Lucero Artemio, Gerente Sénior de Producto
¿Qué es Power over Ethernet en redes?
Power over Ethernet (PoE) es una tecnología innovadora que pasa la energía eléctrica a través de un cable Ethernet de par trenzado a los dispositivos alimentados. Utilizado en hogares, oficinas y escuelas, permite que un cable RJ45 proporcione conexión de datos y energía eléctrica a estos otros dispositivos en lugar de un cable separado para cada uno.
PoE es una de las tecnologías de red más rentables disponibles. Permite a los profesionales instalar equipos remotos o externos sin conectarse a la alimentación de CA y puede suministrar energía a varios lugares sin tener que instalar cables eléctricos o tomacorrientes adicionales en cada lugar. PoE (Power over Ethernet) también facilita que las empresas amplíen sus redes y respondan más rápidamente.
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Clases de alimentación a través de Ethernet Estándar
IEEE 802.3af-2003 estándar se conoce comúnmente como “PoE”. Define las clases PoE 0-3, con una potencia máxima en PD de 12.95 W.
IEEE 802.3at-2009 estándar se conoce comúnmente como “PoE+” or “PoE Plus”, y es la última actualización del estándar IEEE 802.3af-2003 "PoE". Define las clases PoE 0-4, donde las clases 0-3 se incorporan del antiguo estándar 802.3af "PoE" en "Tipo 1", y el "Tipo 2" solo incluye la Clase 4 con una potencia máxima en PD de 25.5 W.
IEEE 802.3bt-2018 es nombrado “4PPoE”. Incorporó las Clases 0-4 de los estándares anteriores y agregó "Tipo 3" (Clases 5-6) y "Tipo 4" (Clases 7-8), con una potencia máxima en PD de 71.3 W.
PoE tipo 1
Nombre: PoE, PoE de 2 pares
Estándar: IEEE802.3af
Potencia máxima del puerto: 15.4W
"PoE' fue diseñado inicialmente para alimentar dispositivos de bajo consumo como teléfonos IP. En 2003, IEEE 802.3af se estandarizó para usar dos de los cuatro pares trenzados de cables en los cables Ethernet Cat3 estándar (en ese momento). IEEE 802.3af proporciona hasta 12.95 W a dispositivos alimentados a 37 V-57 V. Hay algo de pérdida, por lo que un puerto de conmutador PoE generalmente tiene una potencia nominal de 15.4 W y entre 44 V y 57 V. Los ejemplos de dispositivos compatibles con PoE Tipo 1 incluyen cámaras de vigilancia estáticas, puntos de acceso inalámbrico y teléfonos VoIP.
PoE tipo 2
Nombre: PoE+, PoE de 2 pares
Estándar: IEEE 802.3at
Potencia máxima del puerto: 30W
PoE+ o el estándar Ethernet IEEE 802.3at, que el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos lanzó en 2009. Ofrece hasta 30 W de potencia a nivel de puerto a través de un cable de par trenzado Ethernet y hasta 25.5 W de potencia a cada dispositivo. Conecta dispositivos de mayor potencia a una red, como cámaras PTZ, teléfonos IP con video y sistemas de alarma. Sin embargo, debido a que es compatible con versiones anteriores, puede admitir los tipos de dispositivos que normalmente admiten PoE Tipo 1 y los dispositivos compatibles con PoE Tipo 2.
PoE tipo 3
Nombre: PoE++, PoE de 4 pares, PoE 4P, Ultra PoE
Estándar: IEEE 802.3bt
Potencia máxima del puerto: 60W
También conocido como PoE de 4 pares, 4PPoE, PoE++ o Ultra PoE, el PoE tipo 3 usa los cuatro pares en un cable de cobre de par trenzado para suministrar energía al PD, a diferencia de los tipos 1 y 2, que solo usan dos pares. Este nivel más alto de PoE se adhiere al estándar IEEE 802.3bt, que salió en 2011. Proporciona hasta 60 W de potencia a cada puerto PoE y hasta 51 W de potencia a cada dispositivo. Estos niveles más altos de dispositivos de soporte de energía incluyen puntos de acceso inalámbrico de radio múltiple, cámaras PTZ, dispositivos de administración de edificios y equipos de videoconferencia. Admite cables Cat5 o superior.
