В процессе развития средств массового доступа к сети ИНТЕРНЕТ, наряду с традиционными телефонными каналами, бурно развиваются радиоканалы и домашние сети на базе кабельных протоколов ETHERNET. Если с оконечным оборудованием (радиокарты, коммутаторы, повторители) проблем нет, то его электропитание имеет некоторые особенности. Из-за того, что в месте удобном для установки оборудования практически никогда нет сети 220В, штатные сетевые адаптеры этой аппаратуры становятся бесполезными;

2002-2004гг совместно с крупной провайдерской фирмой г. Запорожья был проведен ряд расчетов и натурных экспериментов по созданию работоспособной системы питания сетей. После многих промежуточных вариантов, появился и успешно эксплуатируется комплект аппаратуры, решающий большинство проблем, связанных с питанием сетей.

Несмотря на кажущуюся простоту задачи, ее решение потребовало определенного времени и усилий. Задача усложняется тем, что большинство реальных нагрузок - нелинейные сопротивления, потребляющие постоянную мощность (свичи, имеющие внутренний стабилизатор). Теоретический анализ цепи удаленного питания приводит нас к решению квадратного уравнения с двумя действительными корнями. Это значит, что система может иметь два устойчивых состояния при разных питающих токах и напряжениях (см. рисунок). Это наблюдалось и на практике, когда опробованные в лабораторных условиях источники вдруг "коротились" или не включались при работе на длинную линию. Или работали в одном линке, но упорно не хотели работать в другом.

Когда проблема была исследована с качественной стороны, были опробованы напряжения 12В и 36В. Проводились эксперименты и по питанию переменным током. Стандарт РоЕ подсказал выбор номинального напряжения 48±8В.

Выстрадан и отвергнут этап трансформаторов 50Гц. Источники на их основе имеют плохие массогабаритные и экономические показатели. А главное - не обеспечивают надежную работу в широком диапазоне питающих напряжений. Оперативно изготовить партию заказных трансформаторов 50Гц с требуемыми параметрами практически нереально. Современное решение - импульсные стабилизаторы. При частотах работы 80-100кГц относительно просто достигается плотность преобразования 200-600Вт/дм? . КПД импульсного источника обычно выше 80%.

Если габариты и масса ящиков многим не особо важны, то экономичность часто вообще не анализируется. Но вот простой пример. Средний свич потребляет 6Вт. Если мы ставим традиционный адаптер, то в лучшем случае имеем КПД 50%. Это значит, 6Вт теряется бесполезно. В год теряется 52,5 кВтч электроэнергии. При бытовом тарифе 15.6 копейки - это более 8 гривен. В равных условиях потери в импульсном источнике составят менее 2 гривен. Даже при небольшой сети в десяток свичей, с учетом потерь в проводах переход на удаленное питание через импульсные стабилизаторы позволяет сэкономить до 1000 кВтч в год.

Было уделено внимание пусковым и переходным режимам, защитам от КЗ и возможным монтажным ошибкам. Расширен диапазон сетевого напряжения для устойчивой работы с плохим качеством сети ~220В. После этого, аппаратура заработала устойчиво с хорошей повторяемостью во множестве экземпляров.

Отказы теперь происходят при повышении напряжения в сети свыше 260-280В и длительном снижении до 150-160В, при прямых попаданиях молний и отказах комплектующих ("желтого" коммерческого стандарта ~3%). Последний фактор удалось тоже несколько смягчить тренировкой несколько (2-7) суток перед использованием.

Дальнейшего улучшения качества сетей можно достичь установкой UPS. Центральной батареи 48В на базовых станциях и микро-UPS на отдельных точках. При таком качестве питания проблема "ребутилок" ушла в прошлое. Нормально запитанная аппаратура работает без сбоев сутками. Используются как гелевые, так и более дешевые мотоциклетные и автомобильные аккумуляторы.

Для правильной эксплуатации аккумуляторных батарей пришлось пойти на усложнение схем зарядки и контроля состояния батареи. Но это вполне компенсируется снижением затрат на обслуживание и частую замену относительно дорогих батарей в суррогатных зарядных контроллерах. Достаточно посчитать стоимость одного выезда бригады монтажников в райцентр за 200км от областного центра для замены закипевшего аккумулятора. Даже внутри города один ремонтный рейд по чердакам и крышам склоняет мысли к установке более надежной аппаратуры.

Разработанная аппаратура удаленного питания рассчитана на преимущественное использование с кабелем категории 5 (витая пара проводов с диаметром жилы 0.51мм (#24 USA)). Для передачи данных используется зеленая и оранжевая пары, для питания - синяя (+) и коричневая (-) т.е. протокол А.

Номинальное значение напряжения питания в точке подключения к линии выбрано 48В. Верхний предел напряжения линии в 56В определяется напряжением полностью заряженной аккумуляторной батареи с номинальным напряжением 48В (стандарт телекоммуникационной аппаратуры). Это позволяет построить бесперебойное питание сети.

Это напряжение обеспечивает сетевой адаптер (либо адаптер, дополненный буферной аккумуляторной батареей) подключаемый к линии в одной, топологически удобной точке. Все сетевые адаптеры работают в диапазоне входных напряжений 170-250В. Допускают параллельную работу для увеличения мощности или повышения надежности.

Непосредственно возле радиокарты, свича, хаба , устанавливаются 10-ваттные вторичные стабилизаторы и обеспечивают их питание напряжением 12, 9, 5В или любым другим, в зависимости от конкретной модели устройства. Диапазон входных напряжений вторичных стабилизаторов 40-56В при полной нагрузке. При работе на 5-7Вт допускается минимальное входное напряжение 35-38В.

Гарантированное падение напряжения в линии может достигать, таким образом, 8В. Округленно, 100м линии имеют сопротивление около 8Ом, если использовать параллельное соединение жил в синей и коричневой паре. Это значит, что на 100м можно передать мощность в 40Вт, на 200м -20Вт, на 400м -10Вт. Одно типовое оконечное устройство потребляет 4-6Вт в зависимости от режима работы. При этом нужно понимать, что это ограничения для длины одного луча, если источник 48В установлен топологически в середине многолучевой звезды, то общая протяженность сети может быть намного больше.

Аппаратура работает на линиях 10 и 100Мбит при практически достигнутой длине луча до 300м (здесь говорится о питании, а не информационных линиях). Теоретически, возможно организовать по свободной паре питание линий длиной до 350м. При использовании компенсаторов падения напряжения в линии, либо прокладки параллельно с кабелем UTP на первых отрезках 200-300м линии питания 48В большим сечением проводов достигнута длина 600-700м.

Опробованы схемы питания длинных линий с двух удаленных концов. Ведутся работы по использованию для питания еще и сигнальных пар UTP5 а также кабелей типа П276.





Владимир
Запорожье
E-mail: http://local.com.ua/forum/index.php?showuser=2660