Este artigo apresenta de forma popular questões e respostas sobre os pontos principais ao utilizar a alimentação via PoE (Power over Ethernet). São apresentadas as diferenças entre os padrões, informações sobre a proteção dos dispositivos contra surtos de tensão e outras questões úteis.
O que é PoE?
PoE (Power over Ethernet) é uma tecnologia que fornece energia a um dispositivo cliente através de pares trançados do padrão Ethernet (geralmente é utilizado um cabo cat.5 com conectores RJ45). O mesmo cabo é usado tanto para transmissão de dados quanto para alimentação do dispositivo.
Quais dispositivos são suportados?
Os dispositivos de alimentação podem ser:
- switches,
- roteadores,
- e outros equipamentos de rede.
Os dispositivos clientes podem incluir:
- telefones com fio,
- câmeras de vídeo,
- pontos de acesso,
- diversos sensores e outros equipamentos periféricos.
Existem também dispositivos para integração com equipamentos que não suportam
PoE.
Para que isso serve?
Como disse o poeta Vladimir Maiakovski: 'Se as estrelas se acendem, é porque alguém precisa delas'. Abaixo estão as vantagens de usar essa tecnologia.
Conexão de dispositivos em locais de difícil acesso
Por exemplo, no local de trabalho do usuário, estão disponíveis apenas duas tomadas: uma para o monitor e outra para a unidade central. Muitas vezes, essas demandas surgem não por erro de planejamento, mas devido a normas de TI de segurança, proteção contra incêndios, saúde e segurança ocupacional, entre outras.
Outro exemplo é se a câmera de vídeo ou ponto de acesso estiver fixo no teto, pode ser difícil puxar também um cabo de alimentação.
Gerenciamento de energia
O segundo benefício é que o PoE permite gerenciar o dispositivo em termos de energia, por exemplo, desligá-lo, ligá-lo ou reiniciá-lo (quando trava, atualiza ou há outra necessidade).
Isso é conveniente ao trabalhar remotamente, ou quando os dispositivos estão em locais de difícil acesso.
É especialmente útil ao trabalhar com pontos de acesso, que podem estar a uma distância considerável ou mesmo escondidos em cima de um teto falso.
Nota. Quase todos os pontos de acesso modernos da Zyxel suportam PoE
incluindo novos modelos com suporte a Wi-Fi 6: como os mais 'econômicos' e mais avançados e
Figura 1. Ponto de acesso de banda dupla 802.11ax (Wi-Fi 6) NWA110AX.
Simplificação do atendimento
Além da conveniência operacional, a utilização de PoE elimina a dor de cabeça relacionada à compra e manutenção de adaptadores de energia, garantindo que os usuários tenham tomadas disponíveis, por exemplo, através da aquisição de PDU (mais simples, 'extensões'). Menos dispositivos significam menos pontos de falha e menos chamadas para o suporte técnico.
Segurança elétrica
O que quer que digam, 220 Volts é bastante. Isso dói e pode ser fatal. Já 57 volts, que é o máximo para PoE, também é perigosamente desconfortável, mas não da mesma forma. Em algumas organizações, para que o administrador de sistema execute também funções de eletricista, é necessário um certificado especial. Isso tudo é regulamentado pelas mesmas normas industriais e regionais. Com PoE, nunca houve nenhuma regra pré-estabelecida. Baixa tensão é baixa tensão.
Estética
O que o pessoal técnico precisa em primeiro lugar? Apenas que funcione. Mas alguns 'colegas' mais exigentes querem que isso também seja 'bonito'. Por exemplo, que os 'fios extras' não fiquem pendurados. Ou que tudo tenha a mesma cor. E o PoE elimina esses 'fios extras'. Eles são especialmente sensíveis a isso inspectores, comissões e 'grandes chefes'.
Quais são as desvantagens do PoE?
Custo mais alto dos dispositivos
De fato, custa mais. Especialmente se você optar por equipamentos mais ou menos confiáveis, em vez de confiar na sorte ao comprar 'soluções baratas sem marca'.
