미래는 더 많은 전력을 요구합니다
20년 이상 케이블 플랜트는 PoE(Power over Ethernet)를 지원해 왔습니다. 초기 PoE 구축은 최대 30W(와트)를 지원하기 위해서만 필요했지만, 오늘날 더 많은 장치가 최신 WAP(802.11Wi-Fi 액세스 포인트), 디지털 디스플레이, 노트북, LED 조명 등을 포함하여 더 높은 수준의 전력을 제공할 수 있는 4쌍 PoE를 필요로 합니다. 이 문서는 PoE 관련 주제에 대한 개요를 다룹니다.
내용물
- PoE는 안전한가?
- PoE는 어떤 용도로 사용됩니까?
- PoE는 어떻게 작동합니까?
- PoE의 전압 전력은 무엇입니까?
- PoE의 이점은 무엇입니까?
- PoE의 표준은 무엇입니까?
- PoE의 다양한 등급은 어떻게 됩니까?
- PoE의 배선 요건은 무엇입니까?
- PoE의 테스트 방법은 무엇입니까?
- PoE 문제 해결을 위한 올바른 테스터 선택
- 학습 유지
PoE란 무엇입니까?
PoE(Power over Ethernet)는 균형 잡힌 트위스트 페어 배선(예: 카테고리 6A, 6, 5e)을 통해 네트워크 스위치와 같은 PSE(Power sourcing equipment)에서 전달되는 클래스 2 저전압 직류(DC) 전력의 한 유형입니다. PoE 전원은 데이터 및 제어 정보와 동시에 네트워크로 연결된 IP 기반 전원 장치(PD)로 전달됩니다.
PoE는 어떤 용도로 사용됩니까?
PoE 전원은 IP 클럭, VoIP 전화, 감시 카메라, 액세스 제어 패널, 무선 액세스 포인트(WAP), POS 시스템, 노트북 및 디지털 디스플레이를 포함한 다양한 네트워크 장치를 실행하는 데 사용됩니다.
PoE는 어떻게 작동합니까?
PoE 작동에는 장치가 실제로 PoE를 준수하는 PD인지 확인하고 전원이 공급되기 전에 PD의 최대 전력 요구 사항을 전달하기 위한 핸드셰이크가 포함됩니다. 핸드셰이크에서 PSE는 전압을 인가하여 PD 내 저항기의 존재와 값을 확인한 다음 PD의 반응에 따라 전력량을 전달합니다. 이 기능은 전력을 덜 요구하는 장치의 전력 소비를 줄이는 데 도움이 됩니다.
PoE의 전압 전력은 무엇입니까?
PoE는 미국국가전기표준(NEC®)에 따라 등급 2 전력 회로로 간주됩니다. 클래스 2 회로는44 에서 57볼트(V)의 DC 전원을 전달하는 회로로 정의됩니다. 표준 PoE 스위치의 출력 전압은 일반적으로 48 V DC입니다. NEC 클래스 2 전원은 표준 구리선로 도체를 통해 클래스 2 변압기 또는 전원으로부터 비-PoE 전원으로도 공급될 수 있습니다.
PoE의 이점은 무엇입니까?
PoE에는 세 가지 주요 이점이 있습니다.
- • PoE의 주요 이점은 비용 절감입니다. PoE는 데이터를 전송하는 동일한 네트워크 케이블을 통해 전력을 공급하므로 공인 전기 기술자가 값비싼 교류(AC) 전원 회로와 콘센트를 설치할 필요가 없습니다. 이는 인건비를 크게 줄일 뿐만 아니라 필요한 자재의 양을 줄입니다. 네트워크 케이블은 AC 전원 케이블보다 훨씬 작으며 도관에 배치할 필요가 없습니다.
- • PoE는 안전한 초저전압 기술로 간주되므로 감전으로부터 안전하며 감전으로부터 보호됩니다. 따라서 저전압 기술자는 안전에 대한 위험 없이 PoE를 배포할 수 있습니다. 또한 PSE는 전원을 공급하기 전에 PD와 핸드셰이크를 경험해야 하므로 미사용 회로에서 전원이 흐르지 않습니다. 이는 장치의 연결 여부와 관계없이 지속적으로 전원을 공급하는 표준 AC 전원 소켓과는 매우 다릅니다.
