O que é Power over Ethernet (PoE)?

POE (Power Over Ethernet) refere-se a uma tecnologia que, sem quaisquer modificações na infraestrutura de cabeamento Ethernet Cat.5 existente, pode transmitir sinais de dados para terminais baseados em IP, como telefones IP, pontos de acesso LAN sem fio (APs), câmeras de rede, etc., ao mesmo tempo que fornece DC energia para tais dispositivos. POE, também conhecido como Power over LAN (POL) ou Active Ethernet, é a especificação padrão mais recente para transmissão de dados e energia elétrica usando cabos de transmissão Ethernet padrão existentes, mantendo a compatibilidade com os sistemas e usuários Ethernet existentes.

Recurso

A tecnologia POE garante a segurança do cabeamento estruturado e o bom funcionamento das redes existentes, ao mesmo tempo que minimiza os custos de forma eficaz. O padrão IEEE 802.3af, baseado no Power over Ethernet (POE) e no IEEE 802.3, introduz padrões para fornecimento direto de energia através de cabos Ethernet. Ele não apenas amplia o padrão Ethernet existente, mas também é o padrão internacional inaugural para distribuição de energia.

Padrões

1.IEEE 802.3af

O IEEE começou a desenvolver este padrão em 1999, com a participação inicial de fornecedores como 3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel e National Semiconductor. No entanto, as limitações desta norma sempre limitaram a expansão do mercado. Somente em junho de 2003 o IEEE ratificou o padrão 802.3af, descrevendo explicitamente a detecção e o controle de energia em sistemas remotos e definindo como roteadores, switches e hubs fornecem energia a dispositivos como telefones IP, sistemas de segurança e pontos de acesso de LAN sem fio via Cabos Ethernet. O desenvolvimento do IEEE 802.3af incorporou os esforços de vários especialistas do setor, garantindo que o padrão seja rigorosamente testado em todos os aspectos.

Um sistema Power over Ethernet típico envolve manter o equipamento de switch Ethernet no gabinete de distribuição e usar um hub midspan energizado para fornecer energia aos cabos de par trançado da LAN. Essa energia alimenta telefones, pontos de acesso sem fio, câmeras e outros dispositivos na extremidade do cabo. Para evitar quedas de energia, uma fonte de alimentação ininterrupta (UPS) pode ser implantada.

2.IEEE 802.3at

O IEEE802.3at (25,5W) foi desenvolvido para atender às demandas de terminais de alta potência, fornecendo maior fornecimento de energia além do 802.3af para atender aos novos requisitos.

Para aderir ao padrão IEEE 802.3af, o consumo de energia dos Power Devices (PDs) é restrito a 12,95 W, satisfazendo as necessidades dos tradicionais telefones IP e aplicações de webcam. No entanto, à medida que surgem aplicações de alta potência, como acesso de banda dupla, videotelefonia e sistemas de vigilância PTZ, uma fonte de alimentação de 13 W torna-se inadequada, estreitando assim o escopo de aplicação da fonte de alimentação por cabo Ethernet. Para superar as restrições orçamentais de energia do PoE e alargar o seu alcance a novas aplicações, o IEEE formou uma força-tarefa para procurar formas de elevar os limites de energia deste padrão internacional. O grupo de trabalho IEEE802.3 iniciou o grupo de pesquisa PoEPlus em novembro de 2004 para avaliar a viabilidade técnica e econômica do IEEE802.3at. Posteriormente, em julho de 2005, o plano para formar o Comitê de Investigação IEEE 802.3at foi endossado. O novo padrão, Power over Ethernet Plus (PoE+) IEEE 802.3at, categoriza dispositivos que requerem mais de 12,95 W como Classe 4, permitindo que os níveis de potência sejam estendidos para 25 W ou mais.

Composição do sistema POE

A arquitetura do POE: Um sistema POE completo compreende Power Sourcing Equipment (PSE) e Powered Device (PD). Os PSEs fornecem energia aos clientes Ethernet e supervisionam todo o processo POE. PDs, ou dispositivos clientes do sistema POE, incluem telefones IP, câmeras de segurança de rede, pontos de acesso (APs), computadores portáteis (PDAs), carregadores de telefones celulares e muitos outros dispositivos Ethernet (na verdade, qualquer dispositivo abaixo de 13W pode consumir energia das tomadas RJ45). Baseados no padrão IEEE 802.3af, eles trocam informações sobre a conexão do PD, o tipo de dispositivo e o nível de energia, permitindo que os PSEs forneçam energia pela Ethernet.

