¿Cómo funcionan los conmutadores PoE?

PoE, también conocido como Power over Ethernet o Active Ethernet, es una tecnología que transmite simultáneamente datos y energía a través de redes Ethernet 10BASE-T, 100BASE-TX y 1000BASE-T, con una distancia de suministro de energía confiable de hasta 100 metros. Esto permite el suministro de energía centralizado remoto a dispositivos como cámaras IP, puntos de acceso inalámbrico (AP) y terminales de adquisición de datos en entornos industriales. Para estos dispositivos que requieren energía, no es necesario considerar su propio cableado de alimentación; La alimentación se suministra simplemente conectando un cable Ethernet.

Componentes del sistema PoE

Según el estándar IEEE 802.3af, un sistema PoE completo incluye dos tipos de dispositivos: equipo de suministro de energía (PSE) y dispositivo alimentado (PD).

Los PSE se utilizan principalmente para suministrar energía a otros dispositivos. Se pueden dividir en dos tipos: Midspan (la funcionalidad PoE es externa al conmutador) y Endpoint (la funcionalidad PoE está integrada en el conmutador). Los ejemplos incluyen conmutadores Ethernet, enrutadores y otros dispositivos de conmutación de red. Un dispositivo alimentado (PD) es un dispositivo que se puede alimentar a través de un cable de red, como una cámara IP o un punto de acceso inalámbrico (AP).

El principio de funcionamiento de un conmutador PoE

Además de las capacidades de transmisión de datos de un conmutador estándar, un conmutador PoE también puede proporcionar alimentación de CC a dispositivos finales a través del mismo cable Ethernet.

La tecnología PoE se basa principalmente en dos componentes clave:

Equipo de suministro de energía (PSE): en este caso, este es el conmutador PoE.

Dispositivo alimentado (PD): este es un dispositivo que requiere energía a través de un cable de red, como un teléfono IP, un punto de acceso inalámbrico (AP) o una cámara IP.

Su principio de funcionamiento se puede dividir en las siguientes tres etapas principales:

1. Detección

Antes de que comience el suministro de energía, el conmutador PoE (PSE) primero debe determinar si el dispositivo conectado al puerto es un dispositivo alimentado por PoE (PD). Este proceso es crucial, ya que protege los dispositivos que no son PoE o los puertos de conmutadores normales de los daños causados ​​por el alto voltaje.

Detección: el conmutador aplica un pequeño voltaje de detección (normalmente entre 2,8 V y 10 V) al puerto del cable de red conectado.

Juicio: si detecta la firma de resistencia característica (normalmente 25 kΩ) de un dispositivo PD compatible con PoE, el conmutador sabe que es un dispositivo que puede recibir alimentación. Si no detecta esta resistencia, el interruptor solo realizará una transmisión de datos normal y no proporcionará energía.

2. Clasificación

Después de confirmar que es un dispositivo PD, el PSE debe determinar el nivel de energía requerido por el dispositivo PD. Esto garantiza que el interruptor solo proporcione la energía que el dispositivo necesita, optimizando así el uso de energía y administrando el presupuesto general de energía.

Pasos: El interruptor aplica un voltaje ligeramente más alto y mide la corriente extraída por el dispositivo PD de ese voltaje.

Determinación: Según el valor actual, el dispositivo PD se 'clasifica' en diferentes clases de potencia (por ejemplo, Clase 1 a Clase 8). Por ejemplo, una cámara IP de Clase 4 puede requerir hasta 25,5 W de potencia.

Versión: Diferentes estándares PoE (p. ej., PoE, PoE+, UPoE) corresponden a diferentes potencias máximas.

3. Alimentación y monitoreo: Después de la detección y clasificación, el PSE comienza a suministrar al dispositivo PD voltaje total (44 V a 57 V CC para PoE estándar) y la energía correspondiente.

Alimentación: la alimentación de CC se transmite al dispositivo PD a través de dos o los cuatro pares de cables del cable Ethernet.

Par de repuesto: La energía se suministra utilizando el par de cables que no se usa para la transmisión de datos (aplicable a 10/100BASE-T).

Par de datos: la energía se suministra mediante el par de cables utilizado para la transmisión de datos (también llamado Phantom Power, aplicable a todas las velocidades).

Datos: Mientras tanto, los paquetes de datos continúan transmitiéndose por el cable Ethernet a velocidad normal; los dos procesos no interfieren entre sí.

Monitoreo: El interruptor monitorea continuamente el estado del suministro de energía. Si un dispositivo PD se desconecta o experimenta una sobrecorriente, un cortocircuito u otra situación anormal, el interruptor cortará la energía inmediatamente para proteger el dispositivo y la red.

Ventajas clave de PoE:

• Cableado simplificado: No se necesitan cables de alimentación separados para los dispositivos terminales; un solo cable de red puede manejar tanto datos como suministro de energía.

• Implementación flexible: los dispositivos se pueden instalar en paredes, techos u otros lugares sin tomas de corriente.

• Gestión centralizada: el suministro de energía está centralizado en el conmutador, lo que facilita la gestión de energía y la resolución de problemas.