- • PoE는 에너지 효율성을 제공합니다. IT 및 시청각 장비부터 LED 조명에 이르기까지 오늘날 상업용 건물의 대부분의 전자 부품은 DC 전원을 통해 작동합니다. 이러한 장치에 DC 전원을 공급하려면 AC 전원을 DC 전원으로 변환해야 하므로 최대 30%의 손실이 발생합니다. 실제로 전문가들은 전 세계적으로 생성되는 AC 전력의 70% 이상이 전자 기기 및 시스템의 DC 전력으로 변환된다고 추정합니다. PoE는 장치에 AC 전원을 공급할 필요가 없고 자체 운영에 내재된 DC 전원을 직접 공급하기 때문에 건물에서 AC-DC 변환과 관련된 손실의 대부분이 제거됩니다. 또한 디지털 IT 기술로서 PoE는 중앙 집중식 무정전 전원 공급 장치(UPS)를 통해 백업되어 가용성과 신뢰성을 향상시킵니다.
PoE의 표준은 무엇입니까?
PoE는 원래 IEEE 802.3af 표준(현재는 유형 1 PoE라고 함)과 함께 2003에 처음 도입되었으며, 장치에 사용 가능한 15.4W와 함께 최대 13W를 제공합니다. 이어서 PoE 플러스라고도 하는 PoE 유형 2(IEEE 802.3at)이 추가되어, 장치에 사용 가능한 25.5W와 함께 최대 30W를 공급합니다. 유형 1 및 유형 2 PoE는 두 가지 방법 중 하나를 사용하여 두 쌍을 통해 전원을 공급합니다. 대체 A 및 대체 B.
대안 A에서 전력은 쌍 1-2 및 3-6을 통해 데이터와 동시에 공급됩니다.
유형 1 및 유형 2 대체 A PoE는 2쌍 및 4쌍 애플리케이션에 대한 데이터와 함께 쌍 1-2와 쌍 3-6에 동시에 전원을 공급합니다.
대체 B에서 전력은 예비 쌍 4-5 및 7-8을 통해 공급됩니다.
유형 1 및 유형 2 대체 B PoE는 2쌍 애플리케이션에 예비 쌍 4-5 및 7–8를 통해 전력을 공급합니다.
대체 A는 2쌍(10/100BASE-T) 및 4쌍(1000BASE-T) 애플리케이션 모두와 호환되지만, 대체 B는 2쌍을 이용하는 데이터 신호와만 호환됩니다.
PoE의 최신 802.3bt 표준은 유형 3 및 유형 4를 포함하는데, 아래에 표시된 대로 현재 두 유형 모두는 4쌍 전부를 통해 데이터와 함께 전력을 동시에 공급합니다. 4쌍 PoE 또는 4PPoE라고 하는 PoE 유형 3은 최대 60W를 제공하며, 장치에 51W를 사용할 수 있습니다. 타입 4은 최대 90W를 제공하며, 장치에 71W를 사용할 수 있습니다.
유형 3 및 유형 4 4쌍 PoE는 2쌍 및 4쌍 애플리케이션용 데이터와 함께 동시에 4쌍 모두에 전원을 공급합니다.
PoE의 다양한 등급은 어떻게 됩니까?
PD는 전력 요구 사항이 다양하기 때문에 IEEE 802.3 PoE 표준 및 유형은 아래 표와 같이 8가지 다른 클래스로 분류됩니다.
유형 및 해당 표준별 PoE 클래스.
상호운용성을 개선하기 위해, PSE 스위치 장비를 공급하는 생산업체들을 대표하는 생산업체 컨소시엄인 Ethernet Alliance는 PoE 인증 프로그램을 개발했습니다. 이 프로그램은 생산업체들이 다른 IEEE-802.3 기반 PoE 솔루션과의 상호 운용에 대해 자신들의 제품을 인증하기 위한 방법론을 제공하고, 그 같은 제품에 대해 간단한 라벨을 제공합니다.
제품 인증은 승인된 장비를 사용하는 300-페이지 분량의 테스트 계획에 의해 정의됩니다. 이는 생산업체나 제3자(예, University of New Hampshire의 Interoperability Laboratory(UNH-IOL))가 실행할 수 있습니다. PSE 및 PD 장비 모두 인증을 받을 수 있습니다. 이 엄격한 프로세스를 통과한 장비는 그림과 같은 EA 승인 마크를 부착할 수 있습니다. PoE 장비 설계자나 설치자는 간단하게 PSE와 PD에 있는 마크를 비교하여 호환성을 결정할 수 있습니다. PSE의 등급이 PD의 요건과 같거나 높은 경우, 기능이 보장됩니다.
