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Pruebas de desequilibrio de la resistencia de CC: Seguros fáciles y de bajo coste para los sistemas de PoE

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Introducción

Ratificado originalmente por IEEE en 1999 y 2003 respectivamente, Gigabit Ethernet (1000BASE-T) Power over Ethernet (PoE) son dos tecnologías de redes que hoy se consideran la norma. Con ambas tecnologías admitidas por un estimado de85 por ciento de la base instalada de cableado, han proliferado en tándem en la última década hasta el punto donde las varias entidades empresariales están implementando o planeando implementar, gigabit Ethernet en el entorno LAN horizontal y más dispositivos PoE que nunca.

Mientras que las aplicaciones 10/100BASE-T (es decir, 10 y 100 Mbps) requerían solamente dos pares de cableado para la transmisión, dejando dos pares de repuesto de cableado torcido de cuatro pares disponible para PoE, Gigabit Ethernet requiere los cuatro pares de cableado para la transmisión bidireccional. En esta situación, el PoE se entrega sobre los pares que están transmitiendo datos simultáneamente.

A menudo referido como alimentación fantasma y lograda mediante la aplicación de un voltaje de modo común entre dos pares en un cableado Ethernet de cuatro pares, PoE está diseñado para no interferir con la transmisión de datos. Sin embargo, el desequilibrio de resistencia CC en una conexión PoE tiene el potencial de causar problemas significativos. Aunque no es necesario en las pruebas de campo de rendimiento TIA o IEC, el desequilibrio de resistencia se especifica en los estándares de PoE de IEEE y haciendo las pruebas de desequilibrio de resistencia CC un requisito de pruebas de campo servirá de mucho para asegurar que los dispositivos obtengan la energía y los datos que necesitan. A medida que avanzamos hacia un nuevo estándar de PoE en el futuro, para ser conocido como IEEE 802.3bt y capaz de hasta 100 W, esa entrega de PoE de dos pares se trasladará a una entrega de cuatro pares de PoE. El desequilibrio de resistencia de CC dentro de un par no solo será una causa potencial de problemas, pero también necesitaremos considerar el desequilibrio de resistencia paralelo de CC de par a par como otra fuente de problemas potenciales.

En esta página

• Entendimiento el desequilibrio de resistencia PoE y CC
• ¿Qué causa el desequilibrio de la resistencia de CC?
• La comprobación para la resistencia de desequilibrio CC dentro de un par y entre pares
• Aumentar la consistencia de terminación con la herramienta de terminación correcta
• Resistencia de bucle CC vs Desequilibrio de resistencia CC

Entendimiento el desequilibrio de resistencia PoE y CC

El estándar IEEE 802.3af para PoE fue desarrollado para proporcionar alimentación remota de energía de bajo voltaje a los dispositivos a través de cableado de datos de par trenzado. La energía se inyecta por el equipo de suministro de energía (PSE), que suele ser un switch con capacidad para PoE o un dispositivo de potencia de medio tramo. La potencia se puede utilizar por una amplia gama de dispositivos alimentados (PDS) en el otro extremo, incluyendo teléfonos VoIP, puntos de acceso inalámbricos (WAP), relojes de pared, sensores, cámaras, paneles de control de acceso y mucho más.

El estándar original de IEEE 802.3af permite entregar un máximo de 15,4 W (13 W disponible) de potencia sobre dos pares, mientras que el estándar IEEE 802.3at PoE Plus actual aumenta la potencia máxima permitida a 30 W (25,5 W disponible). La nueva propuesta del estándar IEEE 802.3bt PoE Plus Plus está diseñada para proporcionar 100 W de potencia al ratificarse. PoE Plus fue desarrollado en respuesta a más dispositivos de alto consumo de energía, tales como WAP de mayor potencia, cámaras pan-tilt-zoom, tableros de LED y mucho más. De hecho, el último estándar 802.11ac para gigabit Wi-Fi tiene requisitos de energía más altos debido al más sofisticado procesamiento de señal y una mayor velocidad de transmisión que requiere PoE Plus. PoE Plus Plus se está desarrollado para alimentar a más dispositivos de alto consumo de energía como WAP de múltiples radios, cámaras de CCTV que también incluyen PTZ y calentadores, iluminación de centro de datos de LED, con varios usos más previstos.

