jueves, 26 de abril de 2012

Potencia y tensión en PoE

Power Over Ethernet, es un ingenioso sistema que hace que un mismo cable sirva tanto para enviar datos como proporcionar energía a un dispositivo en el otro extremo. Suena bien, sobre todo por que ahorra bastante dinero en las instalaciones de puntos de acceso inalámbricos, teléfonos IP, cámaras IP y mucho más, sólo es cuestión de aplicar la ley de Ohm.

Efectivamente el cable tiene una resistencia eléctrica que aumenta con la distancia, planteando el peor de los casos para 100 metros de un cable CAT5 tendríamos unos 10 Ohm. Si queremos alimentar un punto de acceso que consume 3,75w y se alimenta a 5v ¿Qué corriente debe circular por el cable UTP?

CodeCogsEqn

¿Y que potencia se pierde en el cable?

Pcable 5volt

Caramba, así que para entregar 3,75 watt al punto de acceso tenemos que inyectar al cable desde el otro extremo 9,375 watt, más del doble. No parece un buen balance energético. ¿Y si aumentamos la tensión al transportar la energía por el cable y así disminuimos la intensidad? Algo parecido a lo que se hace en las líneas de alta tensión pero en continua y a baja escala, por ejemplo con 48 VDC. Veamos como queda…

CodeCogsEqn (2)

CodeCogsEqn (3)

Esto tiene mejor pinta, ahora conseguimos disminuir drásticamente la potencia disipada en el cable UTP para entregarla al dispositivo que queremos alimentar, y realmente así es como interesa que funcione PoE.

PoE

En su modalidad B (figura superior) PoE emplea los pares que las conexiones ethernet 100BaseT dejan libre, es decir 4-5 que se convierte en el polo positivo y 7-8 que se convierte en el negativo. En la modalidad A se inyecta la alimentación desde el dispositivo de alimentación (PSE) en los pares de datos 1-2 y 3-6 empleando la toma central de un trafo en cada extremo. Este tipo de alimentación se denomina “fantasma” y en conexiones Gigabit emplea los cuatro pares.

PoE está desde 2003 estandarizado por la IEEE 802.3af que garantiza desde el dispositivo PSE 15,4 W con rangos de tensión entre 44 y 57 VDC. Una nueva versión PoE+ (desde 2009 IEEE 802.3at) aumenta esta potencia a 30W empleando dos pares, y hasta 60W empleando cuatro.

Resumiendo.

IEEE PSE (Watt) PD (Watt) Rango VDC
PoE 802.3af 15,4 W 13 W 44 - 57
PoE+ 802.3at 30 – 60 W 25,5 – 51 W 50 – 57

Hay dispositivos a alimentar (PD) como por ejemplo puntos de acceso 802.11n u las cámaras CCTV que en muchos casos 13 W se quedan cortos, es entonces imperativo saltar a PoE+. Hay firmas que fuera de estándar ofrecen productos mejorados de hasta 90 W un ejemplo es el LTPoE++. Con estos niveles de potencia es factible proporcionar con un cable de red potencia a un pequeño ordenador de bajo consumo.