Ovviamente, questa corrente è separata dal segnale dati: nessuna delle due interferisce con l'altra. Il PSE introduce la corrente nel cavo, tramite un interruttore, detto anche terminale, oppure tramite un punto intermedio, se si trova in un punto diverso dall'estremità del cavo. All'altra estremità, i dispositivi alimentati (PD) consumeranno energia.
I cavi di rete come Cat 5e, Cat 6, Cat 6A, ecc., sono costituiti da otto fili disposti in quattro coppie intrecciate. Con Ethernet 10 e 100Base-T, due di queste coppie vengono utilizzate per trasmettere dati e sono note come coppie dati. Le altre due coppie non vengono utilizzate e sono chiamate coppie di riserva (Gigabit Ethernet utilizza tutte e quattro le coppie). Poiché le correnti elettriche scorrono in un circuito chiuso, sono necessari due conduttori per alimentare un cavo. Il PoE (Power over Ethernet) tratta ciascuna coppia come un singolo conduttore e può utilizzare le due coppie dati o le due coppie di riserva per trasportare la corrente elettrica. Può anche utilizzare tutte e quattro le coppie contemporaneamente.
L'alimentazione tramite Ethernet (PoE) viene iniettata nel cavo a una tensione compresa tra 44 e 57 volt CC, tipicamente 48 volt. Questa tensione consente un trasferimento di energia efficiente lungo il cavo, rimanendo al contempo sufficientemente bassa da essere considerata sicura per gli utenti. Tuttavia, potrebbe danneggiare apparecchiature non progettate per ricevere PoE. Pertanto, prima che uno switch o un midspan PoE possa alimentare apparecchiature PoE, deve eseguire un processo di rilevamento della firma.
Il rilevamento della firma utilizza una tensione inferiore per rilevare una firma caratteristica dei PD conformi allo standard IEEE (una resistenza di 25 kΩ). Prima che le porte alimentino i dispositivi PoE, il PSE e il PD devono completare una "procedura di handshake" (rilevamento, classificazione e breakout) per garantire che sia collegato un PD valido.
Il PSE avvia questa procedura inviando un segnale di corrente di rilevamento e calcola la resistenza di rilevamento in base alla tensione misurata. La resistenza di rilevamento è considerata valida se rientra nell'intervallo compreso tra 23,75 kΩ e 26,25 kΩ.
Dopo il rilevamento positivo, il PSE avvia la classificazione inviando un segnale di tensione. Contemporaneamente, il PD rimuove la resistenza di rilevamento dalla porta e presenta la resistenza di classe. Se il PD determina che il segnale di classificazione è valido, attiva il regolatore LDO interno, che applica 2,5 V ai capi della resistenza di classe. Il PSE misura la corrente che attraversa la resistenza di classe e riconosce il livello di classe del PD.
Infine, dopo un risultato di classificazione valido (ovvero, in assenza di sovracorrente o di mancata corrispondenza di classe), il PSE alimenterà la porta e inizierà a monitorare la corrente di spunto. Contemporaneamente, il DP prenderà il controllo per limitare la corrente di spunto.
Anche dopo l'alimentazione, il PSE continua a monitorare la corrente. Se la corrente è eccessiva, se si verifica un cortocircuito o se un PD viene scollegato, interromperà l'alimentazione.
Ciò significa che non ci sono problemi a collegare dispositivi non conformi, come stampanti, fax o PC: poiché questi dispositivi non sono dotati della firma IEEE 802.3af, le porte disabiliteranno automaticamente l'alimentazione. Tuttavia, se si utilizza il PoE integrato su uno switch di rete a 24 porte e molte di queste supportano dispositivi non alimentati, potrebbe essere più opportuno utilizzare un midspan e collegare le porte alimentate solo ai dispositivi che ne hanno bisogno. Questo ridurrà il costo complessivo dell'installazione.
Panoramica degli standard PoE
Sia lo standard IEEE 802.3af che l'802.3at forniscono alimentazione attraverso due delle quattro coppie intrecciate del cavo Ethernet. Quest'ultimo era retrocompatibile con l'802.3af.
Successivamente, sono state sviluppate alcune soluzioni non standard. L'HD Base-T Alliance ha introdotto Power over HD Base-T ("PoH") nel 2010. Questa tecnologia fornisce video, audio, controllo, Ethernet a 1000 Mbps e alimentazione fino a HD Base-T 4K.
Le diverse classi di sistema PoE vanno da 1 a 8. I tipi 1 e 2 (IEEE 803.2af e IEEE 803.2at) includono le classi da 1 a 4. Il tipo 3 (IEEE 802.3bt) include la classe 5 fino a 40 W e la classe 6 fino a 51 W al PD. Il tipo 4 (anch'esso IEEE 802.3bt) include la classe 7 fino a 62 W e la classe 8 fino a 73 W al PD. Si noti che esistono diversi livelli di potenza al PSE e al PD. È prevista una certa perdita di potenza a causa della dissipazione del calore.
