Switch PoE IDS-108HP di Perle Systems sotto esame

Con l'IDS-108HP, Perle Systems ha aggiunto al suo portafoglio uno switch PoE in grado di fornire una potenza PoE di fino a 90 W per porta. Abbiamo esaminato nel dettaglio questo switch compatto, sottoponendolo a un test completo. Pubblicato originariamente da iX.

Di Hubert Sieverding

L'alimentazione tramite PoE (Power over Ethernet) rappresenta davvero la soluzione ideale se un sensore o un punto di accesso WLAN deve essere collocato in un luogo privo di prese di corrente. La tecnologia PoE, infatti, consente di fornire l'alimentazione elettrica tramite il cavo Ethernet (vedi figura).

Per l’alimentazione si utilizzano le coppie libere di conduttori nel cavo Ethernet. In presenza di cavi Gigabit, inoltre, possono essere alimentate anche le linee di trasmissione dei segnali dati. In questo caso, la tensione continua viene accoppiata e disaccoppiata. La tensione di alimentazione standard è di 48 V. A seconda delle specifiche, l'alimentazione del dispositivo può essere compresa tra poco meno di 13 W e, nelle versioni più recenti, 100 W (IEEE 802.3bt-2018, Classe 8+).

Dal momento che gli alimentatori PoE non sanno se il terminale è effettivamente predisposto per PoE, procedere con un’unica applicazione potrebbe provocare danni irreversibili. Per questo motivo l'avvio avviene in più fasi. Durante la fase di rilevamento si verifica che il terminale presenti una resistenza compresa tra 19 e 26 kiloohm. Nella fase successiva, la tensione viene aumentata fino a raggiungere la modalità di alimentazione con una tensione nominale di 48 V.

Per l’alimentazione PoE si possono utilizzare splitter PoE, ossia dispositivi che combinano il segnale Ethernet e la corrente continua a 48 V. Lo svantaggio, in questo caso, consiste nel fatto che è necessario uno splitter per ogni linea di segnale. Se devono essere alimentati molteplici dispositivi PoE, è quindi consigliabile utilizzare uno switch PoE. Abbiamo testato il Perle IDS-108HP, ovvero il modello base della serie 100.

Oltre alle porte menzionate, il corpo compatto (L 44 × H 145 × P 122 mm) dispone di un sistema di fissaggio con guida omega sul lato posteriore, una serie di connessioni per il collegamento all’alimentazione elettrica, indicatori di stato sul lato anteriore e una fila di interruttori DIP sul lato superiore. Il dispositivo viene fornito in una semplice scatola di cartone, senza istruzioni di installazione allegate e senza alimentatore. Questo tipo di confezione rappresenta sicuramente un vantaggio per i clienti che desiderano installare diversi switch, mentre gli altri dovranno ricercare le istruzioni su Internet utilizzando la denominazione ids-100hp.

Una volta studiate le istruzioni di installazione, i nuovi clienti devono cercare un alimentatore adatto. Il modello giusto può essere trovato nello store del fornitore, ma solo dopo aver faticosamente spulciato lunghe tabelle. Dato che lo switch dispone di due connessioni ridondanti, è consigliabile acquistare due alimentatori. A tal proposito, i cavi vanno collegati e non avvitati. Un LED di stato rosso funge da avviso se l’alimentazione è protetta tramite un solo fusibile. Lo switch è dotato anche di un commutatore a relè che apre o chiude un contatto di allarme quando entrambi gli alimentatori non forniscono energia. Il modello testato può essere utilizzato in ambienti interni asciutti entro un intervallo di temperatura compreso tra -40 °C e 70°C.

Lo switch Perle riconosce automaticamente i dispositivi PoE, segnalandolo tramite un LED apposito per ogni porta. Nel nostro ambiente di prova abbiamo accoppiato le porte Gigabit di un server Dell (senza PoE) con tre single-board computer (SBC): due Raspberry Pi e uno StarFive VisionFive 2 con RISC-V. Quest'ultimo dispone di due interfacce Gigabit, una delle quali supporta PoE. In linea di principio, sia i Raspberry che i VisionFive sono dispositivi PoE perfetti, poiché il loro consumo energetico è limitato. Tuttavia, originariamente non sono predisposti per PoE, ma richiedono una scheda aggiuntiva (PoE HAT). A tale scopo, a partire dal Raspberry Pi 3B+ sono disponibili quattro pin di connessione aggiuntivi oltre a quelli GPIO.

