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¿Cuál es la diferencia en la alimentación a través de Ethernet (PoE), ahora y antes?

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Desde la ratificación de la primera norma PoE en 2003, el uso de PoE ha aumentado de forma espectacular y se ha abierto paso en nuevas aplicaciones. PoE proporciona enormes beneficios en relación con la facilidad de instalación, el ahorro de costes de CAPEX y OPEX, y la provisión de un estándar de potencia unificado y seguro para su uso en todo el mundo. Hoy en día existe una demanda de potencia aún mayor. En particular, las nuevas aplicaciones de IoT y Big Data habilitadas por la tecnología 5G de próxima generación están impulsando una demanda sin precedentes para conectar tipos adicionales de dispositivos alimentados (PD) a las redes Ethernet, incluyendo cámaras de vigilancia IP, puntos de acceso 802.11ac y 802.11ax, luminarias LED, celdas pequeñas 5G y otros equipos de IoT.

Las mayores diferencias entre la PoE actual y la de años atrás son los límites de potencia y las velocidades de datos. La tecnología y las normas más recientes elevan el límite de potencia de los equipos de suministro de energía (PSE) y de los dispositivos alimentados (PD) a 90 W y 71 W, respectivamente, y la velocidad de datos admitida puede ser de hasta 10 Gbps.
En el pasado, PoE sólo debía suministrar 15,4 W en la fuente de alimentación, lo que era suficiente para la mayoría de los teléfonos IP y puntos de acceso 802.11a/b/g. En consecuencia, cuando se publicó la norma IEEE 802.3at en 2009, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) especificó 30 W en la fuente de PoE.
Tras estas primeras soluciones y de forma simultánea al trabajo del IEEE en la tecnología y los estándares más recientes, se realizaron esfuerzos paralelos para aumentar la cantidad de energía que se podía suministrar a los PD. Estos esfuerzos se iniciaron con el estándar PoE IEEE 802.3af-2003, que proporcionaba hasta 15,4 W de potencia de salida a cada dispositivo a través de dos pares de cables de categoría 5e (Cat5e). El siguiente paso fue el estándar IEEE 802.3at-2009, también conocido como PoE+, que introdujo el PSE/PD "Tipo 2" para soportar una potencia de salida de 30W y una potencia de carga de 25,5W. A continuación, la HDBaseT Alliance estandarizó el protocolo HDBaseT, que amplía los enlaces HDMI hasta 100 m a través de cables Cat5e o mejores. Por último, la HDBaseT Alliance creó en 2011 el estándar Power over HDBaseT (PoH), que amplía a 95W la potencia máxima que puede suministrarse a través de cuatro pares.

Hoy en día, una creciente variedad de PDs necesita incluso más potencia de la que se puede soportar con estos estándares anteriores. Para satisfacer estas necesidades, el nuevo estándar IEEE 802.3bt ratificado en septiembre de 2018 utiliza los cuatro pares del cableado estructurado y amplía la información de clasificación de potencia intercambiada durante la negociación inicial para permitir una capacidad de gestión de la potencia significativa. Esto hace posible admitir múltiples clases de PoE, al tiempo que garantiza la compatibilidad con versiones anteriores.
Además de permitir que la potencia de entrada de la PD alcance hasta 95 W si se conoce la longitud del canal, la norma IEEE 802.3bt de hoy añade otras importantes capacidades nuevas.

Fig. 1: La potencia de entrada de las DP puede alcanzar hasta 60 W para el tipo 3 y hasta 90 W para los PSE/PD de tipo 4, siempre que se conozca la longitud del canal.

Se han introducido las dos nuevas categorías de PSEs/PDs de Tipo 3 y Tipo 4, junto con la capacidad de operar sobre cuatro pares. La norma también admite las construcciones de PD de firma única y doble y añade las clases 5 a 8 para ayudar a mejorar el proceso de identificación mutua. Se añade la funcionalidad de clase automática, y el IEEE 802.3bt también admite la baja potencia en espera, así como 10G-BASE-T con PoE. La siguiente tabla resume las nuevas capacidades de PoE proporcionadas por el estándar IEEE 802.3bt ratificado.
(Fig. 1)

