Con la rápida proliferación de las redes inalámbricas, existe una demanda cada vez mayor para dar soporte a más usuarios. Antes, las personas solo conectaban sus teléfonos a la red. Hoy en día, es habitual que la gente conecte múltiples dispositivos, como teléfonos, ordenadores portátiles y tablets. Además, el auge de los dispositivos IoT conectados de forma inalámbrica amplifica aún más la demanda de conectividad de red inalámbrica.
Aunque es difícil determinar la cifra exacta, se estima que más del 90 % de los puntos de acceso inalámbricos (WAP) comerciales se alimentan mediante Power over Ethernet (PoE). PoE es una tecnología única introducida por PowerDsine y posteriormente adquirida por Microchip Technology en 1998. Esta tecnología permite transmite electricidad a través de un cable Ethernet que ya transporta datos. Por consiguiente, un WAP solo necesita un cable para suministrar tanto electricidad como datos.
Los avances en las redes inalámbricas están imponiendo nuevas exigencias a los switches y otros dispositivos que suministran energía. Para comprender mejor estas exigencias, debemos examinar primero las tendencias actuales del mercado.
Tendencias en puntos de acceso inalámbricos
Un número significativo de redes utiliza actualmente Wi-Fi® 5 (802.11ac), que se introdujo en 2013. Este estándar ofrecía mayores velocidades de transferencia de datos, mayor capacidad y un rendimiento mejorado en comparación con su predecesor, Wi-Fi 4 (802.11n). Wi-Fi 5 admite una velocidad de datos máxima de 3,5 Gbps.
Wi-Fi 6 (802.11ax) se introdujo en 2019, aportando nuevas mejoras en velocidad, capacidad y rendimiento. A diferencia de Wi-Fi 5, que opera principalmente en la banda de 5 GHz, Wi-Fi 6 es compatible tanto con la banda de 2,4 GHz como con la de 5 GHz.
En 2020 se introdujo el Wi-Fi 6E, también conocido como Wi-Fi 6 Extended, que amplió el funcionamiento a la banda de 6 GHz. Esta incorporación proporcionó espectro adicional, lo que redujo la congestión y mejoró el rendimiento general de la red. Tanto el Wi-Fi 6 como el Wi-Fi 6E admiten velocidades de datos máximas de hasta 9,6 Gbps.
El Wi-Fi 7 (802.11be) se anunció en enero de 2024. Diseñado para satisfacer la creciente demanda de Internet de alta velocidad y el número cada vez mayor de dispositivos conectados, el Wi-Fi 7 admite velocidades de datos de hasta 30 Gbps. Cada generación de estándares Wi-Fi ha admitido progresivamente más usuarios, velocidades más altas y velocidades de datos más rápidas.
También se han producido avances significativos en materia de eficiencia energética durante este periodo. En 2014, poco después de la introducción de Wi-Fi 5, el Departamento de Energía de EE. UU. (DoE) ratificó sus estándares de eficiencia de Nivel IV. En la actualidad, el DoE ha avanzado hasta el Nivel VI y ha definido, aunque aún no ha implementado, los estándares de Nivel VII. Además, todos los países importantes han implementado sus propios programas de eficiencia energética.
Otro aspecto de la eficiencia energética es la distribución. Para optimizar la distribución de energía, muchos fabricantes de puntos de acceso inalámbricos (WAP) están incorporando características como el reenvío de energía PoE en sus diseños. Esto permite que el exceso de energía del WAP receptor se reenvíe a los WAP posteriores, lo que hace que la distribución de energía sea más eficiente.
En resumen, las tendencias en los WAP indican avances en potencia, eficiencia, capacidad de usuarios, gestión de datos y velocidad.
Alimentación de los puntos de acceso inalámbricos
La proliferación de las redes inalámbricas requerirá un aumento significativo de los WAP de todo tipo. Estos WAP deberán conectarse a la red y alimentarse de manera eficiente. El PoE se ha convertido en el método preferido para alimentar estos dispositivos debido a su simplicidad y eficiencia. El PoE solo requiere un cable, lo que simplifica la instalación. Clasificado como alimentación de Clase 2 por el Código Eléctrico Nacional (NEC), el PoE se considera seguro y no requiere un electricista certificado para su instalación, ni necesita conductos o blindaje. Los estándares Ethernet permiten hasta 100 metros de cable, lo que proporciona flexibilidad en la colocación de los dispositivos sin necesidad de estar cerca de una fuente de alimentación.
Sin embargo, en la actualidad, solo aproximadamente el 20 % de las redes proporcionan alimentación PoE. Por lo tanto, al instalar en una red existente, será necesario integrar alimentación adicional. En 1999, PowerDsine reconoció que se necesitarían varios años para diseñar y fabricar nuevos circuitos integrados (CIs) de equipos de fuente de alimentación (PSE) para añadir alimentación a los cables Ethernet dentro de switches, routers y pasarelas (gateways). Para abordar esto, introdujeron un dispositivo llamado midspan, también conocido como inyector.
Midspan alimentando un punto de acceso inalámbrico exterior
El midspan se conecta a un cable Ethernet procedente de un conmutador que no suministra alimentación. La salida es un segundo cable Ethernet que transporta tanto electricidad como datos. Incorporar un midspan antes del WAP es la forma más rápida y rentable de añadir alimentación a una red. Para instalaciones que requieran múltiples WAP, se pueden montar midspans multipuerto en un rack situado encima del switch existente para añadir alimentación a la red.
