El artículo presenta en un formato popular de preguntas y respuestas los aspectos clave del uso de la alimentación a través de PoE (Power over Ethernet). Se explican las diferencias entre los estándares, se proporciona información sobre la protección de dispositivos contra sobretensiones y otros aspectos útiles.
¿Qué es PoE?
PoE (Power over Ethernet) es una tecnología que permite proporcionar energía eléctrica a dispositivos cliente a través de un par trenzado de estándar Ethernet (generalmente se utiliza un cable cat.5 con conectores RJ45). El mismo cable se utiliza tanto para la transmisión de datos como para la alimentación del dispositivo.
¿Qué dispositivos son compatibles?
Los dispositivos que pueden proporcionar energía incluyen:
- switches,
- enrutadores,
- y otros equipos de red.
Los dispositivos cliente que se pueden usar incluyen:
- teléfonos fijos,
- cámaras de video,
- puntos de acceso,
- diversos sensores y otro equipo periférico.
También hay dispositivos para integrar con equipos que no son compatibles con
PoE.
¿Para qué se necesita?
Como escribió el poeta Vladimir Mayakovsky: «Si las estrellas se encienden, es porque a alguien le es necesario». A continuación se presentan las ventajas de utilizar esta tecnología.
Conexión de dispositivos en lugares de difícil acceso
Por ejemplo, en el lugar de trabajo del usuario solo hay dos enchufes disponibles: para el monitor y la unidad del sistema. A menudo, tales requisitos no surgen de un error en la planificación, sino que son dictados por normas de seguridad informática, de protección contra incendios, de salud laboral y demás, a nivel sectorial y regional.
Otro ejemplo es si una cámara de video o un punto de acceso está montado en el techo; a menudo es complicado llevar un cable de alimentación allí.
Gestión de la alimentación
Otro beneficio es que PoE permite gestionar la alimentación del dispositivo, por ejemplo, desconectarlo temporalmente, encenderlo o reiniciarlo (en caso de bloqueo, actualización u otra necesidad).
Esto es conveniente si se trabaja de forma remota o cuando los dispositivos están en lugares de difícil acceso.
Es especialmente útil al trabajar con puntos de acceso, que pueden estar a una distancia considerable o totalmente ocultos en un falso techo.
Nota. Prácticamente todos los puntos de acceso modernos de Zyxel son compatibles con PoE
incluyendo los nuevos modelos con soporte para Wi-Fi 6: como los más "económicos" así como opciones más avanzadas y
Figura 1. Punto de acceso de doble banda 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.
Simplificación del mantenimiento
Además de la facilidad de uso, la aplicación de PoE permite eliminar el dolor de cabeza relacionado con la compra y reparación de adaptadores de corriente, así como con la provisión de enchufes a los usuarios, por ejemplo, mediante la adquisición de PDU (más sencillamente, "extensiones o regletas"). Menos dispositivos significa menos puntos de fallo, lo que se traduce en menos llamadas al soporte técnico.
Seguridad eléctrica
Diga lo que se diga, 220 voltios son muchos. Esto duele, puede ser mortal. En cambio, 57 voltios, que es el máximo para PoE, también es peligrosamente incómodo, pero no tanto. En algunas organizaciones, para que un administrador de sistemas pueda realizar tareas eléctricas, se necesita una autorización especial. Todo esto está regulado por los mismos estándares industriales y regionales. Con PoE, nunca se habían tenido tales preocupaciones. La baja tensión sigue siendo baja tensión.
Estética
¿Qué es lo que más necesita el personal técnico? Que funcione. Pero a algunos 'compañeros' especialmente avanzados les importa que también sea 'bonito'. Por ejemplo, que no haya cables 'sobrantes' colgando. O que todo sea del mismo color. PoE elimina esos 'cables sobrantes'. Esto es especialmente sensible para ciertos inspectores, comisiones y 'grandes jefes'.
¿Cuáles son los inconvenientes de PoE?
Costo más alto de los dispositivos
De hecho, es más caro. Especialmente si se adquiere equipo más o menos comprobado, en lugar de confiar en la suerte comprando soluciones 'baratas y sin marca'.
Por otro lado, el principio de 'más caro significa mejor' no siempre es cierto. Por lo tanto, vale la pena buscar una marca cara solo si hay requisitos adicionales (existe una lista de 'equipos permitidos').