Quais dispositivos podem ser alimentados por PSE？

Antes de selecionar uma solução PoE, é crucial identificar os requisitos de energia dos seus dispositivos alimentados (PDs). Os dispositivos PSE são classificados pelos padrões que suportam, como IEEE 802.3af, 802.3at ou 802.3bt, que correspondem a diferentes níveis de potência. Ao saber quanta energia seus PDs precisam, você pode escolher o padrão PoE apropriado para garantir compatibilidade e eficiência. Esse entendimento ajuda a selecionar a solução PoE certa, adaptada às necessidades do seu negócio, evitando equipamentos com potência insuficiente ou incompatíveis.

Parâmetros característicos

1、 Parâmetros da fonte de alimentação

2、Processo de fonte de alimentação

Detecção: Inicialmente, o dispositivo POE emite uma tensão mínima na porta até detectar que o terminal do cabo está conectado a um dispositivo alimentado compatível com o padrão IEEE802.3af.

Classificação dos dispositivos PD: Ao detectar um dispositivo alimentado (PD), o dispositivo POE pode categorizar o PD e avaliar o consumo de energia necessário.

Iniciação de inicialização: Dentro de um tempo de inicialização configurável (normalmente inferior a 15 μs), o dispositivo PSE começa a fornecer energia ao PD a partir de uma tensão baixa, culminando em uma alimentação de 48 Vcc.

Fonte de energia: Fornece energia estável e confiável de 48 Vcc ao PD.

Desligamento de energia: Se o PD for desconectado da rede, o PSE rapidamente (normalmente entre 300-400 ms) interrompe a alimentação do PD e repete o processo de detecção para verificar se o terminal do cabo ainda está conectado a um dispositivo PD.

Princípio da fonte de alimentação

O cabo Ethernet Categoria 5 padrão consiste em quatro pares de fios trançados, mas apenas dois pares são usados em redes 10M BASE-T e 100M BASE-T. O padrão IEEE 802.3af permite duas configurações. Em um deles, pares não utilizados (pinos 4 e 5 para positivo e pinos 7 e 8 para negativo) são usados para alimentação. No outro, a energia é adicionada aos pinos de dados (pinos 1, 2, 3 e 6) através do ponto médio do transformador de transmissão sem afetar o fluxo de dados. Entretanto, o equipamento fonte de energia (PSE) deve escolher um desses métodos, enquanto o dispositivo alimentado (PD) deve acomodar ambos.

Método de fonte de alimentação

O padrão POE define dois métodos para transmitir energia CC para dispositivos compatíveis com POE usando cabos de transmissão Ethernet:

Método de ponte intermediária

Um método chamado "Mid Span" usa dispositivos independentes alimentados por PoE para fazer a ponte entre switches e dispositivos terminais habilitados para PoE, normalmente usando pares ociosos não utilizados em cabos Ethernet para transmitir energia CC. Midspan PSE é um dispositivo especializado de gerenciamento de energia que normalmente é colocado junto com switches. Corresponde a duas tomadas RJ45 para cada porta, uma conectada a um switch (referindo-se aos switches tradicionais sem função PoE) com fio curto, e a outra conectada a dispositivos remotos.

Método de ponte final

Outro método é o método "End Span", que integra equipamento de fonte de alimentação na saída de sinal do switch. Este tipo de conexão integrada geralmente fornece função de fonte de alimentação "dupla" para pares de linhas inativas e pares de linhas de dados. O par de linhas de dados adota transformadores de isolamento de sinal e usa derivações centrais para obter fonte de alimentação CC. Pode-se prever que o End Span será rapidamente promovido, uma vez que os dados e a transmissão Ethernet utilizam linhas comuns, eliminando a necessidade de linhas dedicadas para transmissão independente. Isto é particularmente significativo para cabos com apenas 8 núcleos e soquetes RJ-45 padrão correspondentes.

Últimos Desenvolvimentos

O padrão IEEE 802.3bt foi aprovado pelo Comitê de Padrões IEEE-SA em 27 de setembro de 2018, permitindo maior transmissão de energia através de links Ethernet.

O padrão PoE anterior utilizava apenas quatro dos oito fios em cabos Ethernet para transmissão de corrente CC, enquanto a força-tarefa do IEEE optou por empregar todos os oito fios para 802.3bt. A alteração 2 ao IEEE Std 802.3bt-2018 afirma: "Esta alteração utiliza todos os quatro pares em uma infraestrutura de cabeamento estruturado para melhorar a transmissão de energia, fornecendo assim maior potência aos dispositivos finais. A alteração também reduz o consumo de energia em espera nos dispositivos finais e introduz um mecanismo para melhor gerenciar o orçamento de energia disponível."

O objetivo do Comitê de Padrões IEEE é melhorar a transferência de energia de equipamentos de fonte de energia (PSE) para dispositivos alimentados (PDs). As classificações de potência dos PDs foram aumentadas para 71,3 W e 90 W do PSE.

Quais são os benefícios do PoE?