Incluso al instalar nuevos switches, no se garantiza que estos proporcionen alimentación. Muchos de los switches que se comercializan hoy en día son compatibles con PoE. Además, incluso los switches compatibles con PoE tienen un presupuesto de potencia limitado, lo que significa que es posible que no proporcionen la potencia máxima en todos los puertos. Por lo tanto, para los nuevos conmutadores no PoE y los switches PoE con presupuestos de potencia insuficientes, el midspan PoE sigue siendo un componente crucial para alimentar las redes inalámbricas.
Selección del dispositivo adecuado
Antes de seleccionar un dispositivo, es fundamental determinar si el WAP se conectará a una red cableada existente o si se creará una nueva red. Si se conecta a una red existente, compruebe si es compatible con PoE. Si no lo es, los midspans son la solución más rentable para añadir alimentación a la red.
Si se va a crear una nueva red, considere si se construirá utilizando conmutadores PoE. Algunos prefieren aislar el conmutador de la fuente de alimentación, ya que los conmutadores suelen sustituirse con mayor frecuencia debido a las actualizaciones tecnológicas en comparación con los midspans PoE. Esta preferencia puede llevar a la selección de un conmutador no PoE y a la introducción de alimentación mediante un midspan.
Cuando se requieren midspans, deben tenerse en cuenta varios factores para seleccionar el dispositivo adecuado:
• Potencia
• Puertos
• Entorno
• Velocidad de datos
La mayoría de los fabricantes de WAP se adhieren a los estándares PoE del IEEE al diseñar sus midspans. El IEEE ha definido tres estándares con niveles de potencia preestablecidos conocidos como clases:
• IEEE 802.3af: 3 Classes - 4W, 7W, y 15.4W
• IEEE 802.3at: 4 Classes – todas las anteriores más 30W
• IEEE 802.3bt: 8 Classes – todas las anteriores más 45W, 60W, 75W, y 90W
El fabricante del WAP especificará la potencia requerida y el estándar IEEE que se sigue.
El número de puertos necesarios depende del número de dispositivos que se vayan a conectar. Muchos fabricantes de WAP ofrecen un midspan de un solo puerto como opción de alimentación para sus dispositivos. El fabricante puede ofrecer un paquete que incluya un midspan de un solo puerto con cada WAP.
Los integradores de sistemas que instalan varios WAP en una ubicación suelen preferir una solución de midspan multipuerto. Esto simplifica la instalación al montar el midspan encima del conmutador en el rack. Los midspans multipuerto también pueden ofrecer funciones adicionales, como la programación.
También es importante tener en cuenta el entorno de instalación del WAP y los midspans.
Para implementaciones de WAP en exteriores, seleccione un dispositivo diseñado para funcionar en tales condiciones. Colocar unidades de interior o industriales en una caja de la NEMA (National Electrical Manufacturers Association) suele dar lugar a altas tasas de fallo. Los midspans y switches para exteriores deben estar diseñados para entornos al aire libre, idealmente con un índice de protección contra la entrada de agua y polvo (IP) de al menos 66, aunque es preferible 67 para garantizar la protección contra los elementos. También deben tener un rango de temperatura adecuado para condiciones climáticas extremas y protección contra sobretensiones para soportar tormentas eléctricas.
Además, el midspan debe admitir velocidades de datos actuales de hasta 10 Gbps. Si bien la mayoría de los midspans actuales admiten velocidades de datos de hasta 1 Gbps, hay opciones disponibles que ofrecen 2,5 Gbps, 5 Gbps e incluso hasta 10 Gbps. Estas velocidades de datos más altas son necesarias para Wi-Fi 6 y versiones posteriores.
Por último, un número cada vez mayor de fabricantes y consumidores está dando prioridad a la sostenibilidad. Los consumidores exigen que se preste mayor atención al impacto medioambiental y a la eficiencia energética. Para garantizar el cumplimiento de las normas globales actuales y en evolución, es esencial que los midspans cumplan estos requisitos.
El camino por delante
Las ventajas de los estándares Wi-Fi emergentes seguirán incluyendo una mayor capacidad de usuarios, un mejor manejo de datos y velocidades más altas. El estándar Wi-Fi 7, recientemente ratificado, admite velocidades de datos de hasta 30 Gbps. A medida que se diseñen nuevos dispositivos para incorporar este estándar, podemos anticipar que los midspans que alimentan estos dispositivos también admitirán estas velocidades de datos. Aunque las especificaciones de Wi-Fi 8 aún no están finalizadas, los debates sugieren que podría admitir velocidades de datos de hasta 46 Gbps.
PoE: una fuente de alimentación ecológica, sostenible y eficiente desde el punto de vista energético
También se espera que avancen las normas de eficiencia energética. La atención sigue centrada en el Nivel VI del DoE, en vigor desde 2016, y en el Nivel VII, recientemente definido, que hace hincapié en las condiciones sin carga. Esto especifica la cantidad de energía que se puede consumir cuando la unidad no está suministrando energía. Esto es especialmente importante para los midspans PoE, ya que no suministran energía cuando un WAP no la necesita, permaneciendo en un estado de espera o «sin carga», listos para proporcionar energía cuando sea necesario. Es crucial garantizar que todos los dispositivos de alimentación estén diseñados para cumplir o superar las normas actuales y emergentes, no solo del DoE, sino también a nivel mundial.
Autor: Alan Jay Zwiren, senior marketing manager, Microchip Technology’s networking and connectivity solutions – https://www.microchip.com
