¿Qué es PoE?

POE (Alimentación a través de Ethernet) Se refiere a una tecnología que, sin necesidad de modificar la infraestructura de cableado Ethernet Cat.5 existente, permite transmitir señales de datos a terminales IP, como teléfonos IP, puntos de acceso (AP) de red inalámbrica, cámaras de red, etc., a la vez que proporciona alimentación de CC a dichos dispositivos. PoE, también conocido como Power over LAN (POL) o Ethernet activa, es la especificación estándar más reciente para la transmisión de datos y energía eléctrica mediante cables de transmisión Ethernet estándar existentes, manteniendo la compatibilidad con los sistemas y usuarios Ethernet actuales.

Característica

La tecnología POE garantiza la seguridad del cableado estructurado y el funcionamiento fluido de las redes existentes, al tiempo que minimiza los costos de manera efectiva. El estándar IEEE 802.3af, basado en la Poder sobre Ethernet (PoE) y la norma IEEE 802.3, introduce estándares para el suministro directo de energía a través de cables Ethernet. No solo amplía el estándar Ethernet existente, sino que también es el primer estándar internacional para la distribución de energía.

Estándares

1. IEEE 802.3af

El IEEE comenzó a desarrollar este estándar en 1999, con la participación inicial de proveedores como 3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel y National Semiconductor. Sin embargo, las limitaciones de este estándar siempre han restringido su expansión en el mercado. No fue hasta junio de 2003 que el IEEE ratificó el estándar 802.3af, que describe explícitamente la detección y el control de energía en sistemas remotos y define cómo los enrutadores, conmutadores y concentradores suministran energía a dispositivos como teléfonos IP, sistemas de seguridad y puntos de acceso LAN inalámbricos a través de cables Ethernet. El desarrollo del IEEE 802.3af incorporó los esfuerzos de numerosos expertos de la industria, lo que garantiza que el estándar se someta a pruebas rigurosas en todos sus aspectos.

Un sistema típico de alimentación a través de Ethernet (PoE) consiste en ubicar el conmutador Ethernet en el armario de distribución y utilizar un concentrador intermedio alimentado para suministrar energía a los cables de par trenzado de la LAN. Esta energía alimenta los teléfonos, puntos de acceso inalámbricos, cámaras y otros dispositivos en el extremo del cable. Para evitar cortes de energía, se puede implementar un sistema de alimentación ininterrumpida (UPS).

2、IEEE 802.3at

El estándar IEEE 802.3at (25,5 W) se desarrolló para satisfacer las demandas de los terminales de alta potencia, proporcionando una mayor fuente de alimentación que la del estándar 802.3af para cumplir con los nuevos requisitos.

Para cumplir con el estándar IEEE 802.3af, el consumo de energía de los dispositivos de alimentación (PD) está restringido a 12,95 W, lo que satisface las necesidades de los teléfonos IP tradicionales y las aplicaciones de webcam. Sin embargo, a medida que surgen aplicaciones de alta potencia, como el acceso de doble banda, la videotelefonía y los sistemas de vigilancia PTZ, una fuente de alimentación de 13 W resulta insuficiente, lo que reduce el ámbito de aplicación de la alimentación por cable Ethernet. Para superar las limitaciones de presupuesto de energía de PoE y extender su alcance a nuevas aplicaciones, el IEEE formó un grupo de trabajo para buscar formas de elevar los límites de potencia de este estándar internacional. El grupo de trabajo IEEE 802.3 inició el grupo de investigación PoEPlus en noviembre de 2004 para evaluar la viabilidad técnica y económica de IEEE 802.3at. Posteriormente, en julio de 2005, se aprobó el plan para formar el Comité de Investigación IEEE 802.3at. El nuevo estándar, Power over Ethernet Plus (PoE+) IEEE 802.3at, clasifica los dispositivos que requieren más de 12,95 W como de Clase 4, lo que permite ampliar los niveles de potencia a 25 W o más.

Composición del sistema POE

Arquitectura de PoE: Un sistema PoE completo consta de un equipo de suministro de energía (PSE) y un dispositivo alimentado (PD). Los PSE suministran energía a los clientes Ethernet y supervisan todo el proceso PoE. Los PD, o dispositivos cliente del sistema PoE, incluyen teléfonos IP, cámaras de seguridad de red, puntos de acceso (AP), dispositivos de mano (PDA), cargadores de teléfonos móviles y muchos otros dispositivos Ethernet (de hecho, cualquier dispositivo de menos de 13 W puede obtener energía de las tomas RJ45). Basándose en el estándar IEEE 802.3af, intercambian información sobre la conexión, el tipo de dispositivo y el nivel de potencia del PD, lo que permite a los PSE suministrar energía a través de Ethernet.

¿Qué dispositivos pueden alimentarse con PSE?

