подавать питание с мощностью до 30 Вт на порт. Если нет перерасхода энергетического бюджета, питание могут получать все 16 портов Fast Ethernet.  



Настройка осуществляется с помощью переключателей на лицевой панели: один активирует режим Long Range PoE, а второй настраивает приоритет портов при распределении энергетического бюджета коммутатора. 

TL-SG1218MPE относится к Easy Smart коммутаторам. Управлять устройством можно через веб-интерфейс или специализированные утилиты. 



В разделе интерфейса System администраторам доступны стандартные рутинные операции: изменение логин и пароль для учетной записи администратора, настройка IP-адреса управляющего модуля, обновление прошивки и так далее.



Режимы работы портов задаются в разделе Switching → Port Setting. С помощью остальных вкладок раздела можно включать/отключать IGMP и объединять физические интерфейсы в группы.



В разделе Monitoring представлены статистические сведения о работе портов коммутатора. Также здесь можно зеркалировать трафик, включать или отключать защиту от петель и запускать встроенный кабельный тестер.



Коммутатор TL-SG1218MPE поддерживает несколько режимов работы с виртуальными сетями: тегирование 802.1q, VLAN на основе порта, а также MTU VLAN. При работе в режиме MTU VLAN коммутатор разрешает лишь обмен трафиком между пользовательскими портами и интерфейсом uplink, то есть обмен трафиком между пользовательскими портами напрямую запрещен. Эта технология также называется Asymmetric VLAN или Private VLAN. Она используется для повышения безопасности сети, чтобы при физическом подключении к коммутатору у злоумышленника не было возможности перехватить управление оборудованием.



В разделе QoS можно задать приоритет интерфейса, настроить ограничение скорости пользовательского трафика, а также бороться со штормами.



В разделе PoE Config администратор может принудительно ограничить максимальную мощность, доступную тому или иному потребителю, задать энергетический приоритет интерфейса, подключить или отключить потребителя.

Тестируем Long Range

В модели TL-SL1218MP мы включили поддержку Long Range для первых восьми портов. Наш тестовый IP-телефон успешно заработал. Через настройки телефона мы выяснили, что согласованная скорость — 10 Mbps. Затем мы перевели переключатель Long Range PoE в состояние Off и проверили, что происходит с тестовым телефоном после этого. Аппарат успешно загрузился и сообщил об использовании режима 100 Mbps на своем сетевом интерфейсе, однако данные через канал не передавались и телефон не регистрировался на станции. Таким образом, питание потребителей, подключенных протяженными Ethernet-каналами, возможно и без активации режима Long Range PoE, но в этом случае через канал будет передаваться только питание, а не данные.

В стандартном режиме питания через Ethernet (когда длина сегмента не превышает 100 метров) передача энергии и данных происходит на скоростях до 1 Gbps включительно. Проверка работы телефонного аппарата, питаемого с помощью PoE и подключенного кабелем максимальной длины, прошла успешно.



На коммутаторе TL-SG1218MPE мы перевели порт в режим 10 Mbps Half Duplex — аппарат успешно подключился.



Естественно, мы захотели узнать, сколько энергии потребляет телефон при таком подключении, оказалось, что всего 1,6 Вт.

C:\>ping -t 192.168.1.10
Pinging 192.168.1.10 with 32 bytes of data:
Reply from 192.168.1.10: bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 192.168.1.10: bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 192.168.1.10: bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 192.168.1.10: bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 192.168.1.10: bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 192.168.1.10: bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 192.168.1.10: bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 192.168.1.10: bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 192.168.1.10: bytes=32 time<1ms TTL=64
Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.
Ping statistics for 192.168.1.10:
    Packets: Sent = 16, Received = 9, Lost = 7 (43% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
    Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms
Control-C

Но если перевести интерфейс коммутатора в режиме работы 100 Mbps Half Duplex или 100 Mbps Full Duplex, связь с телефоном сразу же теряется и не восстанавливается.



Сам интерфейс находится в состоянии Link Down.



Почти то же самое получается, если интерфейс перевести в режим автоматического согласования скорости и дуплекса. Поэтому единственным способом использования таких длинных Ethernet-сегментов является ручная установка скорости соединения 10 Mbps.



К сожалению, настолько длинные кабельные сегменты не детектируются встроенным кабельным тестером.

Обновление других коммутаторов с PoE

Так как количество устройств, питаемых по PoE, постоянно увеличивается,  мы обновили блоки питания у старых моделей. Теперь вместо блоков питания на 110 Вт и 192 Вт во всех моделях будут блоки на 150 Вт и 250 Вт. Все эти изменения можно посмотреть в таблице:



Так как технология PoE начала проникать на потребительский уровень, еще одним изменением в модельном ряду стало появление коммутаторов, рассчитанных на небольшие офисы и домашнее использование.

В линейке неуправляемых Fast Ethernet коммутаторов в 2019 году появились модели TL-SF1005P и TL-SF1008P на 5 и 8 портов. Энергетический бюджет моделей составляет 58 Вт, и он может быть распределен между четырьмя интерфейсами (до 15,4 Вт на порт).  У коммутаторов нет вентиляторов, они могут стоять прямо в офисных и рабочих помещениях, квартирах и использоваться для подключения любых IP-камер и IP-телефонов. Коммутаторы могут приоритетно распределять энергию: при возникновении перегрузки отключаются устройства с низким приоритетом.

Модели TL-SG1005P и TL-SG1008P, как и SF-модели, предназначены для настольной установки, однако у них есть встроенный гигабитный коммутатор, что позволяет подключать высокоскоростное оконечное оборудование с поддержкой 802.3af. 

Коммутатор TL-SG1008MP можно размещать как на столе, так и в стойке. У данной модели восемь портов Gigabit Ethernet, к каждому из которых может быть подключен потребитель с поддержкой IEEE 802.3af/at и мощностью до 30 Вт. Суммарный энергетический бюджет устройства составляет 126 Вт. Особенность коммутатора — поддержка режима энергосбережения, при котором коммутатор периодически пингует свои порты, а при отсутствии подключенного устройства отключает питание. Это позволяет снизить энергопотребление на 75%. 

Кроме TL-SG1218PE в линейке управляемых коммутаторов TP-Link присутствуют модели TL-SG108PE и TL-SG1016PE. У них одинаковый суммарный энергетический бюджет устройства — 55 Вт. Этот бюджет можно перераспределить между четырьмя портами с выходной мощностью до 15,4 Вт на порт. У этих коммутаторов та же прошивка, что и у TL-SG1218PE, соответственно, и функции те же: мониторинг сети, приоритизация трафика, QoS, MTU VLAN.

Полное описание модельного ряда PoE-устройств TP-Link доступно по ссылке.