Pero incluso con un alto precio para el equipo con PoE, su costo puede ser mucho más bajo que el de una organización que establece desde cero un sistema de cableado adicional para la alimentación de dispositivos remotos.
Caída de potencia
Al transmitir una señal de bajo voltaje a través de delgados conductores, digamos que la eficiencia no será muy alta. Cuanto más lejos esté del dispositivo de alimentación, menos potencia eléctrica quedará para alimentar a los consumidores. El resto se pierde debido a la resistencia y al calentamiento de los cables. Con alimentación local (no PoE), es más sencillo. Simplemente conectas el bloque de alimentación a la toma de corriente y la energía comienza a fluir.
Sin embargo, estos problemas de distancia pueden resolverse utilizando interruptores especiales con mayor potencia de señal, por ejemplo, de la serie Zyxel [GS1300] () y .
Requisitos de calificación del personal
Digamos que, aunque el uso de PoE no requiere grandes conocimientos, hay algunos detalles
que hay que dominar. La información sobre este tema se puede encontrar sin mucha dificultad, aunque, si una persona nunca ha trabajado con esta tecnología, se encontrará con cierta desorganización y fragmentación del material de estudio.
Estándares PoE
Para los principiantes puede surgir cierta confusión. Hay 3 generaciones
de estándares:
La primera generación PoE (estándar IEEE 802.3af) proporciona hasta 15,4 W de corriente continua para cada dispositivo conectado.
La segunda generación, el estándar IEEE 802.3at, también conocido como PoE+, puede suministrar hasta 30 W para cada dispositivo. Este estándar se utiliza para alimentar consumidores más "hambrientos", como cámaras de videovigilancia Pan-Tilt-Zoom (PTZ) y puntos de acceso inalámbricos 11n.
Para facilitar la comprensión, las diferencias principales se resumen en la tabla:
Parámetros
PoE
PoE+
Voltajes de corriente continua en el dispositivo alimentado
de 36 a 57 V (nominal 48V)
de 42,5 a 57 V
Voltaje suministrado por la fuente
de 44 a 57 V
de 50 a 57 V
Potencia máxima de la fuente PoE
15,4 W
30 W
Potencia máxima recibida por el consumidor PoE
12,95 W
25,50 W
Corriente máxima
350 mA
600 mA
Resistencia máxima del cable
20 Ohm (para cat.3)
12,5 Ohm (para cat.5)
Clases de alimentación
0-3
0-4
La tercera generación está descrita en el estándar IEEE 802.3bt.
Los dispositivos de la tercera generación PoE permiten proporcionar alimentación de hasta 51 W a través de un solo cable.
Nota. Para alimentar dispositivos utilizando tecnologías del estándar IEEE 802.3bt, se utilizan todos los ocho conductores del cable de par trenzado moderno (categoría 5 y superior), a diferencia de las dos primeras generaciones, que solo requieren cuatro.
En términos de compatibilidad, los dispositivos PoE son retrocompatibles: una fuente de alimentación más potente del estándar 802.3bt se puede utilizar para consumidores más antiguos de PoE y PoE+ (802.3af y 802.3at).
Terminología: End-span y Mid-Span
End-span — dispositivo que proporciona la alimentación desde el inicio de la línea de cable.
Ejemplo clásico: un conmutador de telefonía IP proporciona alimentación a una pequeña red de teléfonos de escritorio dentro de la oficina.
Otro ejemplo es un sistema de videovigilancia en un pequeño almacén, donde las cámaras reciben alimentación del conmutador a través de PoE.
Generalmente, en tales sistemas no se prevén dispositivos adicionales para amplificar la señal de alimentación.
Mid-span
— cuando la fuente de alimentación se conecta no desde el inicio de la línea de cable, sino adicionalmente entre el conmutador y el dispositivo final. Por ejemplo, la alimentación de una cámara de video a través de un inyector que se conecta después del conmutador en un armario de cruce intermedio. Un poco más de terminología:
PSE (Power Source Equipment)
- — equipo de alimentación. PD (Powered Device)
- — dispositivo alimentado. ¿Puede la fuente de alimentación determinar qué dispositivo cliente se ha conectado: si es PoE o no?