Los estándares IEEE 802.3af y 802.3at especifican dos métodos para que PSE proporcione energía utilizando dos pares de un cableado de datos de cuatro pares, alternativa A y B. En la alternativa B, la energía se suministra a través de pares de piezas que utilizan pares 1 y 4. Esto es compatible con las señales de datos que utilizan solamente dos pares (pares 2 y 3), incluyendo las aplicaciones 10/100BASE-T. En la alternativa A, la potencia se entrega simultáneamente con datos sobre pares 2 y 3, que es compatible con ambas aplicaciones de dos y de cuatro pares, incluyendo 10/100BASE-T y 1000BASE-T.

En la alternativa A, la alimentación de energía se transmite sobre los pares de datos mediante la aplicación de un voltaje en modo común. La alimentación de energía se recibe y devuelve utilizando la toma central del transformador de un PD, que divide la corriente entre cada conductor del par. Cuando la resistencia de cada cable en el par es igual, el desequilibrio de resistencia CC (la diferencia de resistencia entre dos conductores) está en cero, la corriente se divide uniformemente, y se logra la corriente en modo común.

Con IEEE 802.3bt, nos trasladamos a un sistema basado en 4 para proporcionar la potencia necesaria. Todavía tenemos nuestros dispositivos PSE y PD, con el flujo de corriente ahora compartido entre los cuatro pares.

Mientras que los dispositivos pueden tolerar cierto desequilibrio de resistencia CC, demasiado desequilibrio cusa el potencial para la saturación del transformador. Esto a fin de cuentas puede distorsionar la forma de onda de las señales de datos Ethernet, provocando errores de bits, retransmisiones e incluso enlaces de datos que no funcionan. Con un sistema PoE de cuatro pares, algún desequilibrio resistencia CC entre los pares puede tolerarse, pero si es excesiva, PoE dejará de funcionar.

¿Qué causa el desequilibrio de la resistencia de CC?

El desequilibrio de resistencia CC dentro de un par y entre pares puede ocurrir en un enlace de datos PoE por una variedad de razones. Mientras que los problemas con los transformadores, como una toma central de compensación pueden ocurrir en ambos dispositivos PSE y finales, el desequilibrio de resistencia CC es más a menudo causado por la mano de obra deficiente, terminaciones inconsistentes y la calidad de cableado insatisfactoria.

Las malas prácticas de instalación han sido durante mucho tiempo el punto crucial de los problemas de rendimiento de redes. Prácticas tales como asegurar el radio mínimo de curvatura y el mantenimiento de par de torsión lo más cerca posible del punto de terminación son clave para cumplir con los parámetros de rendimiento, especialmente en aplicaciones de mayor frecuencia como 1000BASE-T y 10GBASE-T. Mientras PoE depende más en la resistencia de CC de un periodo específico de cableado en lugar de las características de transmisión de alta frecuencia, existen algunas prácticas de instalación que importan.

La consistencia en las terminaciones de conductores individuales es importante para prevenir el desequilibrio de resistencia CC. El colocar los conductores individuales a la torre IDC adecuada de un conector de red desplaza el aislamiento del conductor para exponer el cobre y realizar la conexión.

Asegurar asentamiento adecuado y consistente durante esta práctica no siempre es fácil. Se requiere una cierta cantidad de fuerza para colocar los conductores, y la inexperiencia, fatiga de la mano y los más grandes tamaños de calibre del conductor pueden impactar la capacidad para mantener la consistencia. Cuando dos conductores de un PoE con un par se terminan de manera inconsistente, puede producirse desequilibrio de resistencia CC. Usar la herramienta de terminación correcta puede ayudar a aumentar la consistencia de terminación y evitar desequilibrios de resistencia CC en sistemas PoE (consulte la barra lateral sobre las herramientas de terminación).

