Nota tecnica Perle Systems

Informazioni di background sulla tecnologia Power Over Ethernet (PoE & PoE+)

Device Servers PoE & Media Converters PoE

Basata su un principio simile a quello che alimenta gli apparecchi telefonici domestici tramite il doppino di trasmissione del segnale telefonico, la tecnologia PoE fornisce corrente CC tramite cavi Ethernet standard (CAT5 e superiori). Questa tecnologia fornisce una potenza sufficiente per alimentare un numero sempre crescente di dispositivi di uso comune, nonché di apparecchiature informatiche.  Tali dispositivi includono telefoni VoIP, videocamere di sicurezza, punti di accesso wireless, terminali POS remoti e device server.

La tecnologia Power over Ethernet (PoE) è stata introdotta diversi anni fa con implementazioni proprietarie (che spesso non consentivano l'interoperabilità) di vari produttori per  alimentare diversi tipi di dispositivi. Nel giugno del 2003, l'IEEE ha ratificato lo standard Power over Ethernet 802.3af, che a sua volta ha stimolato l'introduzione di prodotti compatibili. Nel 2009, l'IEEE ha ratificato lo standard PoE 802.3at, più comunemente conosciuto come PoE+.  Grazie a questi standard, le aziende sono in grado di implementare apparecchiature in luoghi dove è difficile o troppo costoso installare un sistema di alimentazione CA separato quali soffitti, pareti e chioschi.

La tecnologia PoE, talvolta denominata anche "alimentazione in linea", consente di ridurre sensibilmente il numero di cavi necessari per installare una rete. Tra gli altri vantaggi vi sono una maggiore flessibilità nella scelta della posizione delle apparecchiature installate, una riduzione dei tempi morti e costi di cablaggio e alimentazione contenuti.

I tipi di dispositivi utilizzati in ambienti PoE sono sostanzialmente due, il Power Source Equipment (PSE) e il Powered Device (PD). Il PSE fornisce l'alimentazione, mentre il PD la riceve.  Un PSE PoE è in grado di fornire fino a 15,4 watt di potenza a 48 V CC.  Un PSE PoE+ offre invece fino a 30 watt di potenza a 48 V CC.  Un PD ha in genere requisiti minimi di alimentazione in ingresso di 12,95 watt  e ciò spiega il deterioramento della potenza di alimentazione trasmessa via cavo.  Lo standard 802.3af richiede quattro coppie di cavi. Il cavo CAT5 presenta quattro doppini ritorti, tuttavia, solo due dei doppini sono utilizzati per la trasmissione di dati. La specifica 802.3af consente l'impiego sia dei doppini rimanenti che dei doppini destinati ai dati per la trasmissione della corrente di alimentazione.

L'alimentazione viene "iniettata" nei cavi dal lato del closet. Per farlo, è possibile utilizzare switch LAN/WAN di tipo endspan che incorporano il circuito di alimentazione. In alternativa, se non volete sostituire gli switch LAN esistenti o se desiderate alimentare solo alcuni segmenti della rete, è possibile collegare Power Patch Panel o iniettori "Midspan" tra lo switch e il powered device (PD). I dispositivi (alimentati) terminali devono supportare la tecnologia PoE. Molti switch abilitati per PoE hanno anche funzionalità di gestione dell'alimentazione, per consentire ai dispositivi PoE collegati di essere effettivamente attivati. Questa soluzione è ideale per applicazioni di gestione remota in cui le apparecchiature IT, ovvero server e router, possono aver bisogno di essere attivate per operazioni di ripristino.