L'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) e la Telecommunications Industry Association (TIA) stanno lavorando all'aggiornamento degli standard per supportare il PoE a 4 coppie in conformità con lo standard IEEE 802.3bt, tramite i rispettivi bollettini di servizi tecnici TSB-184-A e rapporto tecnico ISO - ISO/IEC TR 29125. Questi documenti forniscono linee guida per il cablaggio della trasmissione PoE 802.3bt su 4 coppie, oltre ad altre applicazioni.
Questi standard internazionali forniscono informazioni sulle condizioni di installazione, linee guida sulle dimensioni dei fasci di cavi per diverse classificazioni di cavi Ethernet a 4 coppie e sulla potenza massima consentita nei cavi. Descrivono inoltre metodi per gestire l'aumento di temperatura all'interno dei fasci di cavi.
Nel 2015, UL ha condotto uno studio per analizzare gli effetti di livelli di corrente più elevati nei cavi di comunicazione e la loro sicurezza. Un risultato chiave è stato che anche piccoli aumenti di corrente hanno comportato aumenti significativi della temperatura misurata. Un altro risultato è stato che le modifiche alla costruzione del cavo hanno avuto un impatto importante sulle temperature misurate.
Da allora, UL ha introdotto la certificazione Limited Power (LP) per indicare che il cavo è stato valutato per trasportare la corrente indicata nelle condizioni di installazione raccomandate, senza compromettere la sua temperatura nominale. Questa marcatura è puramente informativa e facoltativa. La marcatura LP indica semplicemente che il cavo è stato valutato da UL per trasportare la corrente indicata senza superare la sua temperatura nominale.
Miti e idee sbagliate su PoE
Il PoE presenta problemi di compatibilità : agli albori del PoE, molti sistemi fai-da-te e domestici venivano utilizzati per ottenere alimentazione tramite cavi di rete. Tuttavia, con la crescente popolarità del PoE, lo standard IEEE 803.3af ha raggiunto un'adozione universale, garantendo la compatibilità tra tutte le moderne apparecchiature PoE.
Il PoE richiede conoscenze di elettronica: lo standard IEEE 802.3af PoE è progettato per garantire un funzionamento affidabile in qualsiasi configurazione possibile con Ethernet standard. Tutto ciò che l'utente deve fare è cablare la rete come di consueto e l'apparecchiatura gestirà l'alimentazione.
Il PoE richiede cavi speciali ? - Assolutamente no, gli stessi cavi (Cat 5e, Cat 6, Cat 6A, ecc.) e i connettori di tipo "RJ45" vengono utilizzati sia per le normali reti locali che per quelle compatibili con PoE.
PoE forzato sui dispositivi : questo errore è sorprendentemente comune; tuttavia, secondo la procedura di "handshake" descritta in precedenza, il PSE fornirà solo la quantità di energia richiesta dal PD. Se il PD smette di funzionare per qualsiasi motivo, il PSE interromperà l'alimentazione. È importante ricordare che i valori di potenza specificati dai produttori rappresentano i limiti massimi.
Tipi e classi di POE. Categorie RP
La tecnologia Power over Ethernet (PoE) può offrire numerosi vantaggi a un'installazione, soprattutto con il tipo 4/classe 8, che fornisce fino a 90 W. A questi livelli di potenza più elevati, la pianificazione e i requisiti di installazione diventano più impegnativi, complessi e potenzialmente fonte di confusione.
Classi PoE
L'alimentazione viene iniettata in un cavo Ethernet a una tensione compresa tra 44 e 57 volt CC. Questa tensione relativamente elevata consente un trasferimento di energia efficiente lungo il cavo, pur rimanendo sufficientemente bassa da essere considerata sicura per gli utenti. Tuttavia, può danneggiare le apparecchiature non progettate per ricevere PoE. Pertanto, prima che il PSE fornisca alimentazione a un PD, si verifica una sequenza di negoziazione/classificazione dell'alimentazione.
Esistono 8 classi PoE, più la Classe 0 (non classificata). La classe riflette il livello di potenza più basso supportato sia dal PSE che dal PD e viene determinata durante la procedura di handshake di classificazione.
L'obiettivo della negoziazione PoE, e dell'intero sistema di classi, è garantire che la quantità di energia erogata sia quella richiesta. È un errore comune pensare che l'energia venga "spinta" attraverso il cavo indipendentemente dal dispositivo o dai dispositivi all'altra estremità. In realtà, un dispositivo di classe inferiore, o persino un dispositivo non alimentato, può essere collegato a un alimentatore (PSE) con una capacità di potenza superiore senza rischio di sovraccarico. Ogni versione successiva di PoE incorpora le classi precedenti, quindi mentre IEEE 802.3af incorpora solo le classi 1-3, IEEE 802.3bt (Tipo 4) le incorpora tutte e otto.
Tipi di PoE
Le tipologie di PoE si basano sugli standard che le descrivono, sul numero di coppie di fili che ricevono alimentazione e sulla tensione.
