¿Qué es la negociación de PoE?

¿Cómo funciona la negociación de PoE?

Según la norma IEEE 802.3 sobre PoE, la negociación de PoE (también llamada “protocolo de enlace”) garantiza que los dispositivos sean compatibles con PoE y reciban solo la cantidad de potencia que necesitan para operar. Esto maximiza la eficiencia y evita que se aplique energía perjudicial a dispositivos que no son PoE.

La negociación de PoE se da en tres etapas secuenciales:

1. Descubrimiento: El PSE determina si está conectado un PD compatible con PoE y si es un dispositivo de firma única o de doble firma.
2. Clasificación: El PSE determina si se necesita alimentación PoE y qué clase debe suministrarse.
3. Operación: El PSE suministra suficiente potencia para que el PD sea totalmente funcional. El PD solo puede funcionar cuando las etapas de descubrimiento y clasificación se han completado correctamente.

La primera etapa de negociación: Descubrimiento

Los puertos del PSE permanecen sin alimentación cuando no hay un dispositivo conectado. La etapa de descubrimiento comienza una vez que el PSE detecta que hay algo enchufado. Durante el descubrimiento, que toma menos de la mitad de un segundo, el PSE aplica una pequeña cantidad de voltaje para identificar la presencia de una resistencia dentro del PD. El PSE transmite el voltaje de detección sobre dos pares para la norma 802.3af/at y sobre cuatro pares para la norma 802.3bt, y realiza mediciones a varios niveles (con una diferencia mínima de 1 V) para detectar fiablemente un PD.

Las normas IEEE exigen que los dispositivos compatibles con PoE presenten una resistencia de entre 23,75 kW y 26,25 kW en cada juego de pares para que se consideren PD válidos. Si el PSE detecta cualquier valor distinto de la resistencia especificada, detiene la alimentación de inmediato. Es importante señalar que la potencia que se aplica durante la etapa de descubrimiento oscila entre 2,7 V y 10,1 V y no puede superar una corriente de 5 mA (0,005 W), lo que es lo suficientemente bajo como para evitar daños a cualquier dispositivo que no sea PoE.

Durante el descubrimiento, el PSE IEEE 802.bt Tipo 3 y Tipo 4 también detecta si un PD es un dispositivo de firma única o de doble firma. Un PD de firma única mantiene la misma firma de potencia en ambos juegos de pares (pares 1,2 y 3,6 y pares 4,5 y 7,8). Un dispositivo de doble firma puede tener una firma de alimentación independiente de hasta 35,5 W en cada juego de pares. Si bien la mayoría de los PD son dispositivos de firma única debido al coste, un dispositivo de doble firma puede distribuir diversos niveles de potencia a los componentes internos, como una cámara que necesita un nivel de potencia para el funcionamiento de la cámara y otro para la funcionalidad paneo, inclinación y zoom. Si se detecta un PD de doble firma durante la etapa de descubrimiento, el PSE realiza una clasificación en ambos juegos de pares.

^{Un dispositivo de doble firma puede tener una firma de alimentación independiente en el juego de pares 1,2 y 3,6}

Siguiente etapa: Clasificación de PoE

Una vez que un PSE detecta un PD válido, debe determinar cuánta potencia suministrar. Las normas IEEE 802.3 sobre PoE asignan clases a los sistemas con PoE que van de 0 (la más baja) a 8 (la más alta). Para que funcione la PoE, la clase del PSE debe ser igual o superior a la clase del PD.

Las clases se basan en la potencia del PSE y la cantidad de potencia disponible en el PD, ya que se pierde parte de la energía en el enlace. PoE Tipo 1 y Tipo 2 abarca de la Clase 0 a la Clase 4, el Tipo 3 incluye la Clase 5 y la Clase 6, y el Tipo 4 incluye la Clase 7 y la Clase 8.

Clases de PoE

Durante la etapa de clasificación de la negociación, el PSE determina la clase de PD en uno o múltiples eventos, según el tipo de PoE:

• • PSE Tipo 1 (clasificación de evento único): Envía un único pulso de voltaje y mide el consumo de corriente del PD para determinar si es Clase 0, Clase 1, Clase 2 o Clase 3.
• • PSE Tipo 2 (clasificación de dos eventos): Envía un segundo pulso de voltaje si el consumo de corriente del PD indica que es Clase 4 con el fin de verificar la necesidad de mayor potencia.
• • PSE Tipo 3 y Tipo 4 (clasificación de cinco eventos): Envía tres pulsos adicionales para determinar si el dispositivo es Clase 5, Clase 6, Clase 7 o Clase 8.