PoE tipo 4
Nombre: PoE de mayor potencia, PoE++
Estándar: IEEE 802.3bt
Potencia máxima del puerto: 100W
Comúnmente conocido como PoE de mayor potencia, el PoE tipo 4 ofrece las capacidades de potencia más altas de todos los tipos de PoE existentes. Este tipo de PoE ayuda a satisfacer los crecientes requisitos de energía de los dispositivos de red e IoT. De acuerdo con el estándar IEEE 802.3bt más reciente, el PoE tipo 4 ofrece 90 W de potencia desde el PSE y hasta 70 W de potencia de entrada en el PD para cada dispositivo. Sin embargo, tiene el potencial de suministrar un máximo de 100 W de potencia por puerto si es necesario. Debido a las grandes cantidades de energía que produce, el PoE tipo 4 puede admitir dispositivos que consumen mucha energía, como computadoras portátiles y pantallas planas.
Alimentación a través de Ethernet Tipos de PSE
Hay tres tipos principales de PSE (equipo de fuente de energía) en uso hoy en día; todos son compatibles con cable Cat5e o de categoría superior. El tipo de PSE se elige en función de la infraestructura existente y la cantidad de dispositivos PoE conectados.
- Switch de red y convertidor de medios de fibra
Un conmutador Power over Ethernet (PoE) es un dispositivo que puede suministrar energía a dispositivos a través de un cable Ethernet. Se puede utilizar para alimentar dispositivos como teléfonos IP, puntos de acceso inalámbricos y cámaras de seguridad. A Interruptor PoE también se puede usar para conectar dispositivos que no son compatibles con PoE mediante el uso de un inyector PoE.
A Conversor de medios de fibra PoE combina energía y datos en un cable que ofrece conectividad de cobre a fibra mientras proporciona energía a PD. El conversor de medios PoE ofrece una ruta económica para ampliar la distancia de transmisión de una red existente.
Figuras 2 y 3, PoE Switch y PoE Media Converter
- Inyector de puerto único (midspan)
Un inyector PoE de un solo puerto (Midspan) está diseñado en línea con un cable Ethernet para proporcionar energía a un dispositivo. Se adapta a las aplicaciones en las que no tiene suficientes dispositivos PoE Ethernet o si los datos deben transmitirse una larga distancia antes de volver a convertirse en cableado de cobre y luego aplicar energía.
La desventaja de usar un inyector PoE de un solo puerto es el requisito de que funcione una toma de corriente y la tendencia a volverse costoso cuando más de unos pocos dispositivos requieren energía.
Negociación de alimentación a través de Ethernet
La negociación de alimentación a través de Ethernet (PoE) es el proceso de determinar si se debe proporcionar energía a un dispositivo a través de un cable Ethernet y cuánta energía. Esto generalmente se realiza a través de un protocolo de señalización especial entre la fuente de alimentación (generalmente un conmutador PoE) y el dispositivo que va a recibir energía (conocido como PD o dispositivo alimentado). Si tanto el conmutador PoE como el PD admiten el mismo estándar PoE (como IEEE 802.3at), entonces pueden negociar para proporcionar al PD hasta la cantidad máxima de energía especificada por ese estándar. Sin embargo, si el conmutador PoE y el PD no admiten el mismo estándar, deben negociar para proporcionar al PD una cantidad menor de energía. La negociación de PoE tiene como objetivo garantizar que solo se proporcione al PD la potencia necesaria. Esto ayuda a evitar problemas potenciales como sobrecargas y peligros eléctricos. También ayuda a conservar energía, ya que los dispositivos que no necesitan mucha energía pueden funcionar con estándares PoE de menor potencia.
La negociación comprende tres etapas: descubrimiento, clasificación y operación.
Descubrimiento de moléculas
PSE deja el puerto Ethernet sin alimentación y comprueba periódicamente si se ha conectado algo. Es poco probable que el bajo voltaje utilizado durante la detección dañe un dispositivo que no está diseñado para Power over Ethernet. Cuando se conecta un PD al puerto del PSE, el PSE lo detecta y pasa a la etapa de clasificación.
PoE Clasificación
La clasificación es el proceso mediante el cual el PSE determina si el dispositivo conectado requiere energía y, de ser así, qué clase de energía PoE requiere. La clasificación puede ocurrir en forma de 1 o 2 eventos, según la clase PoE del PD.
Clasificación de 1 evento: para PD de 802.3af/en Clase 0-3
PSE envía un solo impulso de voltaje al PD, lee el valor actual en el cable, verifica a qué clase PoE corresponde este valor actual y proporciona energía en consecuencia. Si el PD devuelve valores de Clase 1, 2 o 3, el PSE proporciona energía de Clase 1, 2 o 3, respectivamente. Si PD devuelve un valor de Clase 0, se suministra energía de Clase 3.
