[14/03/2023] La alimentación a través de Ethernet (PoE, power over Ethernet) consiste en suministrar energía eléctrica a los dispositivos conectados en red a través del mismo cableado Ethernet que los conecta a la LAN. Esto simplifica los propios dispositivos al eliminar la necesidad de un enchufe eléctrico y un convertidor de corriente, y hace innecesario tener cableado eléctrico de CA y enchufes separados instalados cerca de cada dispositivo.
Muchas empresas han llegado a confiar en PoE para llevar electricidad a través de los cables de datos existentes a los puntos de acceso Wi-Fi, firewalls, teléfonos IP y otras infraestructuras de sus redes.
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El uso de PoE ha crecido sustancialmente desde que el IEEE lo estandarizó en el 2003, y su uso no hará más que aumentar en los próximos años a medida que se desarrollen nuevas aplicaciones. Según Dell'Oro Group, se espera que el mercado de alimentación a través de Ethernet crezca un 13% anual entre el 2023 y el 2028, hasta alcanzar un valor de 1.860 millones de dólares en el 2026.
"Hay varios factores que impulsan la tecnología PoE. Por ejemplo, si nos fijamos en los puntos de acceso WLAN, tenemos un mayor número de bandas [de espectro inalámbrico] y velocidades más altas que requieren una mayor potencia", señala Sameh Boujelbene, director senior de investigación de mercado de switches Ethernet en Dell'Oro. "La nueva generación de teléfonos IP está añadiendo funciones de telepresencia. Si nos fijamos en las cámaras de vigilancia, tenemos funciones de zoom y análisis añadidos. Todas estas nuevas funciones requieren más potencia".
¿Cómo funciona?
PoE transmite corriente continua a través de los hilos de un cable Ethernet. En algunas variantes, la alimentación y los datos viajan por pares separados dentro del cable, pero en otras viajan por los mismos hilos de cobre. Como Ethernet utiliza señalización diferencial, las transmisiones de energía y datos no interfieren entre sí. Esta tecnología es similar a lo que se conoce como alimentación fantasma, una técnica utilizada por los micrófonos de condensador y el antiguo servicio telefónico convencional (POTS).
Esto viene a cuento porque uno de los primeros grandes casos de uso de PoE surgió hace unos 20 años, cuando muchas empresas empezaron a sustituir esas líneas POTS por teléfonos IP; PoE hizo posible desplegar más teléfonos IP de alto consumo energético en los mismos espacios, sin necesidad de una conexión de alimentación dedicada independiente.
Las redes PoE se componen de dispositivos alimentados -básicamente, cualquier dispositivo que reciba tanto energía como datos de la red- junto con equipos de suministro de energía, que suministran energía eléctrica a la red desde una fuente de alimentación externa.
Muchos switches Ethernet tienen la capacidad de servir como equipos de suministro de alimentación PoE, pero también se pueden utilizar inyectores para suministrar alimentación a partes de la red donde el equipo no esté habilitado para PoE. La distancia de transmisión PoE no supera los 100 metros, por lo que es imprescindible disponer de inyectores u otros switches habilitados para PoE, denominados dispositivos midspan, en ubicaciones regulares de la red.
No todos los dispositivos conectados a la red pueden alimentarse mediante una conexión PoE. Sin embargo, estos dispositivos pueden seguir recibiendo datos de esa conexión, y no hay peligro de que su tarjeta de red se fría por la alimentación entrante: cada conexión PoE realiza un handshake para evaluar las capacidades de un dispositivo final antes de intentar alimentarlo. También puede utilizar un divisor PoE que separará la alimentación y los datos del cableado Ethernet, y enviará la primera a una toma de corriente estándar.
PoE funciona a través del cable Ethernet estándar que probablemente ya utiliza para su red. El único inconveniente es que para los estándares PoE de tipo 3 y 4, que representan el estado actual de la técnica, necesita un cable Ethernet de ocho pines. Algunas redes más antiguas todavía utilizan cuatro pines, así que compruébelo antes de continuar.
Ventajas
Las ideas impulsoras de PoE eran eliminar la necesidad de instalar tomas de corriente, especialmente en lugares remotos o de difícil acceso.
PoE promete:
- Reducir los costos de instalación en hasta mil dólares por dispositivo.
- Reducir la necesidad de adaptadores de alimentación de CA.