Ethernet Alliance 마크: 전원 공급을 받는 장치(좌측) 및 전력 공급 장치(우측).
PoE의 배선 요건은 무엇입니까?
대체 A를 이용하는 유형 1 및 유형 2 PoE에서 전력은 2쌍에 일반 모드 전압을 적용함으로써 공급됩니다. 아래에 표시된 대로 이는 전류가 두 도체 간에 균등하게 분할된다는 의미입니다.
대체 A를 사용하는 유형 1 및 유형 2 PoE는 쌍의 각 도체에서 동일하게 전원을 분배합니다.
공통 모드를 달성하려면 페어에 있는 각 도체의 DC 저항이 균형을 이루어야 합니다(동일). 두 전도체 간의 저항 차이를 DC 저항 불균형이라 칭합니다. 불균형 과다는 데이터 신호를 왜곡하여 비트 오류, 재전송과 심지어는 데이터 링크의 기능 불가를 야기합니다.
유형 1 및 유형 2 PoE 대체 A와 같이 4쌍 유형 3 및 유형 4 PoE는 또한 일반 모드 전압을 통해 전력을 공급하기 때문에 여기에서도 DC 저항 불균형이 중요합니다. 하지만 유형 3 및 유형 4에서 이제는 각 쌍에서의 DC 저항 불균형만 염려의 대상이 아닙니다. 다중 쌍 간의 과다 DC 저항 불균형은 데이터 전송에도 피해를 입히고 PoE가 멈추게 되는 원인이 될 수 있습니다.
도체의 직경과 동심도(진원도)가 다양하고 품질이 불량한 케이블은 DC 저항 불균형의 위험이 큰 반면, 개별 도체가 IDC 내에 부정확하고 비일관적으로 장착된 비일관적인 종단도 DC 저항 불균형을 유발할 수 있습니다. 따라서 공급자의 케이블에 DC 저항 불균형 관련 사양이 표시되어 있지만, 현장 테스트만이 설치 후에 DC 저항 불균형 성능을 확인하는 유일한 방법입니다. 더 많은 기업체가 PoE와 802.11 WAP와 같은 다중 기가비트 이더넷 전송을 결합하는 장치를 배치함에 따라 쌍 내에서 그리고 쌍 간에 DC 저항 불균형을 테스트하는 것이 중요해졌습니다.
열 상승 및 제한적인 전력 배선
안타깝게도 우려하는 점이 DC 저항 불균형만이 아닙니다. PoE가 트위스트 페어(TP) 구리 케이블 배선을 통해 공급될 때 케이블 내의 상승된 온도로 인해 삽입 손실을 증가시킬 수 있습니다. 그래서 채널의 삽입 손실 테스트가 실패하거나 케이블의 길이를 줄여야 할 수도 있습니다.
PoE에서 생성되는 열은 PoE를 공급하는 여러 케이블이 하나로 단단히 묶여 있을 때 더 큰 문제가 되며 전력이 높을 수록 열도 더 강해집니다. NEC는 PoE 유형 3(60W) 이상의 도체 크기 및 온도 등급에 따라 번들에서 허용되는 케이블 수를 지정합니다. 이런 경우를 위해 NEC는 주변 온도 30°C(86°F)에 설치된 특정 케이블 번들 크기, 도체 게이지 및 케이블 온도 등급에 허용되는 최대 전류용량을 지정하는 전류용량 표를 포함합니다. 또한 미국전기통신산업회(TIA)는 ANSI/TIA-568 배선 인프라 표준 내에서 번들 내 온도 상승을 제한하기 위한 지침을 제공합니다.
한 묶음으로 된 케이블에 적용되는 더 높은 레벨의 PoE가 미치는 영향을 조사하기 위한 진상 조사 연구 후에 보험업자 연구소(UL)는 제한적인 전력(LP) 인증을 도입하여 PoE 애플리케이션용 케이블 선택을 단순화하는 데 도움을 주었습니다. LP 인증은 최악의 설치 시나리오 하에서 케이블이 온도 정격을 초과하지 않고 PoE를 유지하는지 검증되었다는 것을 나타냅니다. 이 인증은 대형 묶음 크기, 높은 주위 온도와 폐쇄 공간이나 전선관 등의 기타 환경 효과를 설명합니다.
LP는 인증이지 리스팅이나 정격이 아님을 이해하는 것이 중요합니다. 그래서 기타 UL 리스팅이나 NEC가 요구하는 플레넘이나 라이저 정격과는 달리 LP 인증 케이블은 선택 사항이지 요구 사항은 아닙니다. NEC는 법이기 때문에 전류용량표를 준수해야 합니다. 그러나 NEC는 전류용량표를 따르는 대신 LP 인증 케이블을 사용할 수 있습니다.
