Publikacja ma na celu opisania funkcjonalności hybrydowego systemu światłowodowego z możliwością zasilania po PoE. Opisane tutaj zostaną poszczególne opcje wraz z podkreśleniem szczególnych kwestii do rozważenia podczas wdrożenia.

Zastosowanie

Instalacja kamer HD, punktów dostępowych WLAN, terminali sieci optycznych, małych komórek (pikokomórki, femtokomórki, metrokomórki itp.) i innych urządzeń dostępu do sieci może być trudne szczególnie na zewnątrz budynku. Wiele z tych urządzeń pracuje z wykorzystaniem zasilania poprzez sieć Ethernet (PoE/PoE+), jednakże ograniczona odległość PoE (100m) może powodować trudności z planowaniem takiej infrastruktury.

Ponadto w miejscach takich jak boczne ściany budynków, słupy uliczne itp. gdzie mamy potrzebę poprawić zasiąg 4G/LTE lub sieci bezprzewodowych 802.11ac czy też powiesić kamerę IP nie zawsze mamy łatwy dostęp do zasilania. W takich sytuacjach zazwyczaj przed instalacją urządzeń wymagane jest doprowadzenie odpowiedniego zasilania. To z kolei rodzi szereg innych problemów np. kto płaci za zasilanie, w jaki sposób jest ono monitorowane i gwarantowane a dodatkowo jesteśmy zmuszeni do negocjacji z lokalnymi firmami oraz właścicielami budynków. To wszystko kosztuje sporo czasu i pieniędzy.

Firma CommScope opracowała rozwiązanie które łączy sieci światłowodowe oraz zasilanie w jeden system, eliminując kłopoty i dodatkowe koszty związane z zasilaniem typowych urządzeń sieciowych małej mocy.

Właściwości:

• Zasilacz DC NEC klasy II;
• Hybrydowy kabel światłowodowo-miedziany w wersji zewnętrznej oraz zewnętrzno-wewnętrznej;
• Zawiera przetwornicę DC/DC w celu wyeliminowania ręcznej kalkulacji zapotrzebowania na moc po stronie linii DC;
• Trójstopniowa ochrona elektryczna;
• Mediakonwerter z funkcją PoE i PoE+;
• Zgodność ze standardem SELV i NEC Klasa II;

Zastosowania:

• Kamery CCTV;
• Punkty dostępowe WiFi;
• Bezprzewodowe sieci małych komórek;
• Optyczne terminale sieciowe;
• Technologia Digital Signage;
• Inne urządzenia wykorzystujące technologię PoE i PoE+;

Przegląd Systemu

Hybrydowy system CommScope który wykorzystujemy jako „przedłużacz” dla transmisji danych i zasilania składa się z następujących elementów:

• Kabel hybrydowy;
• PoE Extender;
• Zabezpieczenie i ochrona przed przeciążeniem;
• Zasilacz;
• Zarządzanie przesyłaniem energii elektrycznej;
• Zarządzanie kablami i włóknami światłowodowymi;

Kabel hybrydowy miedź/światłowód

• Grubość przewodów: 12 AWG (2mm) i 16AWG (1,2mm);
• Od 1 do 12 włókien światłowodowych SM i MM;
• 2 rodzaje powłok kable:
• Kabel zewnętrzny: PE;
• Kabel wewnętrzno/zewnętrzny – LSZH/riser;
• Wymaga stosowania powszechnie stosowanych narzędzi do obrabiania płaskich kabli;

PoE Extender

• Elektroniczna konwersja DC/DC;
• Eliminuje obliczenia elektryczne poprzez konwersję otrzymanego napięcia DC do poziomu napięcia wyjścia PoE/PoE+ (48V DC);
• Zapewnia trzy oddzielne poziomy ochrony elektrycznej zgodne z ITU.T K.21 i Telcordia GR-1089 w celu ochrony urządzeń (małe komórki, punkty dostępowe itp.) i personelu;
• Zgodność ze standardem SELV i NEC Klasa 2;
• Klasa szczelności – IP67
• Zewnętrzne oznaczenia;
• W środku znajduje się:
  • Elektronika;
  • Złącze zasilania;
  • Taca na spawy;
  • Zarządzanie włóknami światłowodowymi;
  • Zakończenie kabla;
• Bezproblemowa instalacja;
• Mieści się w jednej ręce
• Dla 1 lub 2 modułów PoE (IEEE 802.3af-2003) lub PoE+ (IEEE 802.3at-2009);

Elementy dystrybucji napięcia

• Zasilanie -48V DC;
• Standardowa półka rack 19” i 26” 1U;
• 4 moduły zasilaczy na jednostkę / każdy moduł zasila do ośmiu urządzeń PoE+(30W);
• Cała jednostka ma możliwość zasilić do 32 urządzeń PoE+ (30W);

Zarządzanie kablami światłowodowymi

CommScope oferuje szereg rozwiązań do zarządzania kablami światłowodowymi w zależności od potrzeb związanych z połączeniami sieciowymi.

