Como funciona a tecnologia PoE?

A tecnologia Power over Ethernet (PoE) permite que cabos Ethernet transportem dados e energia elétrica para dispositivos de rede através de um único cabo. Isso elimina a necessidade de fontes de alimentação separadas e reduz a confusão de cabos, tornando mais eficiente a instalação de dispositivos como câmeras IP, pontos de acesso sem fio e telefones VoIP. Aqui está um resumo de como a tecnologia PoE funciona:

1. Componentes Básicos do PoE

Equipamento de fornecimento de energia (PSE): Este é o dispositivo que fornece energia pelo cabo Ethernet. Pode ser um switch habilitado para PoE, um injetor PoE ou um roteador com recursos PoE. O PSE determina quanta energia é necessária e a fornece de acordo.

Dispositivo alimentado (PD): O dispositivo que recebe energia e dados do cabo Ethernet. Os exemplos incluem câmeras IP, pontos de acesso sem fio, telefones VoIP e outros dispositivos em rede. O PD se comunica com o PSE para receber a quantidade apropriada de energia.

Cabo Ethernet: PoE normalmente usa cabos Ethernet padrão Cat5e, Cat6 ou superiores para transmitir energia e dados pelo mesmo cabo. O cabo é dividido em pares de fios, alguns dos quais são usados para transmissão de dados, enquanto outros são usados para fornecimento de energia.

2. Como a energia é fornecida pela Ethernet

A tecnologia PoE funciona enviando energia CC de baixa tensão pelos mesmos cabos de par trançado usados para transmissão de dados. Existem dois métodos principais de fornecimento de energia:

Alimentação de par sobressalente (Alternativa B): Em um cabo Ethernet padrão, apenas dois dos quatro pares trançados de fios são usados para transmissão de dados em redes 10BASE-T e 100BASE-T. Os pares não utilizados (pinos 4, 5, 7 e 8) podem transportar energia sem afetar a transmissão de dados.

Alimentação Fantasma (Alternativa A): Em redes 1000BASE-T (Gigabit Ethernet) e mais rápidas, todos os quatro pares de fios são usados para dados. Neste método, o PSE sobrepõe a alimentação aos pares de dados (pinos 1, 2, 3 e 6) sem afetar o sinal de dados. Isso é feito usando o componente DC do sinal para fornecimento de energia enquanto o componente AC lida com os dados.

3. Negociação PoE e alocação de energia

O PSE e o PD devem se comunicar para garantir que a quantidade correta de energia seja entregue. Este processo é regido pelos padrões IEEE PoE:

Detecção: O PSE verifica se o dispositivo conectado é compatível com PoE aplicando uma baixa tensão ao cabo. Se o PD tiver uma resistência de assinatura de cerca de 25 kΩ, o PSE detecta que é compatível com PoE.

Classificação: O PSE classifica o PD para determinar seus requisitos de energia. Os dispositivos PoE são divididos em diferentes classes de potência com base na quantidade de energia necessária, variando da Classe 0 (padrão) à Classe 4 (alta potência). Isso permite que o PSE aloque a quantidade apropriada de energia e otimize a distribuição de energia entre vários dispositivos.

Entrega de energia: Após a classificação, o PSE passa a fornecer energia ao PD. A tensão normalmente está entre 44 e 57 V DC, com a corrente variando de acordo com as necessidades de energia do dispositivo.

Monitoramento: O PSE continua monitorando o uso de energia do PD. Se o dispositivo for desconectado, o PSE para imediatamente de fornecer energia para evitar sobrecarregar o circuito.

4. Padrões PoE

A tecnologia PoE é padronizada pela família de protocolos IEEE 802.3, com diferentes versões especificando níveis de potência variados:

--- IEEE 802.3af (PoE): O padrão PoE original fornece até 15,4 watts de energia no PSE e até 12,95 watts no PD, após contabilizar a perda de energia no cabo. Isso é adequado para dispositivos de baixo consumo de energia, como telefones VoIP e pontos de acesso sem fio simples.

--- IEEE 802.3at (PoE+): uma versão aprimorada de PoE que fornece até 30 watts no PSE e até 25,5 watts no PD. Isso é usado para dispositivos que consomem mais energia, como câmeras IP e pontos de acesso sem fio de alto desempenho.

--- IEEE 802.3bt (PoE++ ou PoE de 4 pares): O padrão PoE mais recente, que suporta níveis de potência mais elevados, oferecendo até 60 watts (Tipo 3) ou 100 watts (Tipo 4) no PSE. Isso é usado para dispositivos que consomem muita energia, como câmeras PTZ (pan-tilt-zoom), iluminação LED e dispositivos sem fio de alto desempenho.

5. Vantagens do PoE

Instalação simplificada: O PoE permite que os dispositivos recebam energia e dados através de um único cabo, reduzindo a necessidade de tomadas elétricas adicionais e simplificando a instalação.

Economia de custos: Ao usar PoE, as empresas podem economizar nos custos de instalação, evitar despesas com fiação elétrica separada e reduzir a necessidade de adaptadores de energia.

Flexibilidade: O PoE permite a implantação de dispositivos em locais onde as tomadas elétricas podem não estar disponíveis ou ser convenientes, como tetos, paredes ou locais externos.

Gerenciamento centralizado de energia: PoE permite o gerenciamento centralizado de energia, permitindo que os administradores de rede monitorem e controlem o fornecimento de energia aos dispositivos conectados. Isso pode melhorar a eficiência energética e simplificar a solução de problemas.

6. Limitações de PoE

Orçamento de energia: A potência total disponível de um switch PoE é limitada pelo seu orçamento de energia. Isto significa que apenas um certo número de dispositivos pode ser alimentado simultaneamente, dependendo dos seus requisitos de energia.

Comprimento do cabo: O PoE é limitado pelo comprimento máximo do cabo Ethernet, que normalmente é de 100 metros (328 pés). A tecnologia de transmissão de longa distância do BENCHU GROUP pode transmitir até 250 metros sem os dispositivos de retransmissão. Além dessa distância, o fornecimento de energia e a transmissão de dados tornam-se não confiáveis sem o uso de extensores ou repetidores PoE.

Conclusão

A tecnologia PoE é uma solução poderosa e flexível para alimentar dispositivos de rede sem a necessidade de fontes de alimentação separadas. Ao fornecer energia e dados através de um único cabo Ethernet, o PoE simplifica a instalação, reduz custos e fornece gerenciamento de energia centralizado. É amplamente utilizado em ambientes de rede modernos para dispositivos como pontos de acesso sem fio, câmeras IP e telefones VoIP.