Al pasar los datos y la alimentación por el mismo cable, PoE reduce la necesidad de cableado adicional. Hoy en día, PoE permite centralizar el control de edificios, incluyendo la alimentación y el Internet de las Cosas.

Conceptos básicos de PoE
Con PoE, la corriente eléctrica entra en el cable de datos en el extremo de la fuente de alimentación (PSE - equipo de suministro de energía - interruptor) y luego sale en el extremo del dispositivo (PD - dispositivo alimentado).

Obviamente, esta corriente está separada de la señal de datos: ninguna interfiere con la otra. El PSE introduce la corriente en el cable, bien a través de un conmutador, también llamado end span, o a través de un midspan, si reside en otro lugar que no sea el extremo del cable. En el otro lado, los PD (dispositivos alimentados) consumirán energía.

Los cables de red como Cat 5e, Cat 6, Cat 6A, etc. constan de ocho hilos dispuestos en 4 pares trenzados. Con Ethernet 10 y 100Base-T, 2 de estos pares se utilizan para enviar información, y se conocen como pares de datos. Los otros dos pares no se utilizan y se denominan pares de reserva (Gigabit Ethernet utiliza los cuatro pares). Dado que las corrientes eléctricas fluyen en bucle, se necesitan dos conductores para suministrar energía a través de un cable. PoE trata cada par como un único conductor y puede utilizar los 2 pares de datos o los 2 pares de reserva para transportar la corriente eléctrica. También puede utilizar los 4 pares simultáneamente.

La alimentación a través de Ethernet se inyecta en el cable a una tensión de entre 44 y 57 voltios de CC, normalmente 48 voltios. Este voltaje permite una transferencia eficaz de la energía a lo largo del cable, pero sigue siendo lo suficientemente bajo como para considerarse seguro para los usuarios. Sin embargo, podría dañar equipos que no hayan sido diseñados para recibir PoE. Por lo tanto, antes de que un conmutador o midspan PoE pueda suministrar alimentación a un equipo PoE, debe realizar un proceso de detección de firmas.

La detección de firmas utiliza un voltaje más bajo para detectar una firma característica de las PD compatibles con IEEE (una resistencia de 25 kohmios). Antes de que los puertos enciendan los dispositivos PoE, el PSE y la PD deben completar un "procedimiento de apretón de manos" (detección, clasificación e irrupción) para garantizar que se ha conectado una PD válida.

El PSE inicia este procedimiento enviando una señal de corriente de detección y calcula la resistencia de detección basándose en la tensión medida. La resistencia de detección se considera válida si cae en el rango de 23,75kΩ a 26,25kΩ.

Tras una detección satisfactoria, el PSE inicia la clasificación enviando una señal de tensión y, al mismo tiempo, el PD retira la resistencia de detección del puerto y presenta la resistencia de clase. Si el PD determina que la señal de clasificación es válida, el PD encenderá el LDO interno que aplica 2,5V a través de la resistencia de clase. El PSE mide la corriente que pasa por la resistencia de clase y reconoce el nivel de clase de la PD.

Finalmente, tras un resultado de clasificación válido (lo que significa que no hay sobrecorriente ni desajuste de clase), el PSE encenderá el puerto y empezará a monitorizar la corriente de irrupción. Al mismo tiempo, la DP toma el control para limitar la corriente de irrupción.

Incluso después de suministrar la alimentación, el PSE sigue supervisando la corriente. Si la corriente es excesiva, si se produce un cortocircuito o si se desenchufa una PD, cortará la alimentación.

Esto significa que no hay ningún problema con la conexión de dispositivos no conformes, como impresoras, faxes o PC: como estos dispositivos no llevan la firma IEEE 802.3af, los puertos desactivarán automáticamente la alimentación. Sin embargo, si está utilizando PoE integrado en un blade de red de 24 puertos, y muchos de los puertos admiten dispositivos no alimentados, podría ser más prudente utilizar un Midspan, y sólo conectar puertos alimentados a los dispositivos que lo necesiten. Esto reducirá el coste total de la instalación.

Descripción general de los estándares PoE

Tanto IEEE 802.3af como 802.3at suministran alimentación a través de dos de los cuatro pares trenzados del cable Ethernet. Este último era compatible con el 802.3af.

Posteriormente, se han desarrollado un par de soluciones no estándar. HD Base-T Alliance introdujo la alimentación a través de HD Base-T ("PoH") en 2010. Esto proporciona vídeo, audio, control, Ethernet a 1000 Mbps y alimentación hasta HD Base-T 4K.