Por outro lado, o princípio 'mais caro significa melhor' nem sempre se aplica. Portanto, caçar uma marca cara só faz sentido se houver requisitos adicionais (existe uma lista de 'equipamentos aprovados').
Mas mesmo com o alto preço dos equipamentos com PoE, seu custo pode ser muito inferior ao de uma organização que 'parte do zero' para criar um sistema de cabeamento elétrico para dispositivos remotos.
Queda de potência
Quando se transmite um sinal de baixa tensão por fios finos, a eficiência, digamos, não será muito boa. Quanto mais longe da fonte de alimentação, menos potência elétrica sobrada haverá para alimentar os dispositivos. O restante é desperdiçado na resistência e no aquecimento dos fios. Com a alimentação local (não PoE) a situação é mais simples. É só plugar a fonte na tomada e a energia flui…
No entanto, problemas como a distância podem ser resolvidos utilizando switches especiais com maior potência de sinal, por exemplo, da série Zyxel [GS1300] () e .
Requisitos de qualificação do pessoal
Digamos que, embora a aplicação de PoE não exija grandes conhecimentos, alguns detalhes
precisam ser compreendidos. É possível encontrar informações sobre este assunto sem muita dificuldade, embora, se a pessoa nunca trabalhou com essa tecnologia, ela pode se deparar com certa fragmentação e dispersão do material didático.
Padrões PoE
Para iniciantes, pode haver alguma confusão. Existem 3 gerações
do padrão:
A primeira geração do PoE (padrão IEEE 802.3af) fornece até 15,4 W de corrente contínua para cada dispositivo conectado.
A segunda geração, padrão IEEE 802.3at, também chamada de PoE+, pode fornecer até 30 W para cada dispositivo. Este padrão é usado para alimentar consumidores mais "exigentes", como câmeras de segurança Pan-Tilt-Zoom (PTZ) e pontos de acesso sem fio 11n.
Para simplificar a percepção, as principais diferenças estão resumidas na tabela:
Parâmetros
PoE
PoE+
Tensão de corrente contínua no dispositivo alimentado
de 36 a 57 V (nominalmente 48V)
de 42,5 a 57 V
Tensão fornecida pela fonte
de 44 a 57 V
de 50 a 57 V
Potência máxima da fonte PoE
15,4 W
30 W
Potência máxima recebida pelo consumidor PoE
12,95 W
25,50 W
Corrente máxima
350 mA
600 mA
Resistência máxima do cabo
20 Ω (para cat.3)
12,5 Ω (para cat.5)
Classes de potência
0-3
0-4
A terceira geração é descrita pelo padrão IEEE 802.3bt.
Dispositivos da terceira geração PoE permitem fornecer potência de até 51 W por um único cabo.
Observação. Para alimentar dispositivos utilizando tecnologias do padrão IEEE 802.3bt, todos os oito condutores do cabo moderno de par trançado (cat. 5 ou superior) são utilizados, enquanto que para as duas primeiras gerações, apenas quatro eram suficientes.
No que diz respeito à compatibilidade, os dispositivos PoE são retrocompatíveis — uma fonte de alimentação mais potente do padrão 802.3bt pode ser usada para consumidores PoE e PoE+ mais antigos (802.3af e 802.3at).
Terminologia: End-span e Mid-Span
End-span — dispositivo que fornece alimentação a partir do início da linha de cabos.
linha.
Um exemplo clássico: um switch de telefonia IP fornece alimentação a uma pequena rede de telefones fixos dentro do escritório.
Outro exemplo é o sistema de videovigilância em um pequeno armazém, onde as câmeras são alimentadas pelo switch através do PoE.
Normalmente, nesses sistemas, não há dispositivos adicionais previstos para reforçar o sinal de alimentação.
Mid-span — quando o dispositivo de alimentação se conecta não do início da linha de cabos, mas adicionalmente entre o switch e o dispositivo final. Por exemplo, a alimentação da câmera de vídeo através de um injetor, que é ligado após o switch em um rack de cruzamento intermediário.
Mais um pouco de terminologia:
- PSE (Power Source Equipment) — equipamento de alimentação.
- PD (Powered Device) — dispositivo alimentado.