Il PoE HAT ha un voltaggio input di 48 V di potenza PoE, mentre la tensione in uscita per la scheda madre è di 5 V. Il computer RISC-V cinese è dotato di una serie di connettori compatibile con Raspberry e può quindi essere utilizzato anche con l'estensione Raspberry.

Purtroppo il Raspberry Pi 3B che abbiamo utilizzato non supportava la tecnologia PoE e quindi è stato alimentato tramite splitter. Questi ultimi sono comunque disponibili in Internet per pochi Euro e trasmettono i segnali dati tramite RJ45 e l'alimentazione tramite Mirco-USB o USB-C. Per quanto riguarda lo switch PoE, non sussiste alcuna differenza tra le due soluzioni. L'alimentatore su guida omega MDR-60-48 da noi utilizzato ha una potenza massima di 60 W ed è quindi perfettamente adatto ai terminali PoE impiegati.

Capacità di trasmissione

La capacità di trasmissione dello switch (da Raspberry Pi 4 a Dell) misurata con iperf3 è di circa 940 Mbit/s, a prescindere dal carico PoE, e corrisponde quindi esattamente alle prestazioni del modello TL-SG116 di TP-Link usato come confronto, uno switch con 16 porte Gigabit che non supporta la tecnologia PoE. Le differenze si notano nel consumo di energia. Quando è inattivo, lo switch Perle assorbe ben 5,6 W; sotto carico di una connessione iperf3, la media è di 6,5 W. Grazie a 2,95 e 3,65 W, in questa specialità lo switch TP-Link ottiene risultati decisamente migliori. Tutte le misure si intendono lorde, ossia includono l'alimentatore che, in aggiunta all'alimentazione a 48 V, potrebbe essere il motivo del consumo energetico quasi doppio dello switch PoE di Perle. Se il Raspberry Pi 4 viene alimentato dallo switch Perle, il consumo medio per il solo traffico di rete con iperf3 sale a 11,5 W. Se si collega il Pi 4 tramite un alimentatore separato (caricatore USB), lo switch e il Raspberry consumano molto meno, ossia neanche 10 W (vedi la tabella “Leistungsaufnahme sbc-bench”, ossia “Potenza assorbita sbc-bench”).

Consumo Energetico – Benchmark SBC

Misurazione	Massima (Watts)	Media (Watts)
Raspi 4 with PoE on Perle Switch	13.13	11.02
Raspi 4 with own power supply on Perle Switch	11.62	9.37

La differenza va attribuita al PoE HAT e aumenta in modo significativo se viene posata una linea Ethernet molto lunga, che comporta perdite conseguenti dovute alla sezione ridotta del cavo. Tale differenza è evidente anche al momento di avviare il sbc-bench, il quale impegna considerevolmente la CPU. Esso, infatti, sfrutta al massimo i core per un lungo periodo di tempo, senza però usare la rete. In questo caso, lo switch Perle PoE e il Raspberry Pi 4 alimentato tramite PoE richiedono insieme un massimo di 13 W. Se per il Raspi 4 si utilizza un alimentatore USB esterno, il consumo energetico di entrambi i dispositivi è di 11,6 W (vedi la tabella “Leistungsaufnahme iperf3-Benchmark”, ossia “Potenza assorbita iperf3 benchmark”). Poiché di solito i tipici terminali PoE funzionano in modo continuo, il consumo dovuto al PoE cresce corrispondentemente all’aumento del numero di dispositivi.