Las terminaciones de conciencia también deben ir acompañadas de procesos de fabricación de precisión ya que la calidad general del cableado y la conectividad también pueden afectar el desequilibrio de resistencia CC. La fabricación de cableado UTP de calidad requiere una cuidadosa selección de conductores de cobre y el uso de controles estrictos para mantener la geometría física apropiada del cableado. Cuando un cable de baja calidad exhibe variaciones en el diámetro, la concentricidad (redondez), el contorno y la suavidad de los conductores de cobre, existe un mayor riesgo de desequilibrio de resistencia CC en los sistemas PoE.

Una de las crecientes preocupaciones en la industria actual es la gran cantidad de cables que contienen aluminio revestido de cobre (CCA), acero recubierto de cobre y otros conductores no estándar disfrazados de cables de Categoría 5e o inclusive de Categoría 6. Aunque estos cables pueden ser atractivos para aquellos que buscan soluciones de redes de bajo coste, los cables CCA no son compatibles con los estándares de la industria y no son compatibles con las aplicaciones PoE debido a su mayor resistencia CC, que puede ser 55% mayor que la de un cable de cobre sólido de el mismo diámetro. La mayor resistencia resultará en una mayor calefacción del cableado y voltaje más bajo disponible en el dispositivo alimentado.

Desafortunadamente, las pruebas de resistencia CC no siempre es suficiente para determinar la compatibilidad con PoE ya que algunos cables CCA pasarán las pruebas de resistencia de bucle CC para los enlaces más cortos. Sin embargo, independientemente de la longitud del enlace, el cableado CCA normalmente contará con desequilibrio de resistencia CC en pares debido a la falta de consistencia a través de los conductores (consulte la barra lateral sobre la resistencia de bucle CC vs Desequilibrio de resistencia CC). También hay que señalar que los estándares de ANSI/TIA e ISO/IEC requieren que el cable de datos de par trenzado sea 100% de cobre.

La comprobación para la resistencia de desequilibrio CC dentro de un par y entre pares

IEEE Std 802.3-2012 especifica un desequilibrio de resistencia CC máximo de 3% entre los conductores, significando que la diferencia en resistencia CC entre dos conductores no es más del 3% de la resistencia de bucle total CC de un par. Sin embargo, los estándares TIA e IEC no requieren comprobación de desequilibrio de resistencia CC dentro de un par o comprobación de desequilibrio de resistencia CC entre pares como medición de campo. La falta de requerimientos de pruebas de campo ha sido, en parte, debido a que no hubo un comprobante de campo que pudo analizar el desequilibrio de resistencia CC, así que se dejaron como medidas de laboratorio solamente. Eso ya no es el caso con el DSX-5000 CableAnalyzer. Además, el estándar IEEE 802.3bt propuesto requiere que el desequilibrio de resistencia CC entre dos pares no ser más que el mayor entre 7% o de 50 m Ω.

Las pruebas de desequilibrio de resistencia CC verifican que los conductores en un par tienen la misma resistencia y por lo tanto permitirán la corriente de modo común necesaria para apoyar efectivamente PoE y evitar la distorsión de las señales de datos que se transmiten en el mismo par. A diferencia de otros comprobadores de campo que solo ponen a prueba la resistencia de bucle de CC, el DSX-5000 mide la resistencia de bucle de CC, el desequilibrio de resistencia de CC dentro de un par y el desequilibrio de resistencia de CC entre pares.

Como se muestra en la Figura 1 a continuación, el DSX-5000 mide la resistencia de bucle CC como una suma de la resistencia de dos conductores de un par, mientras que la resistencia de desequilibrio CC es una medida de la diferencia de resistencia entre los dos conductores. El desequilibrio de resistencia de CC entre pares se muestra para los pares 1,2 a 4,5, siendo la diferencia absoluta en las resistencias paralelas de los dos pares.

