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

PSE e PD: qual è la differenza

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 (CAT3 e superiori). Dal 2003, le norme PoE (IEEE 802.3af) e PoE+ (IEEE 802.3at) sono state efficacemente utilizzate per alimentare e collegare i dispositivi di rete che richiedono tensione fino a 30 Watt. Attenendosi a queste norme, le aziende generalmente collocavano le apparecchiature in luoghi difficili da raggiungere o che richiedevano costi elevati per l'installazione di sistemi di alimentazione CA separati, quali soffitto, pareti e chioschi.

Tuttavia, per l'alimentazione PoE oltre i 30 Watt, i fornitori hanno sviluppato i propri sistemi proprietari e non interoperativi (UPoE, 4PPoE, PoE++, UltraPoE, PoE a 4 coppie, ecc.), rendendo così difficile l'implementazione di soluzioni con prodotti di produttori diversi. Con la convalida nel 2018 della norma PoE ad alta potenza (Hi-PoE) IEEE 802.3bt, in grado di fornire 100 W su ogni porta, nasce l'allineamento dei fornitori di Hi-PoE, eliminando i problemi di compatibilità tra i diversi prodotti. La norma Hi-PoE è compatibile con le versioni delle norme PoE e PoE+ preesistenti e consente di ampliare l'adozione di prodotti PoE standard e di aumentare la richiesta di prodotti alimentati tramite PoE. Le differenze tra le norme PoE IEEE sono:

IEEE PoE Specifications for Cat5e @100m
Standard / Type 802.3af
Type 1
802.3at
Type 2
802.3bt
Type 3
802.3bt
Type 4
Name / Year PoE / 2003 PoE+ / 2009 Hi-PoE / 2018 Hi-PoE / 2018
PSE Input Voltage (Min) 44V/50V 50V 52V
Supported PD Class 1 2 3 4 5 6 7 8
PSE Output Power to Single-Signature PD 4W 6.7W 14W 30W 45W 60W 75W 90W - 100W
Single-Signature PD Input Power (Min) 3.84W 6.49W 13W 25.5W 40W 51W 62W 71.3W
PSE Output Power to Dual-Signature PD (per pairset) 4W 6.7W 14W 30W 45W -- -- --
Dual-Signature PD Input Power (pairset / total) 3.84W /
7.68W
6.49W /
12.98W
13W /
26W
25.5W /
51W
35.6W /
71.2W
-- -- --
Ethernet Pairs 2-Pair 2-Pair or
4-Pair
4-Pair

In risposta alla richiesta di energia del mercato IoT in costante espansione, grazie all'introduzione della norma IEEE 802.3bt, la tecnologia PoE è in grado di supportare fino a 100 W di potenza sugli apparecchi di alimentazione elettrica (Power Source Equipment, PSE). Tra le applicazioni ad alta potenza che potrebbero trarre vantaggio dalla norma Hi-PoE:

  1. Infrastruttura per edifici e smart city (ovvero illuminazione a LED)
  2. Sistemi di vendita al dettaglio POS, telefoni VoIP e firma digitale
  3. Dispositivi di rete ad alte prestazioni (come access point wireless (WAP) che supportano IEEE 802.11ac e 802.11ax, torrette IP, TV e monitor)
  4. Videocamere di sorveglianza ad alta definizione con funzioni di panoramica-inclinazione-zoom, con riscaldatori per ambienti difficili
  5. Reti industriali e per l'assistenza sanitaria
  6. Vendita al dettaglio (ovvero POS, distributori automatici)

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

PSE e PD: qual è la differenza

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 DC. Un PSE PoE+ offre invece fino a 30 watt di potenza a 48 V DC. Un dispositivo PSE Hi-PoE eroga al massimo 100 Watt di potenza. Gli standard IEEE richiedono quattro doppini. Il cavo CAT5 dispone di quattro doppini intrecciati, ma solo due delle coppie sono utilizzate per i dati. Le specifiche consentono di utilizzare per l'alimentazione le coppie residue o le coppie dati.

Nota tecnica sullo sfondo PoE

Come funziona PoE?

L'alimentazione viene "iniettata" nel cablaggio sul lato dell'armadio. Questo può essere fatto tramite switch LAN / WAN "end-span" che incorporano circuiti di alimentazione. In alternativa, se non si desidera sostituire gli switch LAN esistenti o solo per alimentare alcuni segmenti, è possibile collegare i pannelli di permutazione di alimentazione "mid-span" o gli iniettori tra lo switch e il dispositivo alimentato (PD). I PD finali devono supportare PoE. Molti switch PoE sono anche in grado di gestire l'alimentazione in modo tale che i dispositivi PoE ad esso collegati possano effettivamente essere alimentati. Questo è l'ideale per le applicazioni di gestione remota in cui potrebbe essere necessario riattivare le apparecchiature IT come server e router per il ripristino.

Quando un Powered Device (PD) 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 PoE IEEE 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 PoE IEEE 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 100 watt.

PD a firma singola e doppia firma

802.3bt ha introdotto due nuove topologie PD: single-signature e dual-signature. I PD a firma singola condividono la stessa firma di rilevamento, la firma di classificazione e mantengono la firma di alimentazione tra entrambi i set di coppie. Questo di solito è usato con applicazioni a carico singolo. Le PD a doppia firma dispongono di firme di rilevamento indipendenti, firme di classificazione e mantengono le firme di alimentazione su ciascun set di coppie. Questo è l'ideale per applicazioni multi-carico, come telecamere di sorveglianza con un riscaldatore. Oggi, l'implementazione di PD a doppia firma consente di consegnare 51 W al PD. Tuttavia, è probabile che le distribuzioni PD più recenti utilizzino PD a firma singola per risparmiare sul costo complessivo del prodotto e sfruttare la maggiore disponibilità di potenza di 71 W. Sarà importante determinare se il PSE supporta PD a firma singola, PD a doppia firma o entrambi quando si pianifica una distribuzione. Un PSE che supporta entrambi non dovrà essere sostituito in quanto i PD vengono aggiornati.

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 andare da un armadio dati esistente a un'area con accesso all'alimentazione. I Convertitori di Media PoE possono essere alimentati con corrente AC o DC . Il Convertitore di Media è collegato all'alimentatore e al cavo in fibra. La rete Ethernet in rame (UTP o STP) può essere prolungata di altri 100 metri verso l'unità PD. Il Convertitore di Media PoE converte i dati da fibra a rame, aggiunge potenza e li trasmette all'unità PD.

Se volete ampliare i servizi Ethernet e andare oltre il limite generale dei 100 metri dello standard IEEE 802.3 e se un nuovo cablaggio in fibra è troppo costoso, gli Estensori Ethernet sono la soluzione perfetta. Gli Estensori Ethernet Perle estendono in modo trasparente i collegamenti 10/100/1000 Ethernet su cablaggi di rame. Utilizzate un doppino telefonico (CAT5/6/7), un cavo coassiale o un cablaggio di rame esistente già in uso nei circuiti di allarme, in circuiti E1/T1, RS-232, RS-422, RS-485 e applicazioni CCTV e CATV. Gli Estensori Ethernet PoE possono funzionare come un PD o un PSE.

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.

Prodotti PoE Perle

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