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¿Qué es el PoE (Power over Ethernet)?

¿Cómo afecta nuestras prácticas de diseño e instalación de cableado estructurado?

La semana pasada platicamos sobre una de las tendencias tecnológicas de punta mas importantes que podemos identificar que es el Internet de las Cosas (IoT, Internet of Things), esta tecnología involucra la conectividad de dispositivos de diversa índole a la red Internet, mediante el protocolo IP de comunicaciones.

Esta conectividad puede entonces aplicarse a diversos dispositivos y equipos inclusive a nivel doméstico y en el caso de oficinas toda una serie de dispositivos e infraestructuras que en conjunto configurarán lo que se denomina un Edificio Inteligente, donde diversas infraestructuras pueden estar controladas a través de la red de automatización. Algunas de estas infraestructuras de un edificio inteligente pueden ser:

  • Redes de Voz y Datos
  • Sistemas de comunicación inalámbrica (Access Ponits)
  • Sistemas de seguridad electrónica, alarmas y de video vigilancia, Video IP
  • Sistemas de detección y combate de incendio
  • Sistemas de control ambiental (Calefacción o aire acondicionado)
  • Controles de Iluminación Inteligente de tecnología LED
  • Sistemas electromecánicos (Elevadores, controles de acceso vehicular, etc.)
  • Sistemas de control hidráulico, hidrosanitarios, neumáticos, etc.
  • Sistemas de voceo, sonorización y música ambiental
  • Entre otras

Ahora bien, una de las tecnologías que se utiliza en la infraestructura de comunicación y control es la denominada Power over Ethernet, esta tecnología permite alimentar eléctricamente algún dispositivo al mismo tiempo que se transmiten datos.

Esta tecnología vio la luz inicialmente por el año de 2003, cuando la IEEE desarrolló el estándar  IEEE 802.3af, especificado para cables Categoría 3 o Categoría 5,  con una potencia de hasta 13 Watts y una intensidad de corriente de  350 mA, para velocidades de transmisión de hasta 100 Mbps. Esta tecnología permite llevar la alimentación eléctrica a través del cableado estructurado con cables UTP de cuatro pares, utilizando dos pares en dos posibles configuraciones.

Estas configuraciones las podemos apreciar en las figuras 1 y 2.

 

con estas configuraciones es que no podemos llevar energía en los cuatros pares, en el estándar 802.3af modo A (Fig. 1), sólo podemos llevar energía y datos en los pares 1-2 y 3-6, mientras que los pares restantes permanecen ociosos.. En lo que respecta al estándar 802.3af Modo B (Fig. 2), en este  caso llevamos la energía en los pares 4-5 y 7-8, mientras que en los pares 1-2, 3-6 transmitimos datos.

Posteriormente y alrededor del 2009  se ratificó el estándar 802.3at, el cual especificaba que el cable mínimo era el Cat 5, para lo que se denominaba ahora PoE+, estándar que especificaba una potencia de hasta 25.5 Watts y 600 mA de corriente.  Como podemos apreciar en la figura 3, este estándar 802.3at Modo A nos permite llevar datos a través de los cuatro pares, aunque solamente podemos suministrar energía a los dispositivos de red a través de los pares  1-2, 3-6, mientras que el estándar 802.3at Modo B, lleva la energía a través de los pares 4-5, 7-8, es decir la configuración del suministro de energía permanece inalterada respecto al anterior estándar 802.3af.

 

 

Sin embargo las necesidades de conexión de nuevos dispositivos tales como Wireless Access point y cámaras de CCTV con comunicación IP cada vez están requiriendo de mayores velocidades de transmisión, llegando a la necesidad de considerar aplicaciones 2.5 Gbps, 5Gbps y hasta aplicaciones 10Gbase-T. Lo que hace necesario transmitir datos a dispositivos que tendrían un requerimiento de energía ya hasta los 100 Watts.

En tal sentido la IEEE está trabajando en la actualización del estándar 802.3at en el se transmite datos y energía en cada uno de los pares, llevando una energía total mas allá de los 50 Watts. Pero ¿cuales son las limitaciones y problemas que se presentan como resultado de la transmisión de energía eléctrica a través de los cables de datos? Algunas de las situaciones que se presentan son.

  1. Debido a lo delgado de los calibres se produce un incremento de la temperatura del cable como resultado de la resistencia eléctrica que presentan los cables.
  2. Al necesitarse mayores velocidades de transmisión los cables presentan un patrón de trenzado mas cerrado, esto significa que la longitud del conductor es mayor y por lo tanto se incrementa la resistencia eléctrica, aumentando el calor en perjuicio de la calidad de transmisión de la información.
  3. Este incremento en la temperatura además se convierte en un problema para los plásticos que forman el aislante y la cubierta externa del cable, contribuyendo a su temprana degradación y érdida de sus propiedades aislantes y dieléctricas, lo que puede redundar en problemas de índole capacitivo en el desempeño de los cables.
  4. El incremento en el número de aplicaciones PoE en el mismo sector de un edificio llevará como consecuencia que varios cables con servicios PoE vayan en las mismas trayectorias lo que incrementa el calos, la consecuencia es un mayor incremento de la temperatura y con esto una disminución del alcance de servicios, lo que impide llevar servicios a 100 metros como normalmente se considera.

Recomendaciones:

Con el objetivo de paliar los efectos que el calor generado en el cableado pueda producir a la comunicación a través del mismo es necesario entonces considerar varios aspectos muy importantes para evitar los problemas, los cuales estarán relacionados con la calidad del producto y las prácticas de diseño e instalación, tales como:

  1. Considerar cableado de una mayor categoría y de mayor calibre, es decir cables de calibre 23 o de mayor diámetro tendrán un mejor desempeño.
  2. Utilizar preferentemente cables blindados, ya que el blindaje ayudará como un elemento disipador de calor.
  3. Asegurarse que nuestro proveedor nos ofrece cables certificados por laboratorios independientes y que nos asegure el desempeño del mismo.

En los aspectos relacionados al diseño del cableado y nuestras prácticas de instalación tenemos:

  1. Utilizar canalizaciones abiertas que permitan la disipación del calor.
  2. Asegurarse que las trayectorias de cableado estén lejos de fuentes de calor externas y que haya un flujo adecuado de aire.
  3. Hacer mazos de cables preferentemente pequeños (Aunque los estándares nos hablad de hasta 36 cables) mazos de 12 cables nos ofrecerán un mayor desempeño y evitarán el incremento de temperatura.
  4. Verificar que la longitud de los enlaces no supera los 90 metros en configuración de enlace permanente yen caso de ser necesario reducir la longitud del canal. Consultar la información a este respecto en el estándar correspondiente o la información y recomendaciones de los fabricantes.
  5. Realizar una instalación apegada a las mejores prácticas que eviten problemas de pérdidas de inserción, maltrato a loa cables y siempre mantenerse fuera e áreas de posible interferencia electromagnética.

En caso de tener dudas o requerir mas información sobre este tema, puede comunicarse con nosotros:

Marco Tulio Munguía Balvanera, RCDD/NTS

marco@univertic.mx

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