Wskazówki dotyczące konfiguracji systemu

Jednostka zasilająca powinna zostać zainstalowana w bezpiecznym miejscu z dostępem do sieci światłowodowej oraz zasilania z UPS 120VAC, 240VAC lub 48V. System został zaprojektowany tak, że nie ma potrzeby regulacji lub modyfikacji napięcia stałego dostarczanego do urządzeń końcowych PoE/PoE+.

Parametry wymagające rozważenia podczas wdrożenia systemu to:

1. Odległość urządzeń sieciowych od źródła zasilania;
   • UWAGA: ważne jest określenie grubości przewodu 12AWG lub 16AWG;
2. Z jaką mocą pracują urządzenia sieciowe;
   • Chociaż normy PoE i PoE+ określają maksymalną moc z jaką mogą pracować urządzenia (15,4W i 25,5W) to w rzeczywistości wiele urządzeń może mieć mniejsze zapotrzebowanie na moc. Dlatego też maksymalne odległości jakie można uzyskać dla poszczególnych urządzeń mogą być większe niż zakładają standardowe obliczenia dla PoE i PoE+.
3. Ile urządzeń musimy zainstalować?
4. Uwagi dotyczące instalacji kabla:
   • Czy okablowanie będzie prowadzone wewnątrz budynków czy na zewnątrz;
5. Opcje zarządzania światłowodami:
   • Commscope oferuje pełną gamę produktów do łączenia, spawania i przełączania sieci światłowodowych;

Opcje zasilania

CommScope zaleca stosowanie modułowej jednostki zasilającej z możliwością rozbudowy do czterech modułów. Każdy moduł może obsługiwać zasilanie dla ośmiu kabli hybrydowych. Jeśli początkowo obsługujemy system tylko do ośmiu urządzeń potrzebny jest tylko jeden moduł. Aby podłączyć do 16 urządzeń, dodajemy kolejny. Dla 24 urządzeń wymagane są trzy moduły. Cztery moduły są wymagane dla maksymalnie 32 urządzeń.

Chociaż CommScope dokładnie przeanalizował i przetestował jedną platformę zasilania od producenta GE, zasilacze innych producentów także mogą być używane. Przed skorzystaniem z takiej opcji zalecamy konsultację z CommScope lub Lanster  ponieważ ich napięcia wyjściowe mogą się różnić wpływając na realizację maksymalnej odległości instalowanego urządzenia.

Opis kabli

Bazując na dwóch parametrach:

• Maksymalny dystans
• Potrzebna moc

możemy dostosować grubość potrzebnego przewodu zasilającego 12AWG lub 16AWG – patrz tabela poniżej lub wykorzystaj kalkulator.

Przykład 1: Pojedynczy PoE Extender

Przy korzystaniu z zalecanej jednostki zasilającej możemy założyć maksymalne napięcie (57V DC) i określić odległości który obsłużymy.

Jeżeli używamy napięcia 48V DC, uzyskamy odległości podane dla nominalnego napięcia 48V.

Minimalne napięcie może być stosowane w przypadku gdy klienci zasilają system z nieregulowanego źródła zasilania bezpośrednio z UPS. Nie jest to zalecane przez CommScope a tabela jest przedstawiona tylko do celów poglądowych.

Uwaga: CommScope wybrał specjalnie zasilacz, który ułatwia instalację systemu w klasie SELV i NEC klasy II (≤ 60V DC, zasilanie ograniczone do ≤ 100VA na kanał wyjściowy). Tabela 1 przedstawia maksymalne odległości systemu przy wybranym zasilaniu. Jeśli jednak jest potrzeba realizacji większych odległości można zastosować urządzenia o wyższej mocy zgodne z SELV i / lub NEC klasy II. Kabel hybrydowy jest przeznaczony do obsługi znacznie dłuższych odległości i większej mocy dzięki takim źródłom wejściowym. Przed przystąpieniem do korzystania z takich zasilaczy należy skonsultować się z CommScope. W razie potrzeby można wybrać opcję LSZH / Riser dla użytku wewnętrznego / zewnętrznego.

PoE Extender

PoE Extender został zaprojektowany w taki sposób aby wyeliminować żmudne obliczenia spadków napięcia w zależności od stosowanego przewodnika itp. Gdy stosujesz PoE Extender i kabel hybrydowy wystarczy, że wykorzystasz podane tabele maksymalnych odległości. Układ DC/DC w PoE Extenderze automatycznie kompensuje spadek napięcia na linii i koryguje odpowiednio wyjście PoE.

PoE Extender został z powodzeniem przetestowany z wieloma różnymi uplinkami i można spokojnie stwierdzić, że akceptuje ogólnie dostępne uplinki światłowodowe SFP do transmisji w torze światłowodowym. Jeżeli wykorzystujemy włókna wielomodowe MM to dobieramy wtedy uplink dupleks MM SFP; jeżeli natomiast stosujemy kabel jednomodowy możemy wybrać simplex SM SFP lub dupleks SM SFP wg. naszych potrzeb.

