Как PoE использует кабель
Power over Ethernet, определённый в семействе IEEE 802.3 (поправки 802.3af, 802.3at и 802.3bt), подаёт постоянный ток от коммутатора или инжектора к питаемому устройству по скрученным парам сетевого кабеля. Ранние типы используют две из четырёх пар для питания; типы более высокой мощности, определённые в 802.3bt, могут использовать все четыре. Уровни мощности на источнике и на устройстве заданы стандартом для каждого типа и класса, и кабель должен доставить эту мощность, не перегреваясь и не теряя слишком много напряжения по пути.
Оба предела зависят от одного свойства кабеля: сопротивления жил постоянному току. Каждый метр жилы превращает часть тока в тепло и роняет часть напряжения. Жила с меньшим сопротивлением тратит меньше мощности, греется меньше и оставляет устройству больше напряжения. Сопротивление жилы задаётся двумя вещами: сечением жилы и металлом, из которого она сделана.
Калибр: 23 AWG против более тонких жил
Эталонная конструкция Cat6 U/UTP на нашей странице LAN и коаксиальных кабелей использует однопроволочные медные жилы 23 AWG около 0,555-0,58 mm. Один публичный даташит этой конструкции указывает сопротивление жилы постоянному току ниже 9,38 Ом на 100 m. Многие кабели Cat5e и часть более дешёвых кабелей, продаваемых как Cat6, используют жилы 24 AWG — они тоньше и потому имеют большее сопротивление на метр. В калибровке AWG большее число означает меньший провод.
Для одной короткой линии разница мала. Она становится значимой, когда трасса длинна, когда устройство берёт высокую мощность PoE и когда много PoE-кабелей собрано в пучок. В этих условиях более толстая жила производит меньше тепла на кабель, и пучок в целом греется меньше. Поэтому проекты с плотными PoE-нагрузками, вроде сетей точек доступа Wi-Fi и PoE-освещения, часто специфицируют 23 AWG Cat6 или Cat6A. Компромиссы категорий разобраны в Cat6 против Cat6A.
| Жила | Сопротивление на метр | Эффект при PoE | Соответствие категории |
|---|---|---|---|
| Однопроволочная медь, 23 AWG (эталонный Cat6) | Ниже; по даташиту, ниже 9,38 Ом/100 m в одном примере | Меньше тепла и просадки напряжения | Да, когда кабель отвечает категории |
| Однопроволочная медь, 24 AWG | Выше, чем у 23 AWG | Больше тепла в больших пучках и длинных трассах | Да для Cat5e; Cat6 — по даташиту и записям испытаний |
| Многопроволочная медь (патч-корды) | Выше, чем однопроволочная того же калибра | Подходит только коротким кордам | Для кордов, не для постоянных линий |
| Омеднённый алюминий (CCA) | Гораздо выше меди того же размера | Больше тепла, больше просадка напряжения | Нет; кабелю категории нужны однопроволочные медные жилы |
Почему CCA — проблема для PoE
Омеднённый алюминий — алюминиевый сердечник с тонкой медной кожей. Алюминий проводит ток хуже меди, поэтому жила CCA того же размера имеет заметно большее сопротивление. Отраслевые ассоциации указывают, что риск наибольший при PoE, потому что алюминиевая жила греется сильнее медной, когда несёт и данные, и питание. Жилы CCA также более хрупки и могут ломаться на клеммах punch-down, а алюминий со временем может окисляться на контактах.
Правило простое: кабелю категории нужны однопроволочные медные жилы. Кабель, продаваемый как Cat5e, Cat6 или Cat6A или помеченный рейтингом CM, CMR или CMP, использующий CCA, не отвечает категории и должен считаться подделкой. Он может пройти простую проверку целостности — потому и доходит до рынка. Методы обнаружения изложены в CCA против медных жил:
- Кабель CCA примерно на 30% легче медного, поэтому коробка 305 m, сильно недостающая ожидаемой массы, — тревожный знак.
- Соскоб или разрез конца жилы показывает серебристый алюминий под медью.
- XRF-анализ идентифицирует металл, не разрушая образец.
- Сопротивление жилы постоянному току в протоколе испытаний, сверенное с даташитом, выявляет и CCA, и заниженную медь.
Пучки, тепло и монтаж
Тепло в одиночном кабеле уходит легко. В большом пучке кабели в середине окружены другими тёплыми кабелями и греются сильнее, а более высокая температура поднимает сопротивление жилы и вносимое затухание. Поэтому стандарты каблирования и монтажные руководства дают пределы и советы по размеру пучка и PoE в замкнутых пространствах; монтажник и инженер проекта применяют их к реальному проекту. Практические меры — меньшие пучки, открытые лотки вместо плотно набитых труб и более крупная жила там, где много мощных устройств делят трассу.
Патч-корды заслуживают упоминания. Они обычно делаются на многопроволочных жилах ради гибкости, а многопроволочная медь имеет большее сопротивление, чем однопроволочная того же калибра. Это приемлемо на нескольких метрах корда, но именно поэтому постоянные линии должны использовать однопроволочные жилы, и почему длинные многопроволочные корды не стоит применять для наращивания PoE-трассы. Короткие корды той же категории, что и смонтированный кабель, держат весь канал в его проекте.
Куртка и огневой рейтинг отделены от характеристик PoE, но идут в ту же спецификацию: куртка LSZH или PVC с классом CPR, заявленным в DoP, для зданий ЕС, либо рейтинг CMR или CMP для проектов США ради удовлетворения AHJ. PoE эти требования не меняет. По планированию целых зданий см. страницу применения в строительстве зданий.
Что специфицировать и проверять
По любому заказу кабеля, который будет нести PoE, офис вписывает в спецификацию следующее и проверяет это до отгрузки:
- Жила: однопроволочная медь, калибр назван (23 AWG для эталонного Cat6), без CCA или омеднённой стали.
- Сопротивление жилы: сопротивление постоянному току по даташиту, с протоколом испытаний завода на партию.
- Категория и записи испытаний: результаты испытаний передачи против заказанной категории.
- Выборочные проверки: масса коробки, цвет жилы на срезе и диаметр жилы на образце.
- Куртка и рейтинг: класс CPR в DoP либо американский типовой рейтинг для рынка проекта.
Эти проверки — часть процесса контроля качества офиса. MOQ для Cat6 обычно 50-100 коробок по 305 m, подтверждается письменно по каждому заказу вместе со сроком поставки. Отправьте сценарий PoE, длины трасс и количество через форму запроса.