Las distintas clases de sistemas PoE van de la 1 a la 8. Los tipos 1 y 2 (IEEE 803.2af e IEEE 803.2at) incluyen las clases 1 a 4. El Tipo 3 (IEEE 802.3bt) incluye la Clase 5 hasta 40 W y la Clase 6 hasta 51 W en la PD. El Tipo 4 (también IEEE 802.3bt) incluye la Clase 7 hasta 62 W y la Clase 8 hasta 73 W en el PD. Tenga en cuenta que hay diferentes niveles de potencia en el PSE y en el PD. Se presupone cierta pérdida de potencia como resultado de la disipación de calor.

La Organización Internacional de Normalización (ISO) y la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA) están trabajando en la actualización de las normas para admitir PoE de 4 pares de acuerdo con IEEE 802.3bt, con su respectivo Boletín de Servicios Técnicos, TSB-184-A y el Informe Técnico de ISO - ISO/IEC TR 29125. Estos proporcionan directrices de cableado para la transmisión de PoE 802.3bt sobre 4 pares junto con otras aplicaciones.

Estas normas internacionales proporcionan información sobre las condiciones de instalación, directrices sobre los tamaños de los haces de cables para las distintas clasificaciones de cables Ethernet de 4 pares y la potencia máxima permitida en los cables. También describen métodos para ayudar a gestionar el aumento de temperatura dentro de los haces de cables.

En 2015, UL llevó a cabo un estudio para analizar los efectos de niveles de corriente más elevados en los cables de comunicación y la seguridad de su uso. Una observación clave fue que incluso aumentos muy pequeños de la corriente provocaban aumentos significativos de la temperatura medida. Otra observación fue que los cambios en la construcción de los cables tenían un gran impacto en las temperaturas medidas.

A partir de entonces, UL introdujo la Certificación de Potencia Limitada (LP) para indicar que el cable ha sido evaluado para transmitir la corriente marcada en las condiciones de instalación recomendadas, sin afectar a la temperatura nominal del cable. Este marcado es meramente informativo y opcional. El marcado de cable LP es sólo una indicación de que el cable ha sido evaluado por UL para transmitir la corriente marcada sin superar el grado de temperatura del cable.

Mitos y conceptos erróneos sobre PoE

PoE tiene problemas de compatibilidad - En los primeros días de PoE, se emplearon muchos esquemas caseros y propietarios para obtener energía a través de cables de red. Sin embargo, a medida que se ha ido extendiendo la popularidad de PoE, la norma IEEE 803.3af ha obtenido una adopción universal, lo que significa que la compatibilidad entre todos los equipos PoE modernos está garantizada.

PoE requiere conocimientos de electricidad: IEEE 802.3af PoE está diseñado para garantizar un funcionamiento fiable en cualquier configuración que sería posible con Ethernet normal. Todo lo que el usuario tiene que hacer es cablear la red de forma normal y el equipo se encargará de suministrar la alimentación.

PoE requiere un cableado especial - En absoluto, se utiliza el mismo cableado -Cate 5e, Cat 6 y Cat 6A, etc.- y conectores de estilo "RJ45" tanto para las redes de área local normales como para las habilitadas para PoE.

PoE es forzada en los dispositivos - Este error es sorprendentemente común, sin embargo, según el procedimiento de "apretón de manos" descrito anteriormente, el PSE sólo suministrará la cantidad de energía requerida por el PD. Si la PD deja de funcionar por cualquier motivo, el PSE desconectará la alimentación. Es importante recordar que las potencias indicadas por los fabricantes son límites máximos.

Tipos y clases de POE. Categorías de RP

La alimentación a través de Ethernet puede aportar muchas ventajas a una instalación, especialmente con el Tipo 4 / Clase 8, que proporciona hasta 90 W. En estos niveles de potencia más altos, los requisitos de planificación e instalación son más exigentes y complejos y, potencialmente, confusos.

Clases PoE

La alimentación se inyecta en un cable Ethernet a una tensión de entre 44 y 57 voltios de CC. Este voltaje relativamente alto permite una transferencia de energía eficiente a lo largo del cable, mientras que sigue siendo lo suficientemente bajo como para ser considerado seguro para los usuarios. Sin embargo, puede dañar equipos que no hayan sido diseñados para recibir PoE. Por lo tanto, antes de que el PSE proporcione alimentación a un PD, se lleva a cabo una secuencia de negociación/clasificación de alimentación.

Existen 8 Clases PoE, más la Clase 0 (sin clasificar). La Clase refleja el nivel de potencia más bajo que pueden soportar tanto el PSE como el PD, y se determina durante el procedimiento de "handshake" de clasificación.

El objetivo de la negociación PoE, y de todo el sistema de clases, es garantizar que la cantidad de potencia suministrada sea la necesaria. Es un error común en PoE pensar que la alimentación se "empuja" por el cable independientemente del dispositivo o dispositivos que se encuentren en el otro extremo. En realidad, un dispositivo de clase inferior -o incluso un dispositivo sin alimentación- puede conectarse a un PSE con mayor potencial de potencia sin riesgo de sobrealimentación. Cada versión posterior de PoE incorpora las Clases anteriores, de modo que mientras IEEE 802.3af incorpora sólo las Clases 1-3, IEEE 802.3bt (Tipo 4) incorpora las 8.

