In che modo gli switch PoE forniscono alimentazione ai dispositivi PoE?

Spinto dalla necessità di collegare e monitorare i dispositivi IoT intelligenti, lo switch di rete PoE (Power over Ethernet) è diventato un mezzo sempre più efficiente per l'erogazione di energia e dati sulla rete. Consente a dispositivi come telefoni IP, telecamere di sorveglianza IP, punti di accesso LAN wireless e illuminazione PoE di ricevere alimentazione e dati attraverso lo stesso cavo Ethernet, eliminando così la necessità di cavi dati o di alimentazione separati. Qui prendiamo lo switch PoE come esempio per espolorare in che modo lo switch PoE fornisca alimentazione ai dispositivi PD e se l'alimentazione PoE può o meno danneggiare i dispositivi collegati. In questo articolo troverete spiegazioni dettagliate sull'alimentazione PoE.

Power over the Ethernet e standard dello switch PoE: Definizione

Lo switch PoE facilita l'installazione e la gestione in scenari quali applicazioni domestiche, realizzazione di WLAN, protezione della sicurezza e così via. Lo switch di rete PoE funge da PSE (power sourcing equipment) che fornisce alimentazione ai PD (dispositivi alimentati) tramite cavi Ethernet basati su diversi standard PoE. La tabella seguente elenca gli standard PoE esistenti e i corrispondenti valori di alimentazione PoE.

Si noti che PoE e PoE+ sono i due standard comuni che la maggior parte dei dispositivi PoE presenti sul mercato è in grado di supportare, mentre lo standard PoE++ IEEE 802.3bt è il più recente rilasciato per gli smart building e l'IoT. Poiché la tecnologia PoE++ non è sufficientemente matura, al momento solo alcuni prodotti di alcuni produttori la supportano, come ad esempio gli switch di Cisco o Huawei.

Spiegazione dell'alimentazione dello switch PoE

Per comprendere i principi di funzionamento dell'alimentazione PoE, prendiamo come esempio lo switch di rete PoE per vedere il suo processo di funzionamento, la modalità di alimentazione PoE e la distanza PoE per l'alimentazione.

Processo operativo dell'alimentazione dello switch PoE

Dopo aver collegato un PD a uno switch Ethernet PoE, funziona secondo le seguenti procedure:

Rilevamento di PD: Questo è il primo passo dello switch PoE per verificare se il dispositivo è un vero PD o meno. Lo switch PoE invia un impulso di tensione di rilevamento al PD e misura la corrente. Se rileva una resistenza valida con un valore specificato, il dispositivo collegato allo switch PoE viene confermato come un vero PD. È bene ricordare che solo gli switch di rete PoE attivi eseguono questo controllo, mentre gli switch di rete PoE passivi o gli iniettori non lo fanno. Le differenze tra switch PoE attivi e passivi sono illustrate qui di seguito: Switch PoE attivi e passivi: Quale scegliere?

Classificazione della capacità di alimentazione PoE: Questa è la seconda fase in cui lo switch misura la potenza necessaria al PD. Lo switch classifica il dispositivo come di classe 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e fornisce l'alimentazione corretta quando rileva un resistore.

Avviare l'alimentazione: Dopo aver determinato la classe di potenza su Ethernet, lo switch PoE inizia a fornire una bassa tensione al PD in meno di 15 microsecondi, che viene poi portata all'intera tensione di 48 V CC.

Alimentazione normale: Una volta raggiunta la tensione di 48 V, lo switch PoE fornisce un'alimentazione stabile e affidabile a 48 V CC al PD.

Disconnessione dell'alimentazione: Lo switch PoE interrompe l'alimentazione e rientra nella procedura di rilevamento del PD quando si verificano le seguenti situazioni:

 

• Il PD viene rimosso.

• L'assorbimento di potenza del PD è sovraccarico o in cortocircuito.

• La potenza totale consumata dai PD è al di fuori del budget di potenza dello switch alimentato con PoE.

Pertanto, può proteggere lo switch e i PD negli scenari citati o evitare danni ai dispositivi non PoE che vengono inavvertitamente collegati alle porte PoE dopo la rimozione dei PD.

Modalità di alimentazione PoE dello switch PoE

La modalità di alimentazione PoE tra PSE e PD può essere suddivisa in tre diverse categorie. Lo switch Power over Ethernet, un tipico tipo di PSE, sarà preso come esempio per spiegare la modalità di alimentazione PoE ai PD.

Alternativa A (modalità PoE A)

Lo switch PoE fornisce l'alimentazione ai PD tramite le coppie di dati 1-2 e 3-6. La coppia 1-2 agisce come polarità positiva, mentre la coppia 3-6 agisce come polarità negativa.

