Como os switches PoE lidam com dados e energia simultaneamente?

Os switches PoE (Power over Ethernet) são projetados para lidar com transmissão de dados e energia simultaneamente através do mesmo cabo Ethernet. Aqui está um resumo de como isso é alcançado:

1. Estrutura do cabo Ethernet

--- Cabos Ethernet padrão, como Cat5e, Cat6 ou Cat6a, consistem em oito fios de cobre torcidos em quatro pares. Para transmissão de dados padrão, são necessários apenas dois pares (quatro fios). A tecnologia PoE aproveita os pares não utilizados para transmitir energia ou, em algumas configurações, envia energia e dados pelos mesmos pares.

2. Injeção de energia

Os switches PoE injetam energia no cabo Ethernet junto com os sinais de dados. Dependendo do padrão PoE, a energia é injetada de duas maneiras:

--- Modo A (Phantom Powering): A energia é transmitida ao longo dos mesmos pares que transportam dados (pinos 1-2 e 3-6).

--- Modo B (alimentação de par sobressalente): A energia é transmitida nos pares não utilizados (pinos 4-5 e 7-8) em Ethernet 10/100 Mbps.

Em ambos os casos, os sinais de potência e de dados são capazes de coexistir sem interferência, graças à separação das suas frequências – a potência é transmitida como uma corrente CC de baixa frequência, enquanto os dados são transmitidos como sinais de alta frequência.

3. Separação de energia e dados no dispositivo

--- Na extremidade receptora (o dispositivo alimentado ou PD), um divisor PoE dentro do dispositivo separa a energia dos dados. O controlador Ethernet no dispositivo cuida da transmissão de dados, enquanto o circuito da fonte de alimentação usa a tensão CC do cabo Ethernet para alimentar o dispositivo.

4. Negociação (Classificação de Poder)

--- Os switches PoE usam um processo chamado classificação de energia para detectar se um dispositivo conectado é compatível com PoE e determinar quanta energia ele precisa. Isso é feito usando um protocolo de handshake conhecido como LLDP (Link Layer Discovery Protocol) ou um mecanismo de detecção mais simples onde o switch envia uma pequena tensão através do cabo para identificar os requisitos de energia do dispositivo.

--- Depois que as necessidades de energia são identificadas, o switch ajusta a saída de energia de acordo, garantindo que a quantidade adequada de energia seja fornecida sem interromper o fluxo de dados.

5. Padrões PoE

Diferentes padrões PoE permitem o fornecimento de diferentes quantidades de energia:

--- IEEE 802.3af (PoE): Até 15,4 W por porta.

--- IEEE 802.3at (PoE+): Até 25,5 W por porta.

--- IEEE 802.3bt (PoE++): Até 60W (Tipo 3) ou 100W (Tipo 4) por porta.

6. Gestão do orçamento de energia

--- Um switch PoE gerencia seu orçamento total de energia, distribuindo a energia disponível para todos os dispositivos conectados. Ele monitora a quantidade de energia que cada dispositivo consome e se ajusta dinamicamente para garantir que todos os dispositivos conectados recebam a energia necessária, mantendo a transmissão de dados.

7. Integridade de dados

--- Os switches PoE são projetados para manter a integridade dos dados, garantindo que a transmissão de energia não interfira nos sinais de dados. Isto é conseguido através do uso de técnicas de filtragem precisas e regulação de tensão para evitar que ruídos relacionados à energia afetem a comunicação de dados.

Em resumo, os switches PoE utilizam técnicas inteligentes de gerenciamento de energia e separação de frequência para transmitir dados e energia simultaneamente pelo mesmo cabo Ethernet, garantindo uma operação eficiente e confiável para dispositivos alimentados sem interrupção de dados.