Il PoE di tipo 1, standardizzato nello standard IEEE 803.2af, fornisce alimentazione tramite due coppie di fili per erogare una corrente massima di 350 mA.
Il tipo 2, IEEE 803.2at, utilizza anch'esso due coppie di fili e fornisce fino a 600 mA / 30 W.
Lo standard IEEE 802.3bt, che include i tipi 3 e 4, consente la trasmissione di energia su tutte e quattro le coppie di cavi a doppino intrecciato, rendendo possibile erogare fino a 90 W al PSE (e 71 W al PD). Il tipo 3 eroga 600 mA e fino a 60 W al PSE, mentre il tipo 4 eroga 960 mA e fino a 90 W al PSE, a seconda della classe PoE.
Come accennato in precedenza, gli standard PoE sono retrocompatibili, quindi i dispositivi di tipo 1 o tipo 2 possono connettersi a una rete PoE di tipo 4 senza problemi. Tuttavia, è improbabile che un dispositivo di tipo 4 riesca a prelevare energia sufficiente da una rete di tipo 1 o 2 per funzionare.
Categorie di alimentazione remota (RP)
Esistono tipi e classi PoE per garantire che i componenti in una rete PoE possano negoziare, fornire e ricevere la quantità corretta di energia. Al contrario, le categorie di alimentazione remota (RP) sono progettate per adattarsi alle pratiche di installazione.
Le tre categorie RP sono state definite nel 2020 da norme internazionali ed europee (ISO/IEC 14763-2 e EN 50174-2). Le categorie RP sono definite in base alla corrente media erogata dal punto di distribuzione. RP1 copre le applicazioni a corrente più bassa, dove la corrente media (Ic media) su tutti i conduttori alimentati dal punto di distribuzione non supera i 212 mA; RP2 copre valori da 212 mA a 500 mA; infine, per la categoria RP3, il collegamento di un PSE o PD a un punto di distribuzione non è limitato dal limite Ic < 500 mA. Tuttavia, un'accurata pianificazione pre-installazione, unitamente alla documentazione e ai controlli amministrativi, è comunque necessaria durante le successive espansioni del cablaggio. Pertanto, tutte le installazioni PoE di tipo 4 devono essere conformi a RP3 per impostazione predefinita.
Lo scopo delle categorie RP è garantire che l'accumulo di calore proveniente dall'alimentatore sia gestito correttamente nelle situazioni in cui potrebbe rappresentare un problema. Negli impianti a bassa potenza (RP1), il rischio di accumulo di calore è minimo, pertanto i requisiti di installazione e progettazione sono minimi. Al contrario, le reti ad alta potenza (RP3) comportano un rischio di accumulo di calore molto maggiore, che deve essere preso in considerazione in fase di progettazione e realizzazione della rete.
Nel caso di reti a bassa potenza, si potrebbe sostenere che lavorare con RP1 o RP2 consentirebbe di risparmiare tempo nella pianificazione e nella documentazione. Tuttavia, sebbene ciò semplificherebbe l'installazione della rete, comporterebbe un lavoro amministrativo e di documentazione aggiuntivo per tutta la durata di vita della rete. Ogni volta che è necessaria una modifica o un'aggiunta, sarà necessario dimostrare che la corrente media non supererà i livelli consentiti. Con RP3, la pianificazione è integrata nella progettazione iniziale della rete, con conseguente architettura molto più facile da gestire in futuro. Il collegamento di apparecchiature di alimentazione remote a un quadro di distribuzione non presenta restrizioni, a condizione che venga rispettato il limite di corrente ic < 500 mA.
Una categoria RP si applica a un intero fascio di cavi. Ad esempio, se si combinano cavi che forniscono PoE di tipo 1 da 15 W e PoE di tipo 3 da 55 W nello stesso fascio, la corrente media dell'intero fascio determinerà la categoria RP minima.
Una categoria RP si applica a un intero fascio di cavi. Ad esempio, se si combinano cavi che forniscono PoE di tipo 1 da 15 W e PoE di tipo 3 da 55 W nello stesso fascio, la corrente media dell'intero fascio determinerà la categoria RP minima.
Pertanto, anche se l'installazione iniziale era destinata esclusivamente all'alimentazione PoE a bassa potenza, di tipo 1 o 2, potrebbe essere più prudente puntare alla conformità con lo standard RP3. Ciò dipenderà dagli obiettivi a lungo termine della rete e, come sempre, tali obiettivi dovrebbero essere definiti chiaramente in anticipo.
Si raccomanda inoltre di applicare una categoria coerente a tutti i distributori in cui viene utilizzato il servizio di alimentazione remota.
Analogamente, quando le specifiche di installazione descrivono un'estensione del cablaggio esistente, è necessario specificare la categoria RP dell'impianto esistente.
Infine, è necessaria un'etichettatura specifica: si raccomanda di apporre etichette sia sull'armadio che sui quadri di distribuzione (o pannelli di connessione).
Fare le cose per bene fin dall'inizio.