좋은 소식은 60W 이상(유형 3)에서 PoE를 실행할 계획이라면 열 상승 문제에 대해서만 걱정하면 된다는 것입니다. 감시 카메라를 포함한 많은 PoE 지원 장치는 그보다 적게 필요합니다. 나쁜 소식은 향후 장치를 지원하기 위해 케이블로 얼마나 많은 전력을 공급할 수 있는지 전혀 알지 못한다는 것입니다. 전류용량표를 따르거나 LP 인증 케이블을 사용하는 것은 향후 시스템 보호에 좋은 방법입니다. 기타 선택사항에는 보다 큰 직경의 도체, 보다 높은 온도 정격이나 차폐 구조로된 케이블을 사용하는 것 뿐만 아니라 단순히 케이블 묶음을 사용하지 않는 것이 포함됩니다.
DC 저항 불균형은 일반적으로 더 높은 온도 정격이나 LP 인증을 받은 좋은 품질의 케이블에서는 문제가 되지 않지만 형편 없는 기술로 인해 너무 큰 저항 불균형이 유발될 수 있습니다. 이런 이유로 여전히 LP 배선을 DC 저항에 대해 테스트하는 것이 권장됩니다.
PoE의 테스트 방법은 무엇입니까?
앞서 언급한 바와 같이, 쌍 내 및 쌍 간 DC 저항 불균형을 테스트하면 설치된 케이블 플랜트가 2쌍 및 4쌍 PoE 애플리케이션에서 성능을 발휘할 수 있습니다.
Fluke Networks DSX CableAnalyzer™ 시리즈 구리선로 케이블 인증기는 쌍 내에서 그리고 쌍 간에 DC 저항 불균형을 빠르고 쉽게 테스트할 수 있습니다. 이는 DSX CableAnalyzer 테스트 한계 화면 하단에 있는 옵션인 +PoE 접미사를 사용하여 테스트 한계를 선택하여 달성할 수 있습니다. +PoE를 선택하면 한 쌍 내의 DC 저항 불균형, 쌍 간의 DC 저항 불균형 및 DC 루프 저항에 대한 측정값이 산업 표준에 대한 영구 링크 인증에 필요한 일반적인 테스트 매개변수(예: 삽입 손실, NEXT, PSNEXT, ACR-N, PSACR-N, ACR-F, PSACR-F 및 반환 손실)에 추가됩니다.
아래 보이는 대로, DSX CableAnalyzer는 페어에서의 두 도체 저항의 합계로서 DC 루프 저항을 측정하는 반면 DC 저항 불균형은 두 도체 사이의 저항 차이를 측정합니다. 유형 3 및 유형 4 PoE에 필요한 경우 쌍 간의 DC 저항 불균형도 측정합니다. 다음 그림은 쌍 1-2의 경우 도체 대 도체 DC 저항 불균형이 실패했지만 쌍 대 쌍 DC 저항 불균형에 대해서는 통과했음을 보여줍니다.
PoE 문제 해결을 위한 올바른 테스터 선택
PoE 시스템은 제대로 인증된 배선 플랜트에서도 문제가 발생할 수 있습니다. 케이블의 라벨이 잘못 되었거나, 단절되었거나, 잘못된 포트에 연결되어 있거나, 전체가 분리되어 있을 수 있습니다. 또는 PoE 스위치가 충분한 전력을 전달하도록 구성되어 있지 않을 수 있습니다. 담당자가 와이어에 무엇이 있는지 볼 수 없다면 이 문제들을 해결하는 데 여러 시간이 걸릴 수 있습니다. 따라서 담당자는 와이어를 추적하여 괜찮은 상태인지 어디에 연결이 되어 있는지 알아봐야 합니다. 그리고 이 문제를 파악하더라도 전원이 올바르게 구성되었는지 스위치를 확인해서는 알 수 없으므로 IT 부서에 연락하여 무슨 일이 일어나고 있는지 확인해야 합니다. 올바른 PoE 테스터를 선택하면 문제 해결 프로세스를 쉽게 진행할 수 있습니다.