La potencia no puede superar los 100 W por puerto con el estándar IEEE 802.3bt, lo que garantiza el cumplimiento de los requisitos de fuente de alimentación limitada y de seguridad de voltaje extra bajo (SELV) de la norma ISO/IEC 60950. Este nivel de potencia sigue siendo adecuado para aplicaciones que antes no podían ser soportadas con los estándares IEEE anteriores, abriendo la puerta a un mayor número de despliegues de puertos PoE.
Por último, las especificaciones actuales del IEEE 802.3bt se diferencian de los estándares PoE de ayer al garantizar que los dispositivos heredados de Tipo 1 y Tipo 2 funcionarán automáticamente con el sistema IEEE 802.3bt. Esto es así siempre que el PSE y el PD sean compatibles con el estándar y el PSE tenga la capacidad de alimentación necesaria. Si el PD necesita la mayor potencia ofrecida por IEEE 802.3bt y el PSE (es decir, un PSE IEEE 802.3af/at) no puede admitirla, el PD permanecerá apagado o se encenderá, pero sólo utilizará la potencia disponible en el PSE.

Como ejemplo de cómo funciona esto, Microchip ofrece un chipset PSE que permite que los switches pre-estándar interoperen con los nuevos productos compatibles con IEEE 802.3bt-2018. Se basa en el anterior chipset PSE de la empresa para implementar el ampliamente adoptado estándar de alimentación de cuatro pares PoH para DP de 95 W y es también la base de sus inyectores PoE y midspans compatibles con IEEE 802.3bt-2018 que se instalan entre las DP y un switch existente. Estos sistemas resuelven el reto de la interoperabilidad para los usuarios, permitiéndoles alimentar cualquier mezcla de PD pre-estándar y compatibles con IEEE 802.3bt-2018. Con su elección de opciones de uno o varios puertos, los switches que cumplen con la norma IEEE 802.3bt pueden utilizarse para alimentar PD preestándar.

Los conjuntos de chips PoE actuales ofrecen a los desarrolladores de sistemas la posibilidad de crear un diseño monoplaca que contenga los sistemas de dos y cuatro pares necesarios para admitir la PoE preestándar, así como las últimas funciones que cumplen con el estándar IEEE 802.3bt-2018. Los conjuntos de chips equilibran la disipación térmica de forma homogénea en todo el sistema e incluyen la funcionalidad de gestor y controlador necesaria para construir equipos PSE que puedan suministrar de 90 a 99,9 vatios de potencia por puerto. Al mismo tiempo, estos equipos pueden soportar hasta 48 puertos para aplicaciones IEEE 802.3bt Tipo 3 (Clases 1-6) y Tipo 4 (Clases 7-8) y todo lo que se necesita es una actualización de software para pasar de los estándares anteriores a IEEE 802.3bt.

Otra diferencia entre las soluciones PoE de ayer y las de hoy es su capacidad para proteger los PD contra las conexiones de polaridad inversa, al tiempo que se reduce el espacio de alimentación y los costes asociados a la entrega de energía IEEE 802.3bt Tipo 4 Clase 8. Esto se consigue mediante el uso de dispositivos rectificadores de puente completo en el lado alimentado de la conexión PoE.
Se ha conseguido mucho en las casi dos décadas transcurridas desde que se ratificaron las primeras normas PoE. Se espera que el nivel actual de PoE de 90W suministrados a través de cuatro pares de cables Cat5e y superiores sea el máximo definido por el IEEE. En general, se acepta que niveles más altos pueden no ser seguros para la infraestructura actual de cableado y conectores. El estándar IEEE 802.3bt sustituirá a todas las soluciones pre-estándar existentes en la actualidad que ofrecen 60W/75W/95W, incluidas las que soportan UPOE o 4Pairs PoE. A medida que estos proveedores avanzan con sus respectivas hojas de ruta de productos, tendrán la confianza de que, con la implementación adecuada, sus PD pre-estándar y las nuevas PD compatibles con IEEE® 802.3bt-2018 pueden coexistir en la misma infraestructura Ethernet sin necesidad de realizar ningún cambio en los switches o el cableado existentes.

Autor: Galit Mendelson, Directora de Marketing y Desarrollo Empresarial, Microchip Technology

Contacto:
Kelly Poffenberger, Magnet PR Group, Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.
Editor:
Bill Wong, Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

 

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