Tipos de PoE

Los tipos de PoE se basan en las normas que los describen, el número de pares de cables que reciben energía y el voltaje.

Tipo 1 PoE, estandarizado en IEEE 803.2af, suministra energía en dos pares de cables para proporcionar una corriente máxima de 350mA.

El tipo 2, IEEE 803.2at, también utiliza dos pares de cables y proporciona hasta 600 mA / 30 W.

IEEE 802.3bt, que incluye los tipos 3 y 4, permite transportar energía por los cuatro pares de cable de par trenzado, lo que hace posible suministrar hasta 90 W en el PSE (y 71 W en el PD). El Tipo 3 suministra 600 mA y hasta 60 W al PSE, mientras que el Tipo 4 suministra 960 mA y hasta 90 W al PSE, dependiendo de la clase PoE.

Como ya se ha mencionado, los estándares PoE son compatibles con versiones anteriores, por lo que los dispositivos de Tipo 1 o Tipo 2 pueden conectarse a una red PoE de Tipo 4 sin problemas. Sin embargo, es poco probable que un dispositivo de Tipo 4 pueda obtener suficiente energía de una red de Tipo 1 o 2 para funcionar.

Categorías de alimentación remota (RP)

Los tipos y clases PoE existen para garantizar que los componentes de una red PoE puedan negociar, suministrar y recibir la cantidad correcta de energía. Por el contrario, las categorías de alimentación remota (RP) están diseñadas para abordar las prácticas de instalación.

Las tres categorías RP fueron definidas en 2020 por las normas internacionales y europeas (ISO/IEC 14763-2 y EN 50174-2). Las categorías RP se definen en torno a la corriente media servida por el distribuidor. La RP1 cubre las aplicaciones de corriente más baja, en las que la corriente media (media ic) en todos los conductores servidos por el distribuidor no es superior a 212 mA; la RP2 cubre de 212 mA a 500 mA; y, por último, para la categoría RP3, la conexión de un PSE o un PD a un distribuidor no está restringida con el límite de Ic < 500 mA. Pero aún así, se requiere una buena planificación previa, junto con documentación y controles administrativos durante las ampliaciones posteriores del cableado. Por lo tanto, todas las instalaciones PoE de Tipo 4 deben adherirse a RP3 por defecto.

El objetivo de las categorías RP es garantizar que la acumulación de calor de la fuente de alimentación se gestione adecuadamente, en situaciones en las que pueda ser un problema. En las instalaciones de menor potencia, RP1, el riesgo de acumulación de calor es mínimo, por lo que los requisitos de instalación o planificación son mínimos. Por el contrario, las redes RP3 de mayor potencia corren un riesgo mucho mayor de acumulación de calor, lo que debe tenerse en cuenta a la hora de diseñar e implantar la red.

En el caso de las redes de menor potencia, puede argumentarse que trabajar con RP1 o RP2 ahorrará tiempo de planificación y documentación. Sin embargo, aunque esto facilitaría la instalación de la red, supondría un trabajo adicional de administración y documentación durante toda la vida útil de la red. Cada vez que haya que hacer un cambio o una adición, habrá que demostrar que la corriente media no superará los niveles permitidos. Con el RP3, la planificación se incluye en el diseño inicial de la red, lo que da lugar a una arquitectura mucho más fácil de gestionar en el futuro. La conexión de equipos de alimentación remotos en un distribuidor no tiene restricciones, siempre que se respete el límite de ic<500 mA.

Una categoría RP se aplica a todo un haz de cables. Por ejemplo, para mezclar cables que suministran PoE de tipo 1 de 15 W y de tipo 3 de 55 W en el mismo haz, la corriente media del haz en su conjunto determinaría la categoría RP mínima.

Una categoría RP se aplica a todo un haz de cables. Por ejemplo, para mezclar cables que suministran PoE de tipo 1 de 15 W y de tipo 3 de 55 W en el mismo haz, la corriente media del haz en su conjunto determinaría la categoría RP mínima.

Por lo tanto, aunque la instalación inicial sólo estuviera pensada para suministrar PoE de baja potencia, de tipo 1 o 2, puede ser más prudente trabajar para cumplir con la norma RP3. Esto dependerá de los objetivos a largo plazo de la red y, como siempre, los objetivos deben definirse claramente por adelantado.

También se recomienda aplicar una categoría coherente a todos los distribuidores en los que se aplique la alimentación remota.

Asimismo, cuando la especificación de la instalación describa una ampliación del cableado existente, deberá especificarse la categoría RP de la instalación existente.

Por último, es necesario un etiquetado específico: se recomienda disponer de etiquetas tanto en el armario como en los distribuidores (o paneles de conexión).
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