Power over Ethernet ( PoE) es una tecnología que permite la transmisión de energía eléctrica junto con datos a un dispositivo remoto a través de un cable de par trenzado estándar en una red Ethernet . Esta tecnología está destinada a telefonía IP , puntos de acceso a redes inalámbricas, cámaras IP , concentradores de red y otros dispositivos a los que no se desea o les resulta imposible tender un cable eléctrico independiente.
La tecnología PoE está descrita por los estándares IEEE 802.3af-2003, IEEE 802.3at-2009 e IEEE 802.3bt-2018. Hay varias variantes de esta tecnología que preceden al primer estándar, pero no son muy comunes.
Según el estándar IEEE 802.3af, en un cable de cuatro pares, la alimentación se suministra a través de dos pares de conductores. La potencia máxima alcanza los 15,4 W a corriente constante hasta 400 mA y una tensión nominal de 48 V. El valor mínimo de tensión puede ser de 36 V y el máximo de 57 V.
El estándar define 5 clases de dispositivos alimentados por tecnología PoE, de cero a cuarto. Cada clase tiene sus propios parámetros de potencia y corriente. La más común es la primera clase. Para él, la corriente de entrada es de 120 mA y la potencia puede variar de 0,44 a 3,84 vatios. La cuarta clase no se utiliza y se reserva para el futuro.
El estándar IEEE 802.3at-2009 [1] , también conocido como PoE+ o PoE plus, proporciona un suministro de energía de hasta 25,5 W [2] . Este estándar prohíbe que un dispositivo de consumo reciba energía en los cuatro pares de un cable Ethernet al mismo tiempo [3] . Sin embargo, algunos fabricantes han anunciado el lanzamiento de dispositivos que consumen energía en todos los pares y, por lo tanto, reciben energía hasta 60 W [4] .
El estándar IEEE 802.3bt-2018, la tercera generación de PoE, le permite proporcionar energía de hasta 51 W a través de un solo cable. Para alimentar dispositivos que utilizan tecnologías estándar IEEE 802.3bt. los ocho conductores de un cable de par trenzado moderno (cat. 5 y superior) están involucrados, mientras que para las dos primeras generaciones solo se puede prescindir de cuatro.
Además de utilizar dos pares libres en una red 10/100Base-T, el estándar prevé el uso de alimentación fantasma para la transmisión de energía. La tensión de alimentación se aplica como diferencia de potencial entre pares de conductores (p. ej. método B entre los pares 4-5 y 7-8). Los dispositivos más modernos admiten la transmisión de electricidad a través de cables de señal, a saber, 1, 2, 3, 6. Esta opción reduce significativamente el costo del cable y el trabajo de instalación. Esta tecnología PoE se encuentra a menudo en puntos de acceso y videovigilancia IP. La norma define pares de conductores para alimentación y su polaridad. Esta tecnología funciona con el cableado existente, incluido el cableado de categoría 5, sin necesidad de modificar el SCS existente .
Estándares 802.3af PoE-A y PoE-B para redes de 100 y 1000 Mbps, configuración de pines 8P8C (RJ45) de 8 pines| PIN en el interruptor | 10/100 CC en repuestos (método B) | 10/100 CC y datos mixtos (método A) | 1000 (1 Gbps) CC y bidatos (método B) | 1000 (1 Gbps) CC y bidatos (método A) |
|---|---|---|---|---|
| Alfiler 1 | Rx+ | Rx+CC+ | TxRx A+ | TxRx // A+ CC+ |
| Alfiler 2 | Rx− | Rx−DC+ | TxRxA− | TxRx // A− CC+ |
| Alfiler 3 | Tx+ | Tx+CC− | TxRx B+ | TxRx // B+ CC− |
| Alfiler 4 | CC+ | no utilizado | TxRx // C+ CC+ | TxRx C+ |
| alfiler 5 | CC+ | no utilizado | TxRx // C− CC+ | TxRx C− |
| Alfiler 6 | Tx− | Tx-DC- | TxRx B− | TxRx // B− CC− |
| Alfiler 7 | CC− | no utilizado | TxRx // D+ CC− | TxRxD+ |
| Alfiler 8 | CC− | no utilizado | TxRx // D− DC− | TxRx D− |
El estándar PoE+ 802.3at-2009 fue ampliado aún más por el IEEE en 2018 a 802.3bt-2018 , o PoE++, lo que permite hasta 51 vatios de potencia en Tipo 3 o hasta 71,3 vatios en Tipo 4.
El estándar IEEE 802.3bu-2016 [5] describe la transmisión de energía a través de un solo par de cables - Power over Data Lines (PoDL) para los estándares Ethernet 100BASE-T1 y 1000BASE-T1 para uso en varias áreas de la industria y la industria automotriz . [6] En la transmisión de energía de dos o cuatro pares, la energía solo se transfiere entre los pares y no hay energía dentro de cada par, por lo que la diferencia de potencial en cada par se usa solo para la transmisión de datos. En el caso de un solo par, la potencia y los datos se transmiten en paralelo. El estándar PoDL define 10 clases de potencia para equipos, de 0,5 a 50 vatios.
De forma ampliada, se ha añadido el estándar PoDL al estándar unificado 802.3bz, que incluye transmisión de potencia en 10BASE-T1 [7] y 10GBASE-T1 [8] , por lo que para 2021 ya existen 15 clases de potencia de equipos PoE.
El IEEE planea convocar a un grupo para desarrollar un nuevo estándar PoE que permitirá el uso de los cuatro pares de cable Ethernet y al menos el doble del límite de potencia para alimentar dispositivos [9] .