Benchmark iPerf3 sul Consumo Energetico

Benchmark	Da... A...	Misurazione	Massima (Watts)	Media (Watts)
Idle	--	Perle Switch	--	5.60
Idle	--	TP-Link Switch	--	2.95
IPerf3	Raspi 4 PoE – Dell Server	Perle Switch	11.95	11.58
IPerf3	Raspi 4 – Dell Server	Perle Switch, Raspi 4 with own power supply	10.14	9.96
IPerf3	Raspi 4 – Dell Server	Perle Switch	6.68	6.54
IPerf3	Raspi 4 – Dell Server	TP-Link Switch	3.72	3.65

Lo switch PoE di Perle è progettato per un funzionamento continuo e affidabile. Non è esemplare solo l'alimentazione ridondante tramite due alimentatori. Anche la gestione degli allarmi realizzata tramite relè in caso di guasto della ridondanza rappresenta una soluzione funzionale. A questo scopo, nella serie di connessioni per l’alimentazione sono disponibili due prese che fungono a scelta da apertura o da chiusura. Perle offre un circuito watchdog per quei terminali PoE che inviano segnali attraverso il cavo Ethernet a intervalli regolari (ad esempio sensori o telecamere di sorveglianza). Le porte da monitorare possono essere selezionate tramite gli interruttori DIP posti sul lato superiore.

Se per 30 secondi consecutivi non si verifica traffico di rete attraverso una delle porte, lo switch interrompe brevemente l'alimentazione PoE, facendo così riavviare il terminale. Per garantire che il sistema operativo si avvii correttamente, il primo controllo viene effettuato dopo 10 o dopo 5 minuti, configurabili tramite l'interruttore DIP. Il retrigger durante il monitoraggio di 30 secondi avviene per ogni porta. Dopo la riconfigurazione, è importante riavviare lo switch.

Questa funzione è perfetta per un SBC come il Raspberry Pi, in quanto un riavvio dell'hardware può essere effettuato solo scollegando l'alimentazione elettrica. A prima vista, la procedura appare poco pratica. Tuttavia, l’alternativa, ovvero il comando da remoto dell’alimentazione PoE, richiede sia uno switch gestito che un hardware di monitoraggio aggiuntivo.

Nel nostro test abbiamo verificato il principio di funzionamento con una connessione WLAN aggiuntiva per il terminale. Lo switch effettua il retrigger finché i dati fluiscono attraverso il cavo Ethernet. Se invece non vi è passaggio di dati, il sistema si riavvia ciclicamente al massimo dopo dieci minuti e mezzo. È quindi consigliabile monitorare solo le utenze PoE che inviano regolarmente dati, come sensori o telecamere.

Conclusione

Con l'IDS-108HP, Perle Systems offre uno switch PoE resistente e affidabile. Tuttavia, a seconda degli alimentatori utilizzati e a causa dell'alimentazione a 48 V. Il consumo energetico è notevolmente superiore a quello di switch analoghi.

Dati e prezzi

Perle IDS-108HP: switch PoE compatto con 8 porte e corpo in metallo certificato IP30 o IP40 senza ventola

Dotazione: 8 × porte 10/100/1000BASE-TX, watchdog PoE, sistema di fissaggio per guida DIN standard da 35 mm conforme a DIN EN 60175

Potenza PoE: 90 W per porta, 270 W di bilancio di potenza

Alimentazione elettrica: Doppia alimentazione elettrica tramite alimentatore esterno

URL: https://www.perlesystems.it/products/switches/ids-108hp-8-port-unmanaged-industrial-poe-switch.shtml

Prezzo: IDS-108HP (IP30, da −10 °C a 60 °C): 526 €; IDS-108HP-XT (IP40, da −40 °C a 75 °C): 568 €

VALUTAZIONE

alimentazione elettrica ridondante con cavi collegati

fino a 90 W di potenza PoE per porta con un bilancio di potenza di 270 W

circuito watchdog commutabile per porta

non sono incluse né le istruzioni per l'installazione né l'alimentatore

interruttore DIP per watchdog accessibile solo dall'alto; sfavorevole per l'installazione in un quadro elettrico ad armadio

HUBERT SIEVERDING

È un autore freelance che precedentemente ha lavorato a lungo nell’industria automobilistica.

*Un PoE HAT (“hardware attached on top”) è un accessorio di Raspberry Pi.