_{Figura 1}

Aunque no es necesario en la comprobación de campo, el DSX-5000 CableAnalyzer puede configurarse para incluir límites de prueba de resistencia de desequilibrio de CC para mediciones de canales o enlaces permanentes como se muestra en la tabla 1 a continuación.

Si usted está realizando una medición de enlace o canal permanente, la medición se realiza por el DSX-5000 con una convención PASA/FALLA aplicada para el límite de comprobación seleccionado, como se muestra en la figura 2. Esta es información útil si observa problemas de PoE y desea descartar el cableado como una causa potencial y le da confianza que el cableado recién instalado no solo transmite datos sino que también puede admitir PoE.

_{Figura 2}

Ya que los estándares de comprobación de campo son un conjunto mínimo de requisitos para pruebas, debe considerar la inclusión de comprobación de desequilibrio de resistencia de CC como un requisito de comprobación de campo extendido para ayudar con cuestiones relacionadas con cable de CCA y para proporcionar una mayor seguridad para cumplir con los requisitos de PoE de mandato IEEE.

Probar por el desequilibrio de resistencia de CC dentro de un par y por desequilibrio de resistencia de CC entre pares se convertirá en motivo de preocupación aún mayor conforme más entidades de empresas implementan varias tecnologías de gigabit Ethernet y más dispositivos PoE que utilizan métodos de entrega de potencia simultáneamente con datos. A medida que la implementación de PoE Plus sigue creciendo, especialmente con la introducción de los WAP 802.11ac que lo requieran, el desequilibrio de resistencia CC se convertirá en una preocupación aún mayor a medida que más corriente que fluya a través de un conductor haga que PoE sea aún más susceptible a la resistencia CC y el desequilibrio de resistencia. En el horizonte se encuentra PoE Plus Plus, que ofrece aún más potencia para dispositivos que requieren hasta 60 vatios.

No deje sus sistemas de PoE dependa de ello. El requerir pruebas de desequilibrio de resistencia CC a través del DSX-5000 es un aseguramiento sencillo y de bajo coste para sistemas PoE de hoy y mañana.

Aumentar la consistencia de terminación con la herramienta de terminación correcta

Usar la herramienta de terminación correcta puede ayudar a aumentar la consistencia de terminación y evitar desequilibrios de resistencia CC en sistemas PoE. Hay tres tipos de crimpadoras para terminar los cables de telecomunicaciones: manuales, de impacto y de varios cables. Las herramientas manuales requieren que la mayor parte de la fuerza sea fuerza humana, que tiene el potencial para una mayor inconsistencia entre los dos conductores de un par. Es muy difícil de usar la cantidad exacta de fuerza para cada conductor cada vez, especialmente una vez que la mano se canse.

Las herramientas de impacto que requieren de menos fuerza por parte del instalador son una mejor opción, pero estas herramientas todavía pueden resultar en inconsistencia de terminación de conductor a conductor. La mejor opción para asegurar la consistencia de terminación son las herramientas de varios cables como JackRapid que terminan todos los pares con un apretón, proporcionando una cantidad equivalente de la fuerza en todos los conductores. Las herramientas de varios cables también alivian la fatiga de la mano y reducen el tiempo de instalación significativamente mediante la terminación de conectores ocho veces más rápido en comparación con el uso de herramientas de terminación de un solo cable. La combinación de terminaciones más rápidas, más fiables y consistentes reduce modificaciones y costes hasta 80%.

Resistencia de bucle CC vs Desequilibrio de resistencia CC

A menudo existe cierta confusión sobre la diferencia entre la resistencia de bucle CC y el desequilibrio de resistencia CC. La capacidad de proporcionar una cierta cantidad de energía depende de la resistencia total de bucle CC de una longitud específica de cableado. La resistencia de bucle CC se calcula como la suma de la resistencia CC de dos conductores en un par. Según las normas IEEE, la resistencia de bucle CC de canal de un par será 25 Ω o menos, mientras que la resistencia permanente de bucle CC de enlace será 21 Ω o menos.