La tecnología PoE no afecta la calidad de la transmisión de datos. Para su implementación se utilizan las propiedades de la capa física de Ethernet:
Los dispositivos de alimentación (inyectores; equipo de suministro de energía ing. , abreviatura PSE ) difieren en la forma en que conectan la alimentación, mientras que los dispositivos alimentados (divisores; dispositivo alimentado ing. , abreviatura PD ) son universales. Los dispositivos alimentados deben estar diseñados para aceptar energía de cualquier manera, incluida la inversión de polaridad (por ejemplo, cuando se usa un cable cruzado).
El dispositivo de alimentación suministra energía al cable solo si el dispositivo conectado es un dispositivo alimentado. Por lo tanto, los equipos que no admitan la tecnología PoE y se conecten accidentalmente a la fuente de alimentación no se desactivarán [10] . El procedimiento de aplicación y desconexión de la alimentación del cable consta de varias etapas.
El paso de detección de conectividad se usa para determinar si el dispositivo conectado en el extremo opuesto del cable es un dispositivo alimentado (PD). En esta etapa, la unidad de fuente de alimentación (PSE) aplica un voltaje de 2,8 a 10 V al cable y determina los parámetros de la impedancia de entrada del dispositivo conectado. Para un dispositivo alimentado, esta resistencia es de 19 a 26,5 kOhm con un condensador conectado en paralelo con una capacidad de 0 a 150 nF [11] . Solo después de verificar el cumplimiento de los parámetros de resistencia de entrada para el dispositivo alimentado, el dispositivo de potencia pasa a la siguiente etapa; de lo contrario, el dispositivo de potencia repetidamente, después de un período de al menos 2 ms, intenta determinar la conexión.
Después del paso de determinación de la conexión, el dispositivo de energía puede realizar además un paso de clasificación, determinando el rango de energía consumida por el dispositivo alimentado, para luego administrar esta energía. A cada dispositivo alimentado, dependiendo del consumo de energía declarado, se le asignará una clase de 0 a 4. El rango mínimo de potencia es la clase 0. La clase 4 está reservada por el estándar para un mayor desarrollo. El dispositivo de alimentación puede eliminar el voltaje del cable si el dispositivo alimentado comenzó a consumir más energía que la declarada durante la clasificación. La clasificación se realiza introduciendo una tensión de 14,5 a 20,5 V en el cable por la fuente de alimentación y midiendo la corriente en la línea.
Las corrientes de clasificación [12] se dan en la tabla:
| Clase | Potencia máxima consumida por el dispositivo alimentado (PD), W | Corrientes de clasificación IEEE 802.3af/at medidas por fuente de alimentación (PSE), mA |
|---|---|---|
| 0 | 0,44-12,95 | 0-5 |
| una | 0,44-3,84 | 8-13 |
| 2 | 3.84-6.49 | 16-21 |
| 3 | 6.49-12.95 | 25-31 |
| cuatro | 12,95—25,5 | 35-45 |
| 5 | > 25,5 |
Las clases de consumo de energía de los dispositivos alimentados se muestran en la tabla:
| Clase | W por puerto PoE | vatios por dispositivo |
|---|---|---|
| 0 | 15.4 | de 0,44 a 12,95 |
| una | 4.5 | de 0,44 a 3,94 |
| 2 | 7 | de 3,84 a 6,49 |
| 3 | 15.4 | de 6.49 a 12.95 |
| cuatro | treinta | de 12.95 a 25.5 |
Después de pasar por las etapas de definición y clasificación, el dispositivo de alimentación suministra al cable una tensión de 48 V con un frente ascendente no superior a 400 ms. Después de aplicar el voltaje completo al dispositivo alimentado, el dispositivo de alimentación supervisa su funcionamiento de dos maneras:
Además, el dispositivo de suministro monitorea continuamente la corriente de sobrecarga. Si el dispositivo alimentado consume más de 400 mA durante 75 ms, el dispositivo de alimentación quitará la alimentación del cable.
Cuando el dispositivo de alimentación determina que el dispositivo alimentado está desconectado del cable o se ha producido una sobrecarga de la corriente consumida por el dispositivo alimentado, se elimina la tensión del cable en un tiempo de al menos 500 ms.
Una solución alternativa, denominada PoE pasivo, en forma de un conjunto intermedio de adaptadores (inyector y divisor), solo puede admitir características eléctricas compatibles con 802.3af, pero no las de protocolo. PoE pasivo no es compatible con IEEE 802.3af; sin embargo, muchas empresas lo utilizan y debe tener esto en cuenta al conectar un dispositivo a través de PoE, ya que la marca de dicho equipo también contiene una indicación de compatibilidad con PoE (por ejemplo, Planet POE -100, D-Link DWL-P200).
Esquema del inyector PoE pasivo:
| toma de entrada | enchufe de salida | ||
|---|---|---|---|
| una | Tx+ | Tx+ | una |
| 2 | Tx− | Tx− | 2 |
| 3 | Rx+ | Rx+ | 3 |
| cuatro | V+ | — | cuatro |
| 5 | V+ | — | 5 |
| 6 | Rx− | Rx− | 6 |
| 7 | V- | — | 7 |
| ocho | V- | — | ocho |
La implementación de circuitos de consumo ofrece dos opciones posibles:
El uso del segundo tipo solo está permitido si el consumidor no tiene conectores de interfaz conectados galvánicamente, como un conector de antena, y no tiene una conexión galvánica con la carcasa o las partes metálicas externas del dispositivo (o una carcasa no conductora). se utiliza).
Cuando se utiliza protección contra rayos en sistemas con PoE, se debe tener en cuenta la compatibilidad de los dispositivos de protección con una u otra implementación del estándar Power over Ethernet (en particular, el aislamiento galvánico adicional en un dispositivo de protección contra rayos conduce naturalmente a la inoperancia de PoE, así como como elementos de protección no lineales de muy baja tensión).
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