En el caso de End-span, por ejemplo, con un conmutador, todo ocurre no solo de manera sencilla, sino muy sencilla. La fuente de alimentación, por ejemplo, un conmutador con puertos PoE, activa la alimentación para este puerto solo si el dispositivo conectado (por ejemplo, un punto de acceso) soporta la tecnología PoE.
Primero se realiza una verificación: ¿soporta el dispositivo cliente la alimentación a través de PoE? Se aplica un voltaje de entre 2.8 y 10 Voltios, se determina la resistencia de entrada. En caso de que los resultados obtenidos se consideren satisfactorios para la alimentación a través de PoE, la fuente de alimentación pasa a la siguiente etapa.
¿Cómo funciona?
- La fuente de alimentación determina la potencia necesaria para alimentar al dispositivo cliente, para posteriormente controlar esta potencia. Dependiendo del nivel de consumo, se asigna una clase a los dispositivos: de 0 a 4.
- Питающее устройство определяет требуемую мощность для питания устройства-клиента, для последующего управления этой мощностью. В зависимости от уровня потребления устройствам присваивается класс: от 0 до 4.
Sin embargo, cuando se trata de dispositivos Mid-Span asequibles que se conectan después de un equipo de red estándar (sin PoE), las cosas no son tan favorables. En tales casos, generalmente, se suministra alimentación constante con parámetros fijos, y no se realiza una verificación de: «¿Qué dispositivo está al otro lado de la línea?».
¿Y qué hacer cuando es necesario conectar dispositivos sin soporte PoE y no hay enchufes para un adaptador de alimentación?
Para estas situaciones, sirve Passive PoE utilizando divisor PoE.
En este caso, la fuente de alimentación no interroga al dispositivo conectado y no negocia su potencia. Simplemente se suministra alimentación a través de los conductores libres del par trenzado utilizando un divisor PoE.
El divisor PoE separa la señal que llega a través del par trenzado en datos y alimentación (12V-24V). De este modo, se hace posible suministrar electricidad e integrar un dispositivo sin soporte PoE en la infraestructura existente. Al utilizar este método de conexión, es necesario seleccionar cuidadosamente la potencia de la fuente de alimentación y su consumidor.
¿Y si es al revés? ¿Es necesario conectar un PD (dispositivo cliente con PoE) a un equipo de red estándar?
Para alimentar dispositivos cliente con PoE, se puede utilizar un inyector PoE, que está diseñado para suministrar alimentación adicional al cable de red.
El inyector PoE tiene un conector RJ45 de entrada y un conector para conectarse a la fuente de alimentación. En su salida, tiene un único conector RJ45 con PoE.
El inyector PoE recibe la señal de red estándar y añade «inyección» de alimentación a la línea para la conexión de red, lo que permite conectar a la salida un dispositivo con PoE.
Figura 2. Inyector PoE Zyxel
¿Cuáles son los requisitos del cable?
Para la conexión mediante alimentación a través de PoE, se utiliza un par trenzado que no sea inferior a cat.5e.
Importante. Los conductores deben ser de cobre y no de cobre revestido, con un grosor de al menos 0,51 mm (24 AWG). La resistencia en los conductores no debe exceder de 9,38 Ohm/100 m.
Normalmente, en la práctica se recomienda no utilizar cables de más de 75m, aunque los estándares 802.3af y 802.3at hablan de soporte para 100m. En el caso de Passive PoE, las recomendaciones prácticas son aún más pesimistas: la longitud real del cable para un funcionamiento normal no debe superar los 60m.
Sin embargo, conmutadores especiales, por ejemplo, gestionados pueden soportar dispositivos a una distancia de 250 m a una velocidad de 10 Mb/s.
Figura 3. Ilustración del funcionamiento del Rango Expandido.
¿Qué son los dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS)?
En cualquier circuito eléctrico extenso existe el riesgo de cortos impulsos causados por la acumulación de carga (aumento de la diferencia de potencial - sobretensiones) con posterior descarga. A continuación se presentan las causas de los cortos impulsos de sobretensión.
- El impacto de un rayo cerca del objeto, incluso en un pararrayos, provoca un impulso eléctrico y una perturbación electromagnética, lo que genera un voltaje inducido en el cable.