Pode o dispositivo de alimentação entender qual dispositivo cliente foi conectado: com PoE ou sem PoE?
No caso do End-span, por exemplo, em um switch, tudo acontece de forma muito simples. A fonte de alimentação, por exemplo, um switch com portas PoE, ativa a alimentação para essa porta apenas se o dispositivo conectado (por exemplo, um ponto de acesso) suporta a tecnologia PoE.
Como funciona?
- Primeiro, é feita uma verificação: o dispositivo cliente suporta alimentação através do PoE? Uma voltagem de 2,8 a 10 volts é aplicada, e a resistência de entrada é determinada. Se os resultados obtidos forem considerados satisfatórios para a alimentação via PoE, o dispositivo de alimentação passa para a próxima etapa.
- O dispositivo de alimentação determina a potência necessária para alimentar o dispositivo cliente, para gerenciar essa potência posteriormente. Dependendo do nível de consumo, os dispositivos são classificados: de 0 a 4.
No entanto, quando se trata de dispositivos Mid-Span de baixo custo, que são ativados após o equipamento de rede comum (sem PoE), as coisas não são tão simples. Nestes casos, normalmente é fornecida alimentação contínua com parâmetros fixos, e não há verificação do tipo: 'Que dispositivo está na outra extremidade da linha?'.
E se for necessário conectar dispositivos sem suporte a PoE, mas não houver tomadas para o adaptador de alimentação?
Para essas situações, existe Passive PoE usando splitters PoE.
Nesse caso, a fonte de alimentação não consulta o dispositivo conectado e não negocia sua potência. A energia é simplesmente fornecida pelos fios livres do par trançado utilizando um splitter PoE.
O splitter PoE separa o sinal que chega pelo par trançado em dados e energia (12V-24V). Dessa forma, é possível fornecer energia e integrar um dispositivo que não suporta PoE na infraestrutura existente. Com esse método de conexão, é essencial escolher cuidadosamente a potência da fonte de alimentação e do seu consumidor.
E se for o contrário? É necessário conectar um PD (dispositivo cliente com PoE) a um equipamento de rede comum?
Para alimentar dispositivos cliente com PoE, pode-se usar um injetor PoE, que é projetado para fornecer alimentação adicional ao cabo de rede.
O injetor PoE tem uma entrada RJ45 e um conector para conexão à fonte de alimentação. Sua saída possui um único conector RJ45 com PoE.
O injetor PoE aceita o sinal de rede padrão e injeta alimentação na linha da conexão de rede, permitindo que um dispositivo com PoE seja conectado na saída.
Figura 2. Injetor PoE Zyxel
Quais são os requisitos para o cabo?
Para a conexão com alimentação via PoE, deve-se usar par trançado de pelo menos cat.5e.
Importante. Os fios devem ser de cobre, e não revestidos, com espessura mínima de 0,51 mm (24 AWG). A resistência nos condutores não deve ultrapassar 9,38Ω/100 m.
Na prática, recomenda-se geralmente não usar cabos com mais de 75m, embora os padrões 802.3af e 802.3at falem sobre suporte a 100m. No caso do Passive PoE, as recomendações práticas são ainda mais pessimistas — o comprimento real do cabo para operação normal não deve exceder 60m.
No entanto, switches especiais, por exemplo, gerenciáveis podem suportar dispositivos a uma distância de 250m a uma velocidade de 10Mb/s.
Figura 3. Ilustração do funcionamento da Faixa Estendida.
O que são dispositivos de proteção contra sobretensões (DPS)?
Em qualquer circuito elétrico extenso, existe o risco de surtos momentâneos, causados pelo acúmulo de carga (aumento da diferença de potencial — sobretensão) com subsequente descarga. Abaixo estão as causas da ocorrência de curtos impulsos de sobretensão.
- Um raio próximo ao objeto, inclusive um para-raios, causa um impulso elétrico e uma perturbação eletromagnética, que cria uma força eletromotriz induzida no cabo.
- O acúmulo de eletricidade estática, causado pela ionização do ar e outros fenômenos externos, leva à geração de impulsos de tensão estática, que podem danificar o equipamento.
