¿Cómo funciona la tecnología PoE?

La tecnología Power over Ethernet (PoE) permite que los cables Ethernet transporten datos y energía eléctrica a dispositivos de red a través de un solo cable. Esto elimina la necesidad de fuentes de alimentación independientes y reduce el desorden de cables, lo que hace que la instalación de dispositivos como cámaras IP, puntos de acceso inalámbrico y teléfonos VoIP sea más eficiente. A continuación se muestra un desglose de cómo funciona la tecnología PoE:

1. Componentes básicos de PoE

Equipo de suministro de energía (PSE): Este es el dispositivo que suministra energía a través del cable Ethernet. Podría ser un conmutador habilitado para PoE, un inyector PoE o un enrutador con capacidades PoE. El PSE determina cuánta potencia se necesita y la suministra en consecuencia.

Dispositivo alimentado (PD): El dispositivo que recibe energía y datos del cable Ethernet. Los ejemplos incluyen cámaras IP, puntos de acceso inalámbrico, teléfonos VoIP y otros dispositivos en red. El PD se comunica con el PSE para recibir la cantidad adecuada de poder.

Cable Ethernet: PoE normalmente utiliza cables Ethernet estándar Cat5e, Cat6 o superior para transmitir energía y datos a través del mismo cable. El cable se divide en pares de hilos, algunos de los cuales se utilizan para la transmisión de datos, mientras que otros se utilizan para el suministro de energía.

2. Cómo se entrega la energía a través de Ethernet

La tecnología PoE funciona enviando energía CC de bajo voltaje a través de los mismos cables de par trenzado utilizados para la transmisión de datos. Hay dos métodos principales de entrega de energía:

Alimentación del par de repuesto (alternativa B): En un cable Ethernet estándar, sólo dos de los cuatro pares trenzados de cables se utilizan para la transmisión de datos en redes 10BASE-T y 100BASE-T. Los pares no utilizados (pines 4, 5, 7 y 8) pueden transportar energía sin afectar la transmisión de datos.

Alimentación fantasma (Alternativa A): En 1000BASE-T (Gigabit Ethernet) y redes más rápidas, los cuatro pares de cables se utilizan para datos. En este método, el PSE superpone la energía a los pares de datos (pines 1, 2, 3 y 6) sin afectar la señal de datos. Esto se hace utilizando el componente de CC de la señal para la entrega de energía mientras el componente de CA maneja los datos.

3. Negociación PoE y asignación de energía

El PSE y el PD deben comunicarse para garantizar que se entregue la cantidad correcta de energía. Este proceso se rige por los estándares IEEE PoE:

Detección: El PSE comprueba si el dispositivo conectado es compatible con PoE aplicando una tensión baja al cable. Si el PD tiene una resistencia característica de aproximadamente 25 kΩ, el PSE detecta que es compatible con PoE.

Clasificación: El PSE clasifica los PD para determinar sus requisitos de potencia. Los dispositivos PoE se dividen en diferentes clases de energía según la cantidad de energía que necesitan, desde Clase 0 (predeterminada) hasta Clase 4 (alta potencia). Esto permite que el PSE asigne la cantidad adecuada de energía y optimice la distribución de energía entre múltiples dispositivos.

Entrega de energía: Después de la clasificación, el PSE comienza a suministrar energía al PD. El voltaje suele estar entre 44 y 57 V CC, y la corriente varía según las necesidades de energía del dispositivo.

Escucha: El PSE continúa monitoreando el uso de energía del PD. Si se desconecta el dispositivo, el PSE deja de proporcionar energía inmediatamente para evitar sobrecargar el circuito.

4. Estándares PoE

La tecnología PoE está estandarizada bajo la familia de protocolos IEEE 802.3, con diferentes versiones que especifican distintos niveles de potencia:

--- IEEE 802.3af (PoE): el estándar PoE original proporciona hasta 15,4 vatios de potencia en el PSE y hasta 12,95 vatios en el PD, después de tener en cuenta la pérdida de energía en el cable. Esto es adecuado para dispositivos de bajo consumo como teléfonos VoIP y puntos de acceso inalámbricos simples.

--- IEEE 802.3at (PoE+): una versión mejorada de PoE que proporciona hasta 30 vatios en el PSE y hasta 25,5 vatios en el PD. Esto se utiliza para dispositivos que consumen más energía, como cámaras IP y puntos de acceso inalámbrico de alto rendimiento.

--- IEEE 802.3bt (PoE++ o PoE de 4 pares): el último estándar PoE, que admite niveles de potencia más altos y ofrece hasta 60 vatios (Tipo 3) o 100 vatios (Tipo 4) en el PSE. Se utiliza para dispositivos que consumen mucha energía, como cámaras PTZ (pan-tilt-zoom), iluminación LED y dispositivos inalámbricos de alto rendimiento.

5. Ventajas de PoE

Instalación simplificada: PoE permite que los dispositivos reciban energía y datos a través de un solo cable, lo que reduce la necesidad de tomas de corriente adicionales y agiliza la instalación.

Ahorro de costos: Al utilizar PoE, las empresas pueden ahorrar en costos de instalación, evitar el gasto de instalar cableado eléctrico separado y reducir la necesidad de adaptadores de corriente.

Flexibilidad: PoE permite la implementación de dispositivos en lugares donde las tomas de corriente pueden no estar disponibles o no ser convenientes, como techos, paredes o lugares al aire libre.

Gestión de energía centralizada: PoE permite la gestión centralizada de la energía, lo que permite a los administradores de red monitorear y controlar el suministro de energía a los dispositivos conectados. Esto puede mejorar la eficiencia energética y simplificar la resolución de problemas.

6. Limitaciones de PoE

Presupuesto de energía: La potencia total disponible de un conmutador PoE está limitada por su presupuesto de energía. Esto significa que sólo se puede alimentar un cierto número de dispositivos simultáneamente, dependiendo de sus necesidades de energía.

Longitud del cable: PoE está limitado por la longitud máxima del cable Ethernet, que suele ser de 100 metros (328 pies). La tecnología de transmisión de larga distancia de BENCHU GROUP puede transmitir hasta 250 metros sin los dispositivos de retransmisión. Más allá de esta distancia, el suministro de energía y la transmisión de datos se vuelven poco confiables sin el uso de extensores o repetidores PoE.

Conclusión

La tecnología PoE es una solución potente y flexible para alimentar dispositivos de red sin necesidad de fuentes de alimentación independientes. Al entregar energía y datos a través de un único cable Ethernet, PoE simplifica la instalación, reduce los costos y proporciona administración de energía centralizada. Se utiliza ampliamente en entornos de redes modernos para dispositivos como puntos de acceso inalámbrico, cámaras IP y teléfonos VoIP.