Antes de seleccionar una solución PoE, es fundamental identificar los requisitos de alimentación de sus dispositivos alimentados (PD). Los dispositivos PSE se clasifican según los estándares que admiten, como IEEE 802.3af, 802.3at o 802.3bt, que corresponden a diferentes niveles de potencia. Al conocer la potencia que necesitan sus PD, puede elegir el estándar PoE adecuado para garantizar la compatibilidad y la eficiencia. Este conocimiento le ayudará a seleccionar la solución PoE idónea, adaptada a las necesidades de su negocio, y a evitar equipos con potencia insuficiente o incompatibles.

Parámetros característicos

1、 Parámetros de la fuente de alimentación

2. Proceso de suministro de energía

Detección: Inicialmente, el Switch Ethernet gestionado Gigabit de 16 puertos OEM Emite un voltaje mínimo en el puerto hasta que detecta que el terminal del cable está conectado a un dispositivo alimentado que cumple con el estándar IEEE802.3af.

Clasificación de los dispositivos de diálisis peritoneal: Al detectar un dispositivo alimentado (PD), el dispositivo POE puede categorizarlo y evaluar el consumo de energía que requiere.

Iniciación al encender: En un tiempo de arranque configurable (normalmente inferior a 15 μs), el dispositivo PSE comienza a suministrar energía al fotodetector desde un voltaje bajo, culminando en una alimentación de CC de 48 V.

Fuente de alimentación: Proporciona alimentación de CC de 48 V estable y fiable al PD.

Apagón: Si el dispositivo PD se desconecta de la red, el PSE interrumpe rápidamente (normalmente en 300-400 ms) el suministro de energía al PD y repite el proceso de detección para comprobar si el terminal del cable sigue conectado a un dispositivo PD.

Principio de la fuente de alimentación

El cable Ethernet estándar de categoría 5 consta de cuatro pares de hilos trenzados, pero solo se utilizan dos pares en las redes 10M BASE-T y 100M BASE-T. El estándar IEEE 802.3af permite dos configuraciones. En una, los pares no utilizados (pines 4 y 5 para el positivo, y pines 7 y 8 para el negativo) se utilizan para la alimentación. En la otra, la alimentación se añade a los pines de datos (pines 1, 2, 3 y 6) a través del punto medio del transformador de transmisión sin afectar al flujo de datos. Sin embargo, el equipo de alimentación (PSE) debe elegir uno de estos métodos, mientras que el dispositivo alimentado (PD) debe ser compatible con ambos.

Método de suministro de energía

El estándar POE define dos métodos para transmitir energía de CC a dispositivos compatibles con POE mediante cables de transmisión Ethernet:

método de puente intermedio

El método denominado "Mid Span" utiliza dispositivos PoE independientes para conectar conmutadores con terminales compatibles con PoE, empleando normalmente pares libres en los cables Ethernet para transmitir alimentación de CC. El Midspan PSE es un dispositivo especializado de gestión de energía que suele instalarse junto con los conmutadores. Consta de dos conectores RJ45 por puerto: uno conectado a un conmutador (en referencia a los conmutadores tradicionales sin función PoE) mediante un cable corto, y el otro conectado a dispositivos remotos.

Método de puenteo de extremos

Otro método es el de "End Span", que integra el equipo de alimentación en la salida de señal del conmutador. Este tipo de conexión integrada generalmente proporciona alimentación dual para pares de líneas inactivas y pares de líneas de datos. El par de líneas de datos utiliza transformadores de aislamiento de señal y tomas centrales para la alimentación de CC. Se prevé que End Span se popularizará rápidamente, ya que la transmisión de datos Ethernet utiliza líneas comunes, eliminando la necesidad de líneas dedicadas para la transmisión independiente. Esto es especialmente importante para cables con solo 8 conductores y conectores RJ-45 estándar compatibles.

Últimos desarrollos

El estándar IEEE 802.3bt fue aprobado por el Comité de Estándares IEEE-SA el 27 de septiembre de 2018, lo que permite una mayor transmisión de potencia a través de enlaces Ethernet.

El estándar PoE anterior utilizaba solo cuatro de los ocho cables de los cables Ethernet para la transmisión de corriente continua, mientras que el grupo de trabajo del IEEE optó por emplear los ocho cables para el estándar 802.3bt. La Enmienda 2 al estándar IEEE 802.3bt-2018 establece: «Esta enmienda utiliza los cuatro pares de cables en una infraestructura de cableado estructurado para mejorar la transmisión de energía, proporcionando así mayor potencia a los dispositivos finales. La enmienda también reduce el consumo de energía en modo de espera de los dispositivos finales e introduce un mecanismo para una mejor gestión del presupuesto de energía disponible».

El objetivo del Comité de Normas del IEEE es mejorar la transferencia de potencia desde el equipo de suministro de energía (PSE) a los dispositivos alimentados (PD). Las potencias nominales para los PD se han incrementado a 71,3 W y 90 W desde el PSE.

¿Cuáles son las ventajas de PoE?