- Sobretensões devido a comutações e manobras de equipamentos, como a comutação de cabos de patch em um cross-connect, a inclusão de dispositivos de alimentação adicionais, bem como o ligar e desligar de cargas pesadas, levam ao surgimento de processos transitórios em circuitos elétricos, com oscilações bruscas de tensão de caráter impulsivo, o que pode levar à falha do equipamento.
Nota. Por várias razões: um raio próximo ao objeto durante uma tempestade, bem como a ionização do ar e o acúmulo de eletricidade atmosférica antes da tempestade, esse tipo de proteção é às vezes chamado de “proteção contra raios”. Não se deve confundir este termo com “proteção contra raios” — ou seja, proteção contra impacto direto de raios.
Para evitar essas ameaças, são utilizados dispositivos de proteção contra sobretensões (DPS). Existem duas opções de proteção (DPS): a compra e instalação de dispositivos externos e a incorporação da proteção em dispositivos com PoE.
E, por último, a resposta à pergunta: que dispositivos escolher?
Escolha do dispositivo de alimentação
Quando falamos sobre a escolha do dispositivo-fonte para alimentação PoE, refere-se ao end-span, e normalmente isso é um switch. O switch é a opção mais utilizada, eles são usados tanto em telefonia IP, quanto em videovigilância, na instalação de pontos de acesso e na distribuição de diversos sensores de sistemas de segurança, controladores de controle de acesso, e assim por diante.
Aqui é importante considerar alguns fatores:
- Compatibilidade de baixo para cima. Ou seja, um dispositivo mais moderno que suporta o último padrão IEEE 802.3bt pode ser usado para conectar e alimentar dispositivos mais antigos. Contudo, o contrário não se aplica.
- Distância do PD (dispositivos alimentados). Além do comprimento, que é 'aqui e agora', devemos considerar o futuro. Por exemplo, se houver uma expansão na área do armazém ou se planejamos mudar o escritório. É melhor ter um certo espaço nas especificações 'para o futuro'.
- Gerenciamento de dispositivos. Além da opção de 'acessar' o switch e desligar-ligar manualmente a alimentação, existem outras possibilidades de gerenciamento, como para câmeras de vídeo.
- Proteção contra sobretensões (SPD) e outros fatores nocivos.
A Zyxel possui switches que atendem a todos os requisitos mencionados acima. Estes são os modelos da nova série GS1350. Nós já Esta série foi inicialmente posicionada como No entanto, eles são facilmente aplicados para outros casos, como para alimentar telefones, pontos de acesso e outros dispositivos com PoE.
Figura 4. Switch PoE gerenciado especializado GS1350-26HP.
Switches não gerenciados da série também são uma boa escolha. Uma seleção de switches especializados da Zyxel pode ser vista na figura 5.
Figura 5. Linha de modelos de switches gerenciados e não gerenciados com suporte a PoE da Zyxel.
Escolha do dispositivo consumidor
Normalmente, ao escolher dispositivos finais, consideram-se suas características de consumo, como a qualidade da imagem ao escolher uma câmera de vídeo, o suporte a padrões Wi-Fi ao escolher pontos de acesso, e assim por diante.
No entanto, a alimentação elétrica também impõe suas considerações. Faz sentido levar em conta os seguintes fatores:
- Eficiência do dispositivo.
- Possibilidades de gerenciamento.
- Preço e qualidade.
Importante! Apesar da compatibilidade declarada de cima para baixo, não se deve contar 100% com essa possibilidade. Em um bom projeto, a fonte de alimentação e os dispositivos devem suportar um padrão, preferencialmente o mais atual, ter total compatibilidade e ser adquiridos com a perspectiva de uso de novas tecnologias, como Wi-Fi 6. Reformar toda uma parte da infraestrutura, orgulhosamente chamada de "atualização", muitas vezes custa mais do que alguns gastos adicionais na fase de implementação.
Links Úteis
Pontos de acesso Wi-Fi 6: ,
e
Switches gerenciáveis da série e não gerenciáveis no site da Zyxel
Fonte: habr.com