Alternativa B (modalità PoE B)

Lo switch PoE fornisce alimentazione ai PD tramite le coppie 4-5 e 7-8. In 10BASE-T e 100BASE-T, le due coppie non vengono utilizzate per la trasmissione dei dati. Per questo motivo sono chiamate coppie di riserva nell'alimentazione PoE 10/100M. La coppia 4-5 agisce come polarità positiva, mentre la coppia 7-8 agisce come polarità negativa.

la differenza principale tra la modalità A e la modalità B sta nell'uso dei PIN. Il seguente diagramma illustra visivamente la differenza:

Il PSE che trasmette l'alimentazione attraverso le coppie di dati (modalità A) viene definito "endspan", mentre il PSE che trasmette l'alimentazione attraverso le coppie di riserva (modalità B) viene definito "midspan". Di norma, i PSE conformi possono supportare la modalità A, la modalità B o entrambe, mentre i PD conformi supportano sia la modalità A che la modalità B, mentre i PD compatibili supportano di solito solo la modalità B. Di seguito sono riportati gli scenari di lavoro tra switch e telecamere IP in base alle due diverse modalità.

Consegna a 4 coppie

In questa modalità, l'alimentazione viene erogata su quattro coppie. Le coppie 1-2 e 4-5 sono le polarità positive, mentre le coppie 3-6 e 7-8 sono le polarità negative.

Il grafico seguente presenta le tre modalità in due diverse situazioni di rete:

Si noti che la modalità di alimentazione PoE è decisa dal PSE. Sia lo switch PoE che l'iniettore PoE possono agire come PSE per inviare alimentazione e dati ai PD. Lo switch Ethernet PoE, in quanto endspan (IEEE 802.3af lo definisce endpoint), spesso utilizza la modalità PoE A. L'iniettore PoE (chiamato anche dispositivo midspan) è un dispositivo intermedio tra uno switch non PoE e un PD. Supporta solo la modalità PoE B.

Distanza PoE per l'alimentazione

PoE può trasmettere 100 metri dallo switch PoE ai PD. La potenza non è il fattore di limitazione. Infatti, sono gli standard di cablaggio Ethernet che limitano la lunghezza totale del cablaggio a 100 metri a causa dell'attenuazione del segnale esistente. In genere, 100 metri è la distanza massima di alimentazione che uno switch PoE può raggiungere. Tuttavia, un extender PoE può estendere la portata dei dati Ethernet e dell'alimentazione PoE fino a 1219 metri.

Risoluzione dei problemi dell'alimentazione PoE

Una volta che il sistema PoE è privo di alimentazione, si consiglia di eseguire i seguenti passaggi per la diagnosi del problema.

 

• Assicurarsi che il dispositivo alimentato supporti la tecnologia PoE. Ricordate che non tutti i dispositivi di rete supportano la tecnologia PoE. Prima di collegarlo a uno switch PoE, verificare che il dispositivo supporti o meno la tecnologia PoE.

• Assicurarsi che il wattaggio PoE del dispositivo alimentato non superi la potenza massima di una porta dello switch PoE. Ad esempio, esiste uno switch di rete PoE che supporta solo IEEE 802.3af, il che significa che lo switch può fornire una potenza massima di 15,4 W per ciascuna porta. Pertanto, un dispositivo alimentato che richiede 16W o più non può essere collegato allo switch, altrimenti il dispositivo alimentato potrebbe essere danneggiato dall'instabilità dell'alimentazione o dall'assenza di alimentazione.

• Assicurarsi che il wattaggio totale di tutti i PD collegati non superi la quantità di energia che lo switch può fornire. Ad esempio, ecco un switch PoE a 24 porte con un budget di potenza di 370W. Ciò significa che questo switch può collegare simultaneamente 24 dispositivi (15,4W×24=369,6＜370W) con lo standard PoE. E può supportare fino a 12 dispositivi (30W×12=360W＜370W) con lo standard PoE+.

• Verificare la compatibilità delle modalità di alimentazione tra PSE e PD. Ad esempio, se un PD supporta solo la modalità di alimentazione PoE B, mentre uno switch PoE si basa sulla modalità PoE A, il PD e lo switch PoE non possono lavorare insieme.

Conclusione

La tecnologia PoE sta diventando una parte fondamentale del percorso di trasformazione digitale. Conoscere i dettagli dell'alimentazione PoE, come la classe PoE specifica e il wattaggio PoE, contribuirà a proteggere i dispositivi PoE e non PoE. Inoltre, la familiarità con i problemi e le soluzioni più comuni di connessione degli switch PoE può evitare sprechi di tempo e denaro durante l'implementazione di reti PoE.