- Simplificar la instalación permitiendo a los clientes utilizar un único cable Cat5/5e/6 para datos y alimentación.
- Ofrecer a los clientes respaldo y gestión centralizados de la alimentación.
- Permite reutilizar el cobre de las redes telefónicas heredadas.
- Facilitar el traslado de dispositivos sin tiempos de inactividad.
"El ahorro de energía es una parte importante de PoE en particular, pero la norma se centra realmente en la eficiencia energética, ya que utiliza los cuatro pares de [hilos en] el cableado Ethernet Cat 5, mientras que las versiones anteriores de la norma utilizaban dos", afirma David Tremblay, presidente del subcomité PoE de Ethernet Alliance y arquitecto de sistemas en Aruba Networks, una empresa de HPE.
El último estándar mantiene un nivel de potencia que admite aplicaciones de iluminación o IoT, y tiene un rendimiento aceptable en modo de espera cuando es necesario".
Otra ventaja, según Tremblay, es que PoE en combinación con software de análisis puede permitir a los equipos de gestión de instalaciones determinar qué zonas de los edificios están desocupadas, y ahorrar electricidad apagando a distancia las luces y los dispositivos de climatización.
Una ventaja importante y creciente de la PoE es el despliegue de puntos de acceso Wi-Fi. Estos dispositivos suelen colocarse en lugares donde sería difícil extender las líneas eléctricas tradicionales, como detrás de los paneles del techo, explica Boujelbene.
El crecimiento de la tecnología inalámbrica en edificios, oficinas y lugares como estadios deportivos alimenta la necesidad de PoE, según Tremblay. "PoE hace que los despliegues inalámbricos sean mucho más tangibles".
¿Cuáles son los distintos estándares de alimentación a través de Ethernet y qué es la PoE de alta potencia?
Las normas PoE se dividen en cuatro tipos, que varían en función de la capacidad de potencia. La norma PoE original del IEEE (802.3af-2003, ahora rebautizada como Tipo 1) especifica cómo suministrar hasta 15,4W de alimentación de CC por puerto de conmutación a cada dispositivo a una distancia de hasta 33 pies a través de cables Ethernet de Categoría 3, 5, 5e y 6. La norma establece 15,4W como la potencia máxima de alimentación por puerto de conmutación.
La norma establece 15,4W como máximo, pero prevé que sólo 12,95W lleguen a los dispositivos porque la energía se disipa dentro del cable a lo largo de la distancia. Esa pérdida no afecta al rendimiento de red de los enlaces Ethernet 10/100/1000Mbps a los dispositivos.
Con el tiempo, los nuevos dispositivos necesitaron más potencia, por lo que en el 2009 se creó un nuevo estándar, PoE+ (IEEE 802.3at, o Tipo 2), que elevó la potencia máxima a 30W, llegando 25,5W a los dispositivos.
La norma actual, 802.3bt, eleva aún más la potencia máxima. Se espera que sea la última norma PoE, según Tremblay. Se divide en dos tipos diferentes: Tipo 3, o UPoE, que puede suministrar 60W por puerto y 51W a los dispositivos, y Tipo 4, o PoE de alta potencia, que puede suministrar 100W desde el conmutador de origen, con 71,3W disponibles para los dispositivos. Este nivel de potencia es necesario para mantener los despliegues de IoT impulsados por PoE.
El gran reto: La interoperabilidad de Power over Ethernet
El mayor reto de la PoE es garantizar la interoperabilidad.
Según Tremblay, el programa de certificación Power over Ethernet (PoE) de la Ethernet Alliance puede ayudar a agilizar las instalaciones PoE y evitar problemas de interoperabilidad. En el programa de certificación participan proveedores de Ethernet como Analog Devices, Cisco, HPE, Huawei, Microsemi y Texas Instruments.
Pero a medida que se desarrollen nuevas clases de dispositivos, los agentes del sector tendrán que forjar nuevas alianzas con las empresas que ofrezcan equipos certificados, señaló el grupo Dell'Oro. "Con la diversidad de aplicaciones surgen problemas de interoperabilidad que hacen necesarias las pruebas y la certificación", afirma Boujelbene.
Los productos certificados abarcan desde placas de evaluación de componentes hasta switches empresariales de alimentación, pasando por fuentes de alimentación PoE midspan. Los detalles de los productos certificados están disponibles en el registro público del programa.
Basado en el artículo de Michael Cooney (Network World) y editado por CIO Perú