Para PoE Tipo 2 y superiores que usan múltiples eventos de clasificación, el primer evento ocurre a nivel de hardware, mientras que los siguientes eventos pueden ocurrir a nivel de hardware o software. Las normas IEEE exigen que los PD Tipo 2 y superiores admitan la clasificación tanto a nivel de hardware como de software para el segundo evento. Aunque los PSE pueden admitir la clasificación hardware o software, la mayoría de los switches con PoE admiten ambas.

• • En la clasificación de hardware, el PSE lee el valor de corriente desde el PD a nivel físico.
• • En la clasificación de software, el PSE y el PD negocian los requisitos de alimentación con el protocolo de descubrimiento de capa de enlace (LLDP), una red de protocolo de Ethernet que usan los dispositivos para anunciar las capacidades.

El primer evento durante la negociación siempre ocurre a nivel de hardware. Si durante el primer evento, el PSE determina que el PD es de Clase 4 o superior, solo suministra alimentación de Clase 3. Para el segundo evento, el PSE luego negocia los requisitos de potencia con el PD usando el LLDP. Una de las ventajas clave de la negociación de software es la capacidad que tiene un PD de solicitar una cantidad específica de potencia que puede ser inferior a la designada para su clase. Esto permite que el PSE asigne potencia sobrante a otros dispositivos para obtener un presupuesto de energía más eficiente.

La norma IEEE 802.3bt para PoE Tipo 3 y Tipo 4 también introdujo la funcionalidad opcional de autoclasificación, que permite al PSE determinar la potencia máxima consumida por el PD. El PSE mide el consumo de energía del PD a lo largo del tiempo para determinar y establecer la potencia máxima. Los PSE Tipo 3 y Tipo 4 identifican los PD con funcionalidad de autoclasificación durante la etapa de descubrimiento.

Etapa final: Operación

Una vez que el PSE ha determinado que hay un PD compatible con PoE conectado y cuánta energía necesita, pasa al modo operativo y suministra la energía suficiente al PD. Durante la operación, el PD genera una señal de firma de mantenimiento de alimentación (MPS) para garantizar la funcionalidad constante. El PSE monitorea continuamente la señal de MPS del PD y corta la energía si se pierde la señal. Esto garantiza que no se desperdicie energía si el dispositivo está desenchufado y también evita que se lleve una sorpresa poco agradable si toca un cable desenchufado. El PSE luego reinicia el proceso de negociación.

¡Un comprobador de PoE adecuado es importante!

Para comprobar la PoE, busque un comprobador que tenga en cuenta el proceso de negociación de PoE para todas las normas IEEE 802.3. Por ejemplo, el LinkIQ Cable+Wi-Fi+Network Tester de Fluke Networks muestra cuáles pares de un cable de red de cuatro pares tienen corriente e indica si el switch puede negociar alimentación de firma única o de doble firma. Esta información puede ser útil para la resolución de problemas. Por ejemplo, si un PD 802.3bt no funciona correctamente, puede deberse a que es un dispositivo de doble firma pero su switch solo admite dispositivos de firma única. En ese caso, tal vez necesite actualizar el switch o conectar el dispositivo a un switch diferente que admita dispositivos de doble firma.

^{Los resultados de PoE de los puertos del switch muestran los pares usados, la potencia y la clase disponibles, y los resultados de la comprobación de PoE bajo carga.}

El comprobador LinkIQ también muestra la clase de alimentación negociada (0-8) a nivel tanto de hardware como de software para garantizar que un dispositivo pueda conectarse a la red y permitir la asignación dinámica por parte del switch PoE. Para comprobar la PoE, luego aplica una carga en la línea mientras recibe la potencia negociada. Si el voltaje cae por debajo del mínimo requerido por el PD (lo que podría deberse a un problema de cableado o a un PSE sobrecargado), la alimentación no está realmente disponible y la comprobación falla.

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