Figura 5: clasificación de 1 evento
Clasificación de 2 eventos: para PD de 802.3 en Clase 4
Cuando el PD se identifica como un dispositivo de Clase 4, el PSE utilizará un segundo evento para verificar que el PD realmente necesita un mayor nivel de energía. Este segundo evento puede ser cualquiera de los dos métodos siguientes:
Clasificación de 2 eventos basada en hardware
PSE primero realiza la clasificación de 1 evento como se describe anteriormente. Si lee el valor de corriente de Clase 4 del PD, solo suministra energía de Clase 3 y repite el impulso de voltaje por segunda vez. Si después de este segundo evento se confirma que el PD es de Clase 2, el PSE proporciona energía de Clase 4 al PD.
Clasificación LLDP basada en software
PSE primero realiza la clasificación de 1 evento como se describe anteriormente. Si lee el valor actual de Clase 4 del PD, solo suministra energía de Clase 3 y solicita confirmación del PD a través del protocolo LLDP de Capa 2 sobre si el PD es realmente Clase 4. Si después de este segundo evento se confirma que el PD es Clase 2, el PSE proporciona energía de Clase 4 al PD.
Soporte de clasificación de 2 eventos
El estándar IEEE 802.3at define que los PD de Clase 4 deben ser compatibles con la clasificación LLDP de 2 eventos basada en hardware y basada en software, mientras que PSE solo debe admitir uno, pero puede admitir ambos. Por lo general, los inyectores PoE+ solo admiten clasificación de 2 eventos basada en hardware. Muchos conmutadores PoE+ admiten ambos métodos.
Cálculo del presupuesto de la fuente de alimentación PoE
Calcular el presupuesto de energía para una red Power over Ethernet (PoE) puede ser complicado. Hay muchos factores a considerar, y si no tiene cuidado, puede terminar fácilmente gastando demasiado en su fuente de alimentación. Para ayudarlo a calcular su presupuesto de energía PoE, hemos elaborado esta práctica guía. Lo guiaremos a través de todos los factores que debe considerar y le mostraremos cómo usar nuestra calculadora de presupuesto de energía PoE gratuita.
Paso 1: sume la demanda de PoE en vatios
Se debe calcular la demanda de energía total esperada de todos sus PD. Debe incluir la potencia máxima y los límites superiores para cada clasificación de DP. Cualquier dispositivo no especificado debe considerarse Clase 0.
Por ejemplo, los dispositivos IEEE802.3af pueden consumir 9 vatios; sin embargo, como son dispositivos de Clase 0, puede suponer que consumen 15.4 vatios.
Redondee el número de vez en cuando para que el cable utilizado para conectar el conmutador PD y PoE no se desgaste demasiado rápido.
Por ejemplo, una cámara IP típica IEEE802.3at Clase 4 consume 25.5 vatios. Esta ronda de más de 30 vatios le brinda un búfer si hay una pérdida inevitable entre el conmutador PoE y su dispositivo.
Una de las consideraciones más importantes al elegir un presupuesto de energía PoE es asegurarse de que haya puertos disponibles en su diseño. Recuerde, tener al menos un puerto de repuesto en el dispositivo PD puede ser útil para fines de diagnóstico o solución de problemas. Y es posible que algunos clientes incluso deseen puertos adicionales para brindarles la opción de agregar más dispositivos PD en el futuro. Pero no se preocupe, siempre que seleccione los dispositivos PD apropiados y los integre correctamente, no es necesario tener en cuenta los puertos de repuesto como parte del cálculo del presupuesto de energía PoE.
Paso 2: escala para el entorno operativo
Si realiza un cálculo de presupuesto de energía, debe tener en cuenta las condiciones ambientales.
La velocidad a la que una fuente de alimentación está diseñada para perder su capacidad con el tiempo dependerá de las condiciones en las que se utilice. La compañía dice que en condiciones favorables o controladas, puede esperar que el rendimiento a largo plazo de una fuente de alimentación sea del 70% de su calificación. En este tipo de entorno, debe dividir la potencia total del paso uno por 0.7.
Cada parte de la fuente de alimentación está diseñada para resistir el calor, el frío y la humedad. Sin embargo, estos factores pueden cambiar el rendimiento y la vida útil. Divida la potencia total del paso uno por 0.6 para este tipo de configuración.
Las instalaciones eléctricas que operan en condiciones extremas a menudo requieren equipos de grado industrial. La serie Industrial PoE de Fiberroad, por ejemplo, es una fuente de alimentación de CC de 48 V CC diseñada para soportar años de exposición a altos niveles de ruido y vibración en el campo.
