O que é PoE?

PoE (Power Over Ethernet) Refere-se a uma tecnologia que, sem qualquer modificação na infraestrutura de cabeamento Ethernet Cat.5 existente, pode transmitir sinais de dados para terminais baseados em IP, como telefones IP, pontos de acesso (APs) de LAN sem fio, câmeras de rede, etc., fornecendo também energia CC a esses dispositivos. PoE, também conhecido como Power over LAN (POL) ou Ethernet Ativo, 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 atuais.

Recurso

A tecnologia PoE garante a segurança da cablagem estruturada e o bom funcionamento das redes existentes, minimizando custos de forma eficaz. O padrão IEEE 802.3af, baseado no Poder sobre Ethernet (PoE) O padrão IEEE 802.3 introduz normas para alimentação direta de energia via cabos Ethernet. Ele não apenas amplia o padrão Ethernet existente, como também é o primeiro padrão internacional para distribuição de energia.

Padrões

1. IEEE 802.3af

O IEEE iniciou o desenvolvimento deste padrão em 1999, com a participação inicial de fornecedores como 3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel e National Semiconductor. No entanto, as limitações deste padrão sempre restringiram sua expansão no mercado. Somente em junho de 2003 o IEEE ratificou o padrão 802.3af, que descreve explicitamente a detecção e o controle de energia em sistemas remotos e define como roteadores, switches e hubs fornecem energia a dispositivos como telefones IP, sistemas de segurança e pontos de acesso de rede sem fio (WLAN) por meio de cabos Ethernet. O desenvolvimento do IEEE 802.3af incorporou os esforços de inúmeros especialistas do setor, garantindo que o padrão fosse rigorosamente testado em todos os seus aspectos.

Um sistema Power over Ethernet típico envolve manter os switches Ethernet no armário de distribuição e usar um hub midspan com alimentação externa para fornecer energia aos cabos de par trançado da rede local (LAN). Essa energia alimenta telefones, pontos de acesso sem fio, câmeras e outros dispositivos conectados à rede. Para evitar interrupções de energia, pode-se utilizar um sistema de alimentação ininterrupta (UPS).

2. IEEE 802.3at

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

Para atender ao padrão IEEE 802.3af, o consumo de energia dos Dispositivos de Alimentação (PDs) é limitado a 12,95 W, atendendo às necessidades de telefones IP tradicionais e aplicações de webcam. No entanto, com o surgimento de aplicações de alta potência, como acesso de banda dupla, videochamadas e sistemas de vigilância PTZ, uma fonte de alimentação de 13 W torna-se inadequada, restringindo assim o escopo de aplicação da alimentação por cabo Ethernet. Para superar as limitações de consumo de energia do PoE e estender seu alcance a novas aplicações, o IEEE formou um grupo de trabalho para buscar maneiras de elevar os limites de potência desse padrão internacional. O grupo de trabalho IEEE 802.3 iniciou o grupo de pesquisa PoEPlus em novembro de 2004 para avaliar a viabilidade técnica e econômica do IEEE 802.3at. Posteriormente, em julho de 2005, o plano de formação do Comitê de Investigação IEEE 802.3at foi aprovado. O novo padrão, Power over Ethernet Plus (PoE+) IEEE 802.3at, classifica os 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 Equipamentos de Fornecimento de Energia (PSE) e Dispositivos Alimentados (PD). Os PSEs fornecem energia aos clientes Ethernet e supervisionam todo o processo PoE. Os PDs, ou dispositivos clientes do sistema PoE, incluem telefones IP, câmeras de segurança de rede, Pontos de Acesso (APs), computadores de mão (PDAs), carregadores de celular e muitos outros dispositivos Ethernet (na verdade, qualquer dispositivo com menos de 13 W pode ser alimentado por tomadas RJ45). Com base no padrão IEEE 802.3af, eles trocam informações sobre a conexão do PD, o tipo de dispositivo e o nível de potência, 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 conhecimento ajuda na seleção da solução PoE ideal para as necessidades do seu negócio e evita o uso de equipamentos com potência insuficiente ou incompatíveis.

Parâmetros Característicos

1、 Parâmetros da fonte de alimentação

2. Processo de fornecimento de energia

Detecção: Inicialmente, o Switch Ethernet gerenciável Gigabit de 16 portas OEM 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 de dispositivos de DP: Ao detectar um dispositivo alimentado (PD), o dispositivo PoE pode categorizar o PD e avaliar seu consumo de energia necessário.

Inicialização do sistema: 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 baixa tensão, culminando em uma alimentação de 48 V CC.

Fonte de energia: Fornece energia CC estável e confiável de 48 V para o PD.

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

Princípio de fornecimento de energia

O cabo Ethernet padrão de Categoria 5 consiste em quatro pares de fios trançados, mas apenas dois pares são usados ​​nas redes 10M BASE-T e 100M BASE-T. O padrão IEEE 802.3af permite duas configurações. Em uma delas, os pares não utilizados (pinos 4 e 5 para positivo e pinos 7 e 8 para negativo) são usados ​​para alimentação. Na outra, a alimentação 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. No entanto, o equipamento de alimentação (PSE) deve escolher um desses métodos, enquanto o dispositivo alimentado (PD) deve ser compatível com ambos.

Método de alimentação de energia

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" utiliza dispositivos independentes alimentados por PoE para fazer a ponte entre switches e dispositivos terminais habilitados para PoE, geralmente utilizando pares ociosos não utilizados em cabos Ethernet para transmitir energia CC. O Midspan PSE é um dispositivo especializado de gerenciamento de energia que normalmente é instalado junto com os switches. Ele corresponde a dois conectores RJ45 para cada porta, um conectado a um switch (referindo-se a switches tradicionais sem função PoE) com um cabo curto, e o outro conectado aos dispositivos remotos.

Método de ponteamento final

Outro método é o "End Span", que integra o equipamento de alimentação à saída de sinal do switch. Esse tipo de conexão integrada geralmente fornece alimentação "dupla" para pares de linhas ociosas e pares de linhas de dados. O par de linhas de dados utiliza transformadores de isolamento de sinal e derivações centrais para alimentação CC. É possível prever que o End Span se popularizará rapidamente, visto que os dados e a transmissão Ethernet utilizam linhas comuns, eliminando a necessidade de linhas dedicadas para transmissão independente. Isso é particularmente significativo para cabos com apenas 8 condutores e conectores RJ-45 padrão.

Últimos desenvolvimentos

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

O padrão PoE anterior utilizava apenas quatro dos oito fios dos cabos Ethernet para a transmissão de corrente contínua, enquanto o grupo de trabalho do IEEE optou por empregar todos os oito fios no padrão 802.3bt. A Emenda 2 ao padrão IEEE 802.3bt-2018 afirma: "Esta emenda utiliza todos os quatro pares em uma infraestrutura de cabeamento estruturado para aprimorar a transmissão de energia, fornecendo assim maior potência aos dispositivos finais. A emenda também reduz o consumo de energia em modo de espera nos dispositivos finais e introduz um mecanismo para melhor gerenciamento do orçamento de energia disponível."

O objetivo do Comitê de Normas do IEEE é aprimorar a transferência de energia do equipamento de fornecimento de energia (PSE) para os dispositivos alimentados (PDs). As potências nominais dos PDs foram aumentadas para 71,3 W e as dos PSEs para 90 W.

Quais são os benefícios do PoE?