Què és poe i com funciona la potència sobre Ethernet

La connectivitat a Internet s’ha convertit en necessària en l'actualitat, ja que gairebé tots els dispositius electrònics necessiten una connexió activa a Internet per funcionar correctament. Tot i que la majoria dels dispositius tenen opcions de connectivitat Wi-Fi, però molts dispositius i encaminadors de xarxa encara utilitzen ports i cables Ethernet per connectar-se amb la línia d’internet per cable. Prèviament, hem après sobre com es poden transferir les dades a través de línies elèctriques a l’article Comunicació de línia d’alimentació; avui coneixerem com es pot transferir l’alimentació a través de línies de dades PoE (Power over Ethernet).

Què és PoE (Power over Ethernet)?

Com el seu nom indica, proporcionar energia elèctrica a través de cables Ethernet s’anomena PoE.

Tots sabem que els cables Ethernet s’utilitzen per a la transferència de dades i la connectivitat de xarxa, però sabeu que la majoria de les vegades no fem servir totes les línies de connexió presents al cable Ethernet. Per exemple, tingueu en compte el cable Ethernet que es mostra a la figura següent, té 8 línies, però entre elles només s’utilitzen quatre línies per a l’intercanvi de dades (taronja, taronja-blanca, verda i verd-blanca), mentre que les quatre línies restants romanen inactives. Per tant, l’intercanvi de dades és possible fins i tot després de retirar aquestes línies inactives pels dos extrems, motiu pel qual en el cable Ethernet de gamma baixa només hi ha quatre línies en lloc de vuit línies. Així, les quatre línies inactives es poden utilitzar per a la transferència de potència. Aquesta configuració senzilla d’utilitzar línies inactives per subministrar energia a la càrrega s’anomena Power over Ethernet.

Vegem ara el circuit senzill per comprendre millor el PoE. En aquest circuit, es desenganxen quatre cables (blau, blau-blanc, marró i marró-blanc) de la presa de cada extrem del cable. Com s'ha dit anteriorment, aquest parell de filferro marró i verd no s'utilitza en aplicacions Ethernet de baixa velocitat, de manera que retirar-los de la presa no provocarà cap interrupció de les comunicacions. Per tant, un extrem s’hauria de connectar a la font d’alimentació i l’altre a la càrrega, de manera que per donar un exemple estem utilitzant una bateria com a font d’energia i la càmera com a càrrega. Amb la font i la càrrega al bucle tancat, el circuit següent es completa i la càmera mostrarà resposta. Com que utilitzant aquesta configuració senzilla, hem lliurat l’alimentació a un simple aparell mitjançant un cable Ethernet, podem dir que s’aconsegueix PoE.

Com funciona Power over Ethernet i per què s’utilitza

La raó principal per utilitzar PoE sobre el sistema d’alimentació convencional és reduir el cost de subministrament d’alimentació a cada perifèric que es connecta a la xarxa. Per exemple, si teniu 10 càmeres espia distribuïdes per tot l'edifici, en aquest cas, necessiteu 10 unitats d'alimentació per proporcionar-los energia i aquest no és el principal problema. El principal problema és cablejar 220 línies d’alimentació a prop de cada perifèric, cosa que no és pràctic, de manera que utilitzar PoE és la millor opció per connectar tots els perifèrics al sistema central.

Ara, el cable Ethernet de ratlles, per connectar cada perifèric al sistema central, és una tasca tediosa, de manera que per a això s’utilitzen l’injector PoE i el divisor PoE.

Com es mostra a la figura, mitjançant l’ús de PoE Injector i PoE Splitter podem saltar-nos tota la molèstia d’identificar els colors, treure filferro, soldar i vestir els extrems solts. Vegem ara la funció d’aquests dispositius i com es poden utilitzar.

Injector PoE

Aquest dispositiu té dos ports d’entrada i un de sortida. La primera entrada és per connectar un cable Ethernet normal i una altra entrada és per connectar una font d'alimentació de CC, mentre que la sortida s'utilitza per connectar un cable Ethernet PoE.

A l'entrada tenim: connexió Ethernet normal + font d'alimentació de CC

A la sortida, tenim: PoE Ethernet (que es pot utilitzar per connectar dispositius PoE)

Per tant, la funció d’injector PoE proporciona PoE Ethernet prenent una connexió Ethernet normal i una font d’alimentació CC.

PoE Splitter

Aquest dispositiu té un port d'entrada i dos ports de sortida. L'entrada és per connectar el cable Ethernet PoE mentre els ports de sortida proporcionen una alimentació Ethernet i CC normal.

A l'entrada tenim: PoE Ethernet

A la sortida tenim: connexió Ethernet normal + alimentació de CC

Així doncs, la funció del divisor PoE és tot el contrari que PoE Injector, que consisteix a dividir la connexió Ethernet PoE en Ethernet normal i font d'alimentació de CC utilitzable.

