Como funcionam os switches PoE?

PoE, também conhecido como Power over Ethernet ou Active Ethernet, é uma tecnologia que transmite dados e energia simultaneamente em redes Ethernet 10BASE-T, 100BASE-TX e 1000BASE-T, com uma distância confiável de fonte de alimentação de até 100 metros. Isso permite o fornecimento de energia remoto e centralizado para dispositivos como câmeras IP, pontos de acesso sem fio (APs) e terminais de aquisição de dados em ambientes industriais. Para estes dispositivos que necessitam de energia, não há necessidade de considerar o seu próprio cabeamento de fonte de alimentação; a energia é fornecida simplesmente conectando um cabo Ethernet.

Componentes do sistema PoE

De acordo com o padrão IEEE 802.3af, um sistema PoE completo inclui dois tipos de dispositivos: Power-sourcing Equipment (PSE) e Powered Device (PD).

Os PSEs são usados ​​principalmente para fornecer energia a outros dispositivos. Eles podem ser divididos em dois tipos: Midspan (a funcionalidade PoE é externa ao switch) e Endpoint (a funcionalidade PoE é integrada ao switch). Os exemplos incluem switches Ethernet, roteadores e outros dispositivos de comutação de rede. Um dispositivo alimentado (PD) é um dispositivo que pode ser alimentado por meio de um cabo de rede, como uma câmera IP ou um ponto de acesso sem fio (AP).

O princípio de funcionamento de um switch PoE

Além dos recursos de transmissão de dados de um switch padrão, um switch PoE também pode fornecer energia CC para dispositivos finais por meio do mesmo cabo Ethernet.

A tecnologia PoE depende principalmente de dois componentes principais:

Equipamento de fonte de energia (PSE): Neste caso, este é o switch PoE.

Dispositivo alimentado (PD): Este é um dispositivo que requer energia através de um cabo de rede, como um telefone IP, um ponto de acesso sem fio (AP) ou uma câmera IP.

Seu princípio de funcionamento pode ser dividido nas seguintes três etapas principais:

1. Detecção

Antes de iniciar a fonte de alimentação, o switch PoE (PSE) deve primeiro determinar se o dispositivo conectado à porta é um dispositivo alimentado por PoE (PD). Este processo é crucial, pois protege dispositivos não PoE ou portas de switch comuns contra danos causados ​​por alta tensão.

Detecção: O switch aplica uma pequena tensão de detecção (normalmente entre 2,8 V e 10 V) à porta do cabo de rede conectado.

Julgamento: Se detectar a assinatura de resistência característica (normalmente 25 kΩ) de um dispositivo PD compatível com PoE, o switch sabe que é um dispositivo que pode ser alimentado. Se não detectar esta resistência, o switch realizará apenas a transmissão normal de dados e não fornecerá energia.

2. Classificação

Após confirmar que se trata de um dispositivo PD, o PSE precisa determinar o nível de potência exigido pelo dispositivo PD. Isso garante que o switch forneça apenas a energia necessária ao dispositivo, otimizando assim o uso de energia e gerenciando o orçamento geral de energia.

Etapas: A chave aplica uma tensão ligeiramente mais alta e mede a corrente consumida pelo dispositivo PD dessa tensão.

Determinação: Com base no valor da corrente, o dispositivo PD é “classificado” em diferentes classes de potência (por exemplo, Classe 1 a Classe 8). Por exemplo, uma câmera IP Classe 4 pode exigir até 25,5 W de potência.

Versão: Diferentes padrões PoE (por exemplo, PoE, PoE+, UPoE) correspondem a diferentes classificações de potência máxima.

3. Alimentação e monitoramento: Após detecção e classificação, o PSE começa a fornecer tensão total ao dispositivo PD (44 V a 57 V CC para PoE padrão) e energia correspondente.

Alimentação: A energia CC é transmitida ao dispositivo PD através de dois ou todos os quatro pares de fios no cabo Ethernet.

Par sobressalente: A alimentação é fornecida usando o par de fios não usado para transmissão de dados (aplicável a 10/100BASE-T).

Par de Dados: A alimentação é fornecida através do par de fios utilizado para transmissão de dados (também chamado de Phantom Power, aplicável a todas as velocidades).

Dados: Enquanto isso, os pacotes de dados continuam a ser transmitidos no cabo Ethernet em velocidade normal; os dois processos não interferem um no outro.

Monitoramento: O switch monitora continuamente o status da fonte de alimentação. Se um dispositivo PD se desconectar ou sofrer sobrecorrente, curto-circuito ou outra situação anormal, o switch cortará imediatamente a energia para proteger o dispositivo e a rede.

Principais vantagens do PoE:

• Cabeamento Simplificado: Não são necessários cabos de alimentação separados para dispositivos terminais; um único cabo de rede pode lidar com dados e fonte de alimentação.

• Implantação flexível: os dispositivos podem ser instalados em paredes, tetos ou outros locais sem tomadas elétricas.

• Gerenciamento Centralizado: A fonte de alimentação é centralizada no switch, facilitando o gerenciamento de energia e a solução de problemas.