Quando un Powered Device (PD) 802.3af (PoE) viene attivato, informa lo switch Ethernet endspan o midspan, mediante uno scambio di informazioni, che è in grado di ricevere alimentazione mediante il cavo Ethernet. Un PD completamente compatibile con 802.3af è in grado di ricevere alimentazione attraverso linee dati o pin inutilizzati dell'interfaccia Ethernet. In questo ambito, gli amministratori di rete devono andare molto cauti, in quanto alcuni PD dichiarati compatibili con la specifica 803.2af si limitano in realtà a utilizzare sorgenti di alimentazione Midspan che impiegano solo i doppini non utilizzati per la trasmissione dei dati.  Gli iniettori Midspan non verificano sempre se il dispositivo terminale che alimentano è un PD e, di conseguenza, potrebbe danneggiare i dispositivi non-PD della rete.

Per proteggersi dai picchi di corrente in ingresso che possono verificarsi durante l'attivazione, è importante che i PD dispongano di dispositivo di protezione dalla corrente in ingresso. Grazie a questo sistema di protezione, il PD si avvia con una fase a basso assorbimento di potenza per proteggere il dispositivo che fornisce l'alimentazione (PSE) e passa quindi a una fase di assorbimento elevato che gli consente di ottenere la potenza necessaria al funzionamento fino a un massimo di 12,95 watt.

Oltre la soglia dei 100 metri

Per i dispositivi remoti che devono ricevere sia alimentazione che dati e che si trovano oltre la portata massima dei 100 metri del rame, gli amministratori di rete hanno a disposizione diverse opzioni:  possono inserire un data closet remoto, utilizzare LAN extender per la conversione da Ethernet a DSL, impiegare convertitori da UTP a coax o installare la tecnologia wireless.  O ancora, possono sfruttare i vantaggi dei cavi in fibra ottica per ampliare la portata della rete. 

La fibra ottica è in grado di aumentare l'estensione della rete fino a 160 km per link, senza i problemi di deterioramento dei dati sulla lunga distanza normalmente associati al cablaggio in rame. I LAN extender possono aumentare l'estensione della rete fino a 10 km, tuttavia, oltre i 9,9 km la velocità di trasmissione dei dati cala sensibilmente.  Da 100 Mbps, la velocità di trasmissione può rallentare fino a 2,3 Mbps. Inoltre, il cablaggio in fibra offre anche una serie di vantaggi in termini di sicurezza. Non genera emissioni elettromagnetiche ed è estremamente difficile da violare. Infine, poiché non è suscettibile a interferenze elettriche o alla perdita di dati in seguito a sbalzi di temperatura o condizioni atmosferiche, la rete in fibra si rivela anche estremamente affidabile.

La fibra può essere implementata da un data closet esistente a un'area con accesso all'alimentazione.  Un media converter PoE, alimentato a 48 V CC oppure con tensione standard da 100-240 V CA, viene collegato all'alimentazione elettrica e al cavo in fibra.  L'estensione della rete Ethernet in rame (su cavo UTP o STP) può così essere aumentata di altri 100 metri verso il PD. Il media converter PoE provvede alla conversione dei dati dalla fibra al rame, integrando l'alimentazione da trasmettere al PD.

In sintesi, i vantaggi della tecnologia PoE sono i seguenti:

• Necessità di un solo set di cavi per collegare le apparecchiature Ethernet, per una maggiore semplicità di installazione e un ingombro ridotto.
• Nessuna necessità di rivolgersi a elettricisti per l'installazione, riducendo sia i costi che i tempi.
• Possibilità di spostare facilmente le apparecchiature ovunque sia possibile portare un cavo di rete LAN, per causare disservizi minimi sul luogo di lavoro.
• Maggiore sicurezza, in quanto la tensione di rete non entra in gioco.
• Possibilità di garantire l'alimentazione delle apparecchiature mediante un dispositivo UPS anche in caso di assenza di alimentazione di rete.
• Le apparecchiature possono essere disattivate o ripristinate in remoto, senza necessità di pulsanti di ripristino o interruttori di alimentazione.

Ulteriori informazioni sui Device Server IOLAN PoE di Perle – PD’s

Ulteriori informazioni sui Media Converter PoE di Perle – PSE’s