- La acumulación de electricidad estática, causada por la ionización del aire y otros fenómenos externos, provoca la aparición de impulsos de voltaje estático que pueden dañar el equipo.
- Las sobretensiones debido a conmutaciones y cambios de equipos, por ejemplo, la conmutación de patch cords en un panel de conexión, la inclusión de dispositivos de alimentación adicionales y el encendido y apagado de cargas altas generan procesos transitorios en los circuitos eléctricos con repentinos picos de voltaje de carácter impulsivo, lo que puede llevar al mal funcionamiento del equipo.
Nota. Debido a varias razones: el impacto de un rayo cerca del objeto durante una tormenta, así como la ionización del aire y la acumulación de electricidad atmosférica antes de la tormenta, este tipo de protección a veces se denomina 'protección contra tormentas'. No debe confundirse este término con 'protección contra rayos' - es decir, la protección contra el impacto directo de un rayo.
Para prevenir tales amenazas se utilizan dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS). Existen dos tipos de protección (DPS): adquirir e instalar dispositivos externos e integrar la protección en dispositivos con PoE.
Y para terminar, la respuesta a la pregunta: ¿qué dispositivos elegir?
Selección del dispositivo de alimentación
Cuando se habla de elegir un dispositivo fuente para alimentar PoE, se refiere al end-span, y generalmente es un conmutador. El conmutador es la opción más utilizada, se emplea tanto en telefonía IP, como en videovigilancia, en la ubicación de puntos de acceso, y en la disposición de diversos sensores de sistemas de seguridad, controladores de ACC y así sucesivamente.
Es importante tener en cuenta varios factores:
- Compatibilidad hacia atrás. Es decir, un dispositivo más moderno que soporte el último estándar IEEE 802.3bt puede conectarse y alimentar dispositivos más antiguos. Sin embargo, lo contrario no es posible.
- Distancia del PD (dispositivos alimentados). Además de la longitud que existe "aquí y ahora", es importante pensar en el futuro. Por ejemplo, si se va a ampliar el área del almacén o si hay planes de mudanza de oficina. Es mejor incluir un margen adicional de características "para el futuro".
- Gestión de dispositivos. Además de la opción de "acceder" al conmutador y encender o apagar manualmente la alimentación, existen otras posibilidades de gestión, como para cámaras de video.
- Protección contra sobretensiones transitorias (pararrayos) y otros factores dañinos.
Zyxel cuenta con conmutadores que cumplen con todos los requisitos mencionados anteriormente. Estos son los modelos de la nueva serie GS1350. Ya hemos Esta serie fue inicialmente posicionada como Sin embargo, se utilizan sin problemas también para otros casos, como para alimentar teléfonos, puntos de acceso y otros dispositivos con PoE.
Figura 4. Conmutador PoE gestionado especializado GS1350-26HP.
Los conmutadores no gestionados de la serie también son una buena opción. Se puede ver una selección de conmutadores especializados de Zyxel en la figura 5.
Figura 5. Gama de modelos de conmutadores gestionados y no gestionados con soporte PoE de Zyxel.
Selección del dispositivo consumidor
Normalmente, al elegir dispositivos finales, se orientan por sus características de consumo, por ejemplo, la calidad de imagen al elegir una cámara de video, la compatibilidad con estándares Wi-Fi al elegir puntos de acceso, etc.
Sin embargo, la alimentación eléctrica también tiene su impacto. Es importante considerar los siguientes factores:
- Eficiencia del dispositivo.
- Opciones de gestión.
- Precio y calidad.
¡Importante! A pesar de la compatibilidad declarada, no se debe confiar al 100% en esta posibilidad. En un buen proyecto, la fuente de alimentación y los consumidores deben adherirse a un estándar, preferiblemente el más actualizado, tener una compatibilidad total y ser adquiridos con la intención de utilizar nuevas tecnologías, como Wi-Fi 6. Rehacer una gran parte de la infraestructura, orgullosamente denominada «modernización», a menudo resulta más costoso que algunos gastos adicionales en la fase de implementación.
Enlaces útiles
Puntos de acceso Wi-Fi 6: ,
y
Conmutadores gestionados especiales de la serie y no gestionados en el sitio web de Zyxel
Fuente: habr.com