Tome este duro escenario, por ejemplo:
El interruptor y la fuente de alimentación se instalarán en un recinto metálico expuesto a la luz solar directa, en un sitio en el noreste de los Estados Unidos. En invierno, la temperatura dentro del recinto podría ser tan baja como –10°F/–24°C. Y en verano, podría alcanzar los 140 °F/60 °C. Teniendo en cuenta esta inflexión con la temperatura, esperamos que la fuente de alimentación funcione al 60 % de su capacidad.
Para calcular qué fuente de alimentación necesita, necesitará saber cuánta energía consumirá su computadora en total. Si la ecuación actual es X y la caída prevista del rendimiento a largo plazo es del 50 %, simplemente multiplique X por 0.5.
Paso 3: seleccione la fuente de alimentación
Al considerar las necesidades de su fuente de alimentación PoE, es importante tener en cuenta la cantidad de energía necesaria y el entorno. Hemos suministrado clasificaciones desde 30 vatios hasta 720 vatios.
Cableado de alimentación a través de Ethernet
En las redes modernas, los dispositivos electrónicos de potencia suministran energía a los PD a través del mismo cableado que se usa para los datos. Cat5e o un cable de categoría superior es adecuado para dispositivos compatibles con IEEE 802.3af e IEEE 802.3at.
Cualquier cable Ethernet que se extienda desde el conmutador de red PoE hasta el PD no debe tener más de 328 pies de largo, incluso si hay un dispositivo midspan ubicado en la línea. El inyector PoE midspan debe verse como una conexión de panel de conexiones. Si se exceden los 328 pies, el suministro de energía y la comunicación de datos pueden verse afectados negativamente.
Sin embargo, AI Extend se está volviendo cada vez más popular entre los dispositivos Power over Ethernet, que pueden extender la distancia PoE hasta 250 m. La serie Fiberroad AI Power over Ethernet admite esta función mediante interruptor DIP, siempre que se encienda según sea necesario. La función AI Extend es adecuada para situaciones en las que su fuente de alimentación está demasiado lejos. Sin embargo, hay que tener en cuenta esa limitación de ancho de banda.
| 10 / 100BASE-TX (802af/at, Modo A) |
10 / 100BASE-TX (802.3af/at, Modo B) |
1000BASE-TX (802.3af/at, Modo A) |
1000BASE-TX (802.3af/at, Modo B) |
1000BASE-TX (802.3bt) |
||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pin | Datos | Motor | Datos | Motor | Datos | Motor | Datos | Motor | Datos | Motor |
| 1 | Receta + | CC + | Receta + | TxRx A + | CC + | TxRx A + | TxRx A + | CC + | ||
| 2 | Receta – | CC + | Receta – | TxRx A – | CC + | TxRx A – | TxRx A – | CC + | ||
| 3 | Tx + | DC - | Tx + | TxRx B + | DC - | TxRx B + | TxRx B + | DC - | ||
| 4 | No usado | CC + | TxRx C + | TxRx C + | CC + | TxRx C + | CC + | |||
| 5 | No usado | CC + | TxRx C – | TxRx C – | CC + | TxRx C – | CC + | |||
| 6 | Tx- | DC - | Tx- | TxRxB – | DC - | TxRxB – | TxRxB – | DC - | ||
| 7 | No usado | DC - | TxRxD+ | TxRxD+ | DC - | TxRxD+ | DC - | |||
| 8 | No usado | CORRIENTE CONTINUA- | TxRxD – | TxRxD – | DC - | TxRxD – | DC - | |||
Tabla 2: Pinout de energía y datos del puerto Lan
Notas:
- La energía solo debe aplicarse en un modo a la vez, y el PSE toma esta decisión. El PSE puede admitir el modo A o B, o ambos. Por lo general, el método seleccionado no es una preocupación para un usuario final porque es un requisito de los estándares IEEE 802.3af/at que todos los PD deben admitir ambos modos.
- Con el Modo B, la técnica de alimentación fantasma permite que los pares alimentados también transporten datos en Ethernet de 10/100 Mbit/s.
- Ambos Modos A y B son compatibles con Gigabit Ethernet. La técnica de alimentación fantasma se utiliza para ambos modos, ya que en Gigabit Ethernet, los cuatro pares se utilizan para la transmisión de datos.
- IEEE 802.3bt "4PPoE" utiliza todos los pares para proporcionar energía en Gigabit Ethernet, de ahí el nombre del estándar: 4PPoE ("Alimentación a través de Ethernet de 4 pares").