White Paper: A Guide to Successful Installation of Power over Ethernet | Fluke Networks

Documentación técnica: Guía para instalar con éxito la Alimentación a través de Ethernet

Hace años, alguien tuvo la idea de combinar la transmisión de la energía y los datos sobre un cable de par trenzado y así nació la Alimentación a través de Ethernet (PoE). A lo largo de los años posteriores, se han lanzado al mercado un gran número de dispositivos que suministran y consumen energía y datos a través del mismo cable, y cada día están apareciendo más.

Guía para instalar con éxito la Alimentación a través de Ethernet

© Axis Communication. Usado con permiso.

 

Guía para instalar con éxito la Alimentación a través de Ethernet

En la mayoría de los casos, el uso del PoE elimina la necesidad de una toma de CA, lo que suprime también el coste y la mano de obra de este tendido redundante. También puede eliminar la fuente de alimentación independiente del dispositivo, lo que implica un posible punto de fallo menos. Y dado que el PoE usa voltajes más bajos y por tanto más seguros, no son necesarios los estrictos requisitos, como conductos y cajas eléctricas, que requieren los dispositivos alimentados mediante corriente alterna.

Los circuitos PoE se componen de tres partes:

  • El equipo de suministro de energía (Power Sourcing Equipment, PSE), que mete la alimentación en el mismo cableado que las señales de datos. Normalmente suele ser un switch, pero también puede ser un inyector midspan, que se usa en aquellos casos en los que el switch no es capaz de suministrar energía.
  • El cableado que lleva tanto los datos como las señales de los datos. Los estándares del IEEE para PoE especifican sistemas de cableado de dos o cuatro pares trenzados.
  • El dispositivo alimentado (Powered Device PD), que consume la energía que proporciona el PSE

PSE
(Switch)

Cableado

PD

Switch

Cableado

PSE
(Inyector Midspan)

Cableado

PD

Figura 1. Diseño PoE básico y nomenclatura

En la aplicación de las normas del IEEE para PoE, el PSE solo suministra la energía después de que el dispositivo alimentado la solicite. Si se desconecta el PD, el PSE eliminará la energía. Esto hace que el PoE sea considerablemente más seguro que la alimentación convencional por corriente alterna, que siempre está presente en la toma de corriente. Además, el PoE usa un voltaje inferior: 43 a 57 Vcc.

La primera norma para PoE, 802.3af, se aprobó en 2003 y suministraba hasta 15,4 vatios de potencia sobre dos pares. Adoptado en 2005, 802.3at (también conocido como “PoE +”) admitió hasta 30 W. Cisco desarrolló su “PoE universal” (UPOE) que usa los cuatro pares y aumenta la potencia máxima hasta los 60 W. En septiembre de 2018, el IEEE aprobó la norma 802.3bt, que incrementa la potencia suministrada hasta los 90 W.

 
  Tipo 3 (802.3 bt) Tipo 4 (802.3bt)
Tipo 1 (802.3af) Tipo 2 (802.3at)  
PSE Clase 1
4 W
Clase 2
7 W
Clase 3
15.4 W
Clase 4
30 W
Clase 5
45 W
Clase 6
60 W
Clase 7
75 W
Clase 8
90 W
  Sobre 2 pares solamente (tipos 1 y 2) Siempre alimenta por los 4 pares
Sobre 2 o 4 pares (tipos 3 y 4)
PD Clase 1
3.84 W
Clase 2
6.49 W
Clase 3
13 W
Clase 4
25.5 W
Clase 5
40 W
Clase 6
51 W
Clase 7
62 W
Clase 8
71.3 W
  PoE+ PoE++, UPOE  

Figura 2: Clases, tipos y estándares para PoE.

 

El procedimiento para implementar con éxito el PoE consta de tres pasos:

  1. Selección de los equipos
  2. Certificación del cableado
  3. Instalación y resolución de problemas

Veamos lo que se requiere en cada paso.

1. Selección de los equipos

Si bien el PoE ofrece grandes oportunidades, hay un problema importante en torno a la estandarización. El término “PoE” no está registrado y cualquier fabricante puede atribuirse capacidades PoE. Actualmente hay tres normas aprobadas de 02.3af y at) y un borrador (802.3bt) de los estándares de IE IEEE. Estas normas definen ocho clases o niveles de potencia diferentes, que además se pueden suministrar a través de cuatro configuraciones: Los Tipos 1 y 2, que usan dos pares, y los Tipos 3 y 4, que utilizan los cuatro pares. Además, los fabricantes han adoptado algunos términos, tales como PoE+ y PoE++, o el PoE universal (UPOE) de Cisco. Y aunque todas estas modalidades encajan dentro de los tres estándares del IEEE, todavía hay una mayor confusión debido a los fabricantes que crean otras formas de PoE que están fuera de las normas. Por ejemplo, las implementaciones del PoE “pasivo” proporcionan una alimentación “siempre activa” que no necesita negociación entre el PSE y el dispositivo alimentado. Otras implementaciones negocian los niveles de potencia en niveles por encima del protocolo LLDP. Los técnicos sobre el terreno e incluso los diseñadores pueden sentirse fácilmente confundidos sobre qué funcionará y con qué.

Programa de certificación de Ethernet Alliance

Para resolver esta incertidumbre y mejorar la interoperabilidad, la Ethernet Alliance, un consorcio de fabricantes que representa a los proveedores del noventa por ciento de los equipos de conmutación con PoE, ha presentado un programa de certificación para el PoE. Este programa proporciona una metodología para certificar la interoperabilidad de los productos con otras soluciones PoE basadas en las normas IEEE 802.3 y facilita un etiquetado sencillo para dichos productos.