Fluke Networks는 이러한 문제를 해결하고 담당자가 좌절의 시간을 보내지 않도록 두 가지 도구를 개발했습니다. LinkIQ™ 케이블+네트워크 테스터 및 MicroScanner™ 케이블 확인기. 간단하게 두 개 중 하나의 도구를 케이블에 연결하고 그것이 PSE에 연결되면, 링크에 이용 가능한 전력 클래스(0~8)가 표시됩니다. 담당자는 이 값을 PD의 요건과 비교하여 충분한 전력이 가용한 지 알 수 있습니다.
이러한 테스터는 다른 많은 면에서 담당자에게 매우 중요합니다.
- • 이는 최대 10 Gbps까지의 포트 속도를 식별합니다. 느린 포트는 WAP나 카메라의 성능을 제한할 수 있습니다.
- • 케이블이 손상된 경우, 테스터에서 각 쌍의 길이나, 잠재적인 절단 또는 기타 고장을 표시합니다.
- • 이러한 테스터는 케이블을 추적하기 위한 톤 소스로 작동할 수 있습니다. 식별자를 원격 케이블에 연결하여 케이블의 위치를 결정할 수 있으며, 이는 케이블의 플러그가 뽑히거나 케이블의 경로가 잘못된 경우에 적합합니다.
두 테스터는 모두 이더넷 얼라이언스의 Gen2 PoE 인증 프로그램에 따라 인증을 받았으며, 따라서 모든 IEEE 호환 장치에서 제대로 작동할 것이라는 확신을 가질 수 있습니다. 테스터는 또한 다양한 비-IEEE 준수 기술과 함께 작동하도록 설계되었습니다. 다만 이를 위한 인증 프로그램이 아직 없기 때문에 저희의 전문성을 신뢰하셔도 좋습니다.
Fluke Networks MicroScanner Cable Verifier는 Ethernet Alliance Gen2 PoE 인증을 받았습니다.
LinkIQ는 PSE에 로드를 배치하여 PoE의 문제 해결 단계를 하나 더 수행함으로써 스위치 및 케이블 링크가 광고된 전력을 전달할 수 있는지 결정합니다. PoE 부하를 테스트하기 위해 LinkIQ는 스위치로부터 표준 기반 링크 계층 검색 프로토콜(LLDP) 또는 Cisco 검색 프로토콜(CPD)과 같은 검색 프로토콜 패킷을 수신할 수 있으며, 이를 통해 스위치는 연결된 장치를 검색하고 기능을 광고할 수 있습니다.
PoE 부하 테스터로서 LinkIQ는 어떤 쌍이 전력을 전달하는지, 협상된 전력 등급(0-8) 및 장치에서 PSE가 제공하는 부하 전력을 와트로 표시합니다. 또한 부하 시 장치가 충족해야 하는 최소 필요 전압과 부하 시 실제 측정된 전압을 표시하여 해당 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. PSE와 PD 간의 전력 협상은 하드웨어와 소프트웨어 레벨 모두에서 이루어지므로 장치가 네트워크에 연결되고 PoE 스위치에 의한 동적 할당을 가능하게 합니다. LinkIQ는 하드웨어 및 소프트웨어 클래스에 대한 정보를 표시합니다.
LinkIQ는 하드웨어와 소프트웨어 모두에 대해 협상된 전력 등급과 실제 부하를 기반으로 PoE 부하 테스트를 가능하게 합니다.
LinkIQ는 추가적인 유용한 기능을 제공합니다. 최대 10Gbps의 케이블 성능을 특성화하고, 연결된 스위치의 이름, 포트 및 VLAN 번호를 표시합니다. 또한 LinkIQ는 배선 또는 스위치에 대한 보고서를 생성하고, 인기 있는 LinkWare™ PC 소프트웨어를 사용하여 이를 저장하거나 인쇄할 수 있습니다.
올바른 PoE 테스트 장비 및 테스트 전략을 통해 설치된 케이블 플랜트가 PoE를 지원할 수 있음을 인증할 수 있을 뿐만 아니라 설치된 PoE 시스템을 확인하고 문제 발생 시 이를 해결하여 모든 PoE 프로젝트가 원활하게 진행되도록 보장할 수 있습니다.
학습 유지
- • PoE 테스터를 선택하기 위해 알아야 할 사항
- • PoE 부하 테스트: PoE 시스템을 위한 고급 문제 해결
- • 이더넷 케이블이 PoE를 지원하는지 여부를 테스트하는 방법
- • (+모두)는 무엇이며 언제 선택해야 합니까?
- • 번들 사용 여부
- • 백서: DC 저항 불균형 테스트: 귀하의 PoE 시스템을 위한 간단하고도 비용이 적게 드는 보험