Na wyjściu PoE Extendera dostępny mamy port RJ45 dla PoE lub PoE+. CommScope zaprojektował urządzenie zgodnie ze standardem poE IEEE802.3af i 802.3at dzięki czemu mamy możliwość zasilić urządzenie na odległość do 100m od PoE Extendera. Takie rozwiązanie powoduje, ze PoE Extender nie musi znajdować się tuż obok urządzenia końcowego co w niektórych przypadkach może być wielką zaletą.

CommScope współpracował m.in. z Aruba Networks w celu dopasowania uchwytów mocujących PoE Extendera do uchwytów przez nich oferowanych. Stwarza to bardzo atrakcyjne rozwiązanie w momencie np. tworzenia miejskiej sieci WLAN z możliwością ukrycia PoE Extendera wewnątrz wspornika punktu dostępowego.

Zdjęcie PoE Extendera z punktem dostępowym WiFi Aruba AP275

Uwagi dotyczące instalacji

Przygotowanie kabla hybrydowego

Kabel hybrydowy został zaprojektowany w taki sposób aby wykorzystywać do jego przygotowania standardowe narzędzia takiej jak striper powłoki zewnętrznej kabla i ewentualnie nożyk do ucinania i rozwarstwiania kabla.

Aby poprawnie przygotować kabel do zaterminowania postępuj zgodnie z następującymi wytycznymi:

1. Oddziel końcówkę kabla w dwóch miejscach – zagłębienie kabla pomiędzy środkowym włóknem światłowodowym a dwoma zewnętrznymi żyłami miedzianymi;
2. Gołymi rękami najpierw oddziel jedną stronę przewodu na pożądaną odległość;
3. Trzymając centralny element z włóknami światłowodowymi w linii prostej drugą ręką oddziel drugą żyłę a pożądaną odległość;
4. Dostosuj średnicę stripera do wykorzystywanego kabla – 12AWG zastosuj średnicę 2mm a dla kabla 16 AWG 1,2mm;
5. Ściągnij powłokę zewnętrzną żył miedzianych na odpowiedniej odległości;
6. W centralnym elemencie z włóknami światłowodowymi wystarczy zamknąć striper na odpowiedniej wysokości, otworzyć i ręcznie ściągnąć powłokę zewnętrzną kabla odsłaniając włókna aramidowe i światłowodowe;
7. Dotnij nadmiar włókien aramidowych i praca z przygotowywaniem kabla zakończona.

Instalacja kabla

Przypadku instalacji przewodów na zewnątrz zaleca się stosowanie kabla w powłoce PE. Stosowanie na zewnątrz kabla zewnętrzno/wewnętrznego LSZH/riser może być alternatywą pod warunkiem, że zostanie on umieszczony w rurze osłonowej co może powodować skrócenie maksymalnej odległości w wyniku potrzeby wciągnięcia kabla do rury osłonowej. Zaleca się stosowanie środków smarujących które zwiększają poślizg kabla. Podczas instalacji przewodów w kanałach należy zwrócić uwagę aby kabel nie ulegał skręcaniu. Nigdy nie wciągaj kabla do rury osłonowej z zakrętami gdyż znacznie obniży to maksymalna odległość instalacji.

Kabel w powłoce PE jest przeznaczony do bezpośredniego zakopania w ziemi, jednakże CommScope zawsze zaleca stosowanie kanalizacji ponieważ znacznie wydłuża to żywotność instalacji.

Dla długich instalacji antenowych zaleca się stosowanie lin podtrzymujących kable gdyż włókna światłowodowe nie są przystosowane do swobodnego zwisania.

Wykorzystanie jednego przewodu 12AWG jako szkieletu do rozgałęzienia dla dwóch urządzeń PoE Extender

W niektórych sytuacjach bardziej korzystnie będzie ułożenie kabla 12AWG jako szkieletowego i rozgałęzienie na dwa kable 16AWG dla dwórzy różnych urządzeń PoE Extender.

Przykład 2: Hybrydowy kabel 12AWG który dzieli się na dwa 16AWG dla dwóch urządzeń PoE Extender

W podanym scenariuszu maksymalna odległość została zredukowana ale w niektórych przypadkach nadal może to być ciekawa alternatywa. W tym przykładzie proszę korzystać z poniższych tabel.

W tym przykładzie jako Spliter CommScope poleca użycie FOSC450A jako mufy która obsługuje płaskie kable światłowodowe.

Obejrzyj film poglądowy o prezentowanym systemie

Jeżeli potrzebujesz pomocy w konfiguracji systemu lub masz dodatkowe pytania skontaktuj się nami www.lanster.com

Opracowano na podstawie materiałów CommScope