La certificación de los productos se realiza mediante un proceso claramente definido, usando equipos aprobados. Puede ser realizada por los propios fabricantes o por terceros, como el Laboratorio de interoperabilidad de la Universidad de New Hampshire (UNH-IOL). Se pueden certificar tanto los PSE como los dispositivos alimentados. El equipo que supera este riguroso proceso puede etiquetarse con los distintivos aprobados por la EA como se muestra.

Los diseñadores o instaladores de equipos PoE pueden simplemente comparar las etiquetas del PSE y el dispositivo alimentado para determinar la compatibilidad. Si la clasificación del PSE es igual o superior a los requisitos del dispositivo alimentado, la funcionalidad está garantizada.

Figura 3. Marcas de Ethernet Alliance para dispositivos con alimentación (izquierda) y equipos de fuente de alimentación (derecha).

2. Certificación de cableado

PoE está diseñado para funcionar sobre cableado estructurado de par trenzado de categoría estándar. Sin embargo, para agregar estas señales de alta potencia a un cable que transmite datos a alta velocidad hay que considerar algunos requisitos adicionales para el cableado.

Primero, la resistencia total del cable debe ser baja. Si es demasiado alta, la alimentación se disipará entre el PSE y el dispositivo alimentado, y este último no recibirá suficiente potencia.

Segundo, el PoE se transmite aplicando una tensión en modo común sobre dos pares o cuatro pares, lo que significa que la corriente se divide en partes iguales entre los dos o cuatro conductores. Para que esto suceda, la resistencia de CC de cada conductor en el par debe estar equilibrada (igual), y cualquier diferencia se denomina desequilibrio de resistencia de CC. Demasiado desequilibrio puede distorsionar las señales de datos, causando errores de bit, retransmisiones e incluso enlaces de datos que no funcionan.

Tercero, en implementaciones de Tipo 3 y 4, ya no solo debe preocuparse del desequilibrio de resistencia de CC de cada par. Un desequilibrio de resistencia de CC excesivo entre diferentes pares también puede causar estragos en la transmisión de datos o hacer que el PoE deje de funcionar.

El IEEE ha reconocido la importancia de estas mediciones de resistencia y ha incluido requisitos para la resistencia de bucle y el desequilibrio de resistencia dentro de un par en la norma 802,3. Asimismo, la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (Telecommunications Industry Association, TIA) también los ha incluido en la norma ANSI/TIA 568.2-D.

Desafortunadamente, la mayoría de las instalaciones están certificadas usando la norma de comprobación en campo TIA-1152-A, que incluye estas mediciones solo como opcional. Las terminaciones inconsistentes donde los conductores individuales no se asientan correctamente dentro de los IDC también pueden causar desequilibrio de resistencia de CC. Entonces, si bien es posible que observe una especificación de desequilibrio de resistencia de CC en el cable de un proveedor, la comprobación en campo es realmente la única manera de garantizar el rendimiento del desequilibrio de resistencia de CC después de la instalación.

Usar un certificador de cables que incluya estas mediciones de resistencia (como la serie DSX CableAnalyzer™ de Fluke Networks) le permite comprobar el desequilibrio de resistencia de CC rápida y fácilmente dentro de un par y entre pares; de modo que puede estar seguro de que la instalación del cableado que despliegue funcionará en aplicaciones PoE de dos y cuatro pares.

Figura 4. Pantalla de Versiv de resultados de desequilibrio de resistencia de par a par.

3. Instalación y resolución de problemas

Conocer la capacidad del PSE y los requisitos del dispositivo alimentado hacen que la instalación y la resolución de problemas sean mucho más sencillas. Desafortunadamente, en el mundo real, es posible que los técnicos que dan servicio a los dispositivos alimentados por PoE no tengan acceso a esta información. Se pueden verificar fácilmente los requisitos de un dispositivo alimentado certificado por la EA, pero la mayoría de las veces el técnico está trabajando a una distancia considerable del PSE, por lo que enfrenta un largo camino hasta el armario de telecomunicaciones o el centro de datos para averiguar las capacidades del switch. Posteriormente, se enfrentan al desafío de determinar el cable que va hasta el dispositivo alimentado. En muchos casos, puede que no tenga acceso al PSE y necesite ponerse en contacto con el personal de TI para averiguarlo. El técnico podría perder medio día rastreando el cable y accediendo al switch.

El MicroScanner PoE de Fluke Networks se ha diseñado para resolver este problema y ahorrarle horas de frustración al técnico. Simplemente conecte el MicroScanner PoE al cable y, si este último está conectado a un PSE, se mostrará la clase (0-8) de alimentación disponible en el enlace. El técnico puede entonces comparar esa clase con los requisitos del dispositivo alimentado y saber si este dispondrá de la potencia necesaria.

El MicroScanner PoE es de un valor inestimable para el técnico de muchas otras formas. Identifica la velocidad del puerto hasta 10 Gbps. Un puerto lento puede limitar el rendimiento de un punto de acceso o cámara de vídeo. Si el cable ha sido dañado, muestra la longitud de cada par, potenciales roturas u otros fallos. Los cables también pueden estar desconectados o mal enrutados; el MicroScanner PoE puede actuar como generador de tonos para localizar el cable. Se pueden conectar identificadores a los cables remotos para determinar adónde van.

Elija el equipo adecuado, certifique la capacidad del cable y luego asegúrese de que el técnico pueda verificar y resolver problemas en la instalación, y su proyecto de PoE se desarrollará sin contratiempos.

Figura 5. El MicroScanner PoE puede detectar la potencia ofrecida por el PSE más la velocidad de la red y cuenta con un conjunto de funciones de comprobación de cables.

 
 
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