Extensor PoE

Un PoE Extender s’utilitza quan hi ha una xarxa de distribució a grans distàncies, com ara centres comercials, hotels, restaurants, edificis d’oficines, empreses, campus acadèmics i locals esportius. En aquests llocs no es poden fer servir connexions Ethernet normals de 100 metres, i és llavors quan PoE Extender arriba a jugar. Aquest dispositiu es pot utilitzar per ampliar els dispositius de xarxa Ethernet més enllà del límit de distància bàsic de 100 m, cosa que el converteix en una opció viable per a molts casos.

Els dispositius perifèrics actuals admeten PoE Ethernet, de manera que podem saltar el divisor i connectar directament el cable al dispositiu tal com es mostra a la figura.

Ara, aquesta configuració funcionarà si hi ha un o dos aparells, però si hi ha diversos aparells, la compra de PoE Injector per a cada dispositiu no és la millor solució. Per a aquests casos específics, tenim PoE Hub que pot substituir diversos injectors PoE.

Centre PoE

El funcionament del concentrador PoE és similar al de l’injector PoE, tret que requereix moltes connexions Ethernet mentre proporciona moltes sortides PoE Ethernet. El concentrador s’utilitza millor si teniu molts dispositius PoE en un extrem i connectivitat Ethernet normal que proporciona un servidor a l’altre. El funcionament del concentrador es pot entendre fàcilment a partir del diagrama de blocs següent.

Fins ara hem assumit que hi ha línies lliures disponibles al cable Ethernet que es poden utilitzar per PoE sense grans dificultats.

Ara us podeu preguntar, i els casos en què s’utilitzen totes les línies dels cables Ethernet ? Bé, aquest cas no és rar, ja que els sistemes d’internet d’alta velocitat i de transferència de dades utilitzen totes les línies de dades. Fins i tot en aquests casos, PoE encara es pot assolir, però es torna complex en comparació amb la configuració anterior.

En el cas d’un sistema de transmissió d’alta velocitat, tant les dades com la potència s’envien a través de les mateixes línies, però per a això s’utilitzen dispositius especials. Aquesta unitat especial és un commutador PoE que augmenta el cost, a diferència d’abans, on simplement podem despullar les línies no utilitzades pels dos extrems i utilitzar-lo per a la nostra comoditat.

Commutador PoE

Un commutador PoE és un commutador de xarxa amb la possibilitat de proporcionar alimentació per Ethernet des de cada interfície mentre es pot reenviar fotogrames. En poques paraules, funciona com un port per connectar diversos dispositius PoE a un sol PC.

Al diagrama de blocs, podeu veure com es connecten diversos dispositius PoE al commutador PoE amb cables Ethernet i el PC es comunica amb aquests dispositius mitjançant el commutador PoE. Un commutador PoE requereix un enllaç ascendent a una xarxa existent per ampliar i augmentar els ports.

Estàndards PoE

Els dispositius PoE segueixen certs estàndards per a la comunicació de dades i el subministrament d'energia. Per tant, es compleixen aquestes normes mentre es dissenyen aquests dispositius. Normalment, es segueixen quatre tipus d’estàndards durant el disseny d’aquests dispositius i es divideixen en funció de la seva capacitat de maneig de potència.

Extensió IEEE	Tipus	Capacitat de potència
IEEE802.3af	Tipus 1	15,4 watts
IEEE802.3at / PoE +	Tipus 2	30,8 watts
IEEE802.3bt / UPoE	Tipus 3	60 watts
IEEE802.3bt	Tipus 4	90 watts

Podeu consultar aquesta taula i triar el commutador PoE, l'injector o l'encaminador adequats per als vostres dispositius PoE.

Aplicacions PoE

• Sistema d'il·luminació intel·ligent: el sistema d'il·luminació es pot controlar mitjançant un servidor o un ordinador remot que us serà útil.
• Casa intel·ligent: PoE facilita el disseny de la casa intel·ligent, ja que a la xarxa domèstica intel·ligent la connectivitat s’estableix a tots els racons de l’espai habitable, mentre que cada aparell comparteix dades entre si i això es pot aconseguir amb més facilitat mitjançant PoE.
• Sistema de seguretat: Office i Instituts poden augmentar la seva productivitat instal·lant dispositius PoE per seguretat.
• PoE també s'utilitza per a sistemes d'alarma i RFID.

Limitacions de PoE

Tot i que aquí tot sembla verd, però no és així. Hi ha molts inconvenients per a PoE i es descriuen un parell d’ells a continuació.

• Cost: com és habitual, qualsevol instal·lació tecnològica es redueix en diners. Tot i que mitjançant la instal·lació de PoE podem estalviar diners, però només s'aplica si hi ha més de quatre a cinc dispositius a la zona. Això és degut a que la instal·lació de PoE us costarà milers, però la feina es farà amb uns quants centenars si només hi ha un o dos dispositius PoE. Per tant, la instal·lació de PoE no és adequada per a cases on els dispositius PoE es limiten a un o dos. En aquest cas, comprar un cable d’extensió o un adaptador farà la feina en lloc de gastar una quantitat enorme en la configuració de PoE.
• Complexitat: la instal·lació de la configuració de PoE afegirà complexitat a tothom que no cal dir-ho. Igual que heu d’entendre els nous termes de PoE i molestar-vos en comprar sistemes coincidents sempre que vulgueu instal·lar un nou dispositiu PoE a casa o a l’oficina.