Alimentación a través de Ethernet (PoE): tipos, alimentación y cableado
Comprender los PSE, PD, detección, clasificación, alternativas A/B, alimentación de cuatro pares y niveles de potencia IEEE 802.3af, at y bt.
Escrito y revisado técnicamente porEquipo de ingeniería de ElectroDesignForge
Ver el proceso editorialPunto clave: PoE transporta alimentación de CC y datos Ethernet a través del mismo cable de par trenzado. El PSE primero detecta un dispositivo compatible, negocia una clase de potencia y luego alimenta el PD. Para comparar equipos, utilice el tipo IEEE, la clase y la potencia disponible en el PD, no una etiqueta de marketing como “PoE++”.
Referencia rápida
| Generación histórica | tipo IEEE | Pares potenciados | Potencia máxima de PSE | Potencia máxima disponible en el PD |
|---|---|---|---|---|
| IEEE 802.3af | Tipo 1 | 2 | 15,4W | 13W |
| IEEE 802.3at | Tipo 2 | 2 | 30 vatios | 25,5W |
| IEEE 802.3bt | Tipo 3 | 2 o 4 | 60 vatios | 51 vatios |
| IEEE 802.3bt | Tipo 4 | 4 | 90W | 71,3W |
El PSE es la fuente de energía, como un interruptor o un inyector. El PD es el dispositivo alimentado: un punto de acceso Wi-Fi, una cámara, un teléfono, un sensor o un controlador. La diferencia entre las dos últimas columnas representa la pérdida máxima permitida en el cable, entre otros factores.
802.3af, 802.3at y 802.3bt son los nombres de enmiendas históricas impresos con mayor frecuencia en los productos. Sus requisitos están incorporados en el estándar consolidado IEEE 802.3.
Inicio del enlace PSE, PD y PoE
Un PSE de punto final está integrado en un puerto de conmutador. Un PSE intermedio, comúnmente llamado inyector PoE, se encuentra entre un conmutador que no es PoE y el PD. En cualquier caso, un sistema IEEE sigue una secuencia controlada:
- Detección: el PSE aplica un voltaje de prueba bajo y busca la firma eléctrica de un PD válido.
- Clasificación: el PSE descubre la potencia solicitada y le dice al PD cuánta puede consumir.
- Inrush: la corriente está limitada mientras se cargan los condensadores de entrada PD.
- Alimentación: el PSE monitorea corriente, potencia, cortocircuitos y desconexión.
La detección evita que un IEEE PSE aplique todo su voltaje a un dispositivo Ethernet normal. Un inyector llamado PoE pasivo no necesariamente realiza esta verificación. Verifique su voltaje, polaridad y asignación de pines por separado porque puede dañar equipos incompatibles.
Alternativa A, Alternativa B y asignación de pines
PoE agrupa los cuatro pares del conector 8P8C en dos conjuntos de pares. Modo y Alternativa se utilizan como sinónimos en este contexto.
| Conjunto de pares PoE | Patas | Uso de datos con 10/100BASE-TX | Uso de datos con 1000BASE-T y PHY más rápidos |
|---|---|---|---|
| Alternativa A / Modo A | 1–2 y 3–6 | pares de datos | pares de datos |
| Alternativa B / Modo B | 4–5 y 7–8 | sin usar para datos | pares de datos |
La alternativa PoE A/B no tiene relación con T568A/T568B. T568A y T568B asignan colores de cables a los pines; las alternativas PoE identifican los pares que transportan corriente.
Con alimentación de dos pares, el PSE utiliza un conjunto de pares. Con alimentación de cuatro pares, ambos pares participan. Los dos conductores de un par tienen el mismo potencial de CC; la señal diferencial de Ethernet se superpone a este voltaje de modo común y permanece disponible a través del puerto magnético.
No asigne un signo universal + o − a un pin en un diagrama genérico. Se permiten varias configuraciones de polaridad y un PD compatible debe aceptarlas mediante rectificación de entrada. Consulte Pinout de Ethernet PoE y Pinout de RJ45 T568A/T568B para obtener vistas a nivel de pin.
Tipos, clases y recuento de pares
El tipo define la generación y las capacidades amplias. La clase describe con mayor precisión el poder negociado. Un número de tipo más alto no significa que cada puerto suministre automáticamente el tipo máximo: la clase admitida, el límite por puerto y el presupuesto total de energía del conmutador siguen siendo importantes.
- Los PSE de tipo 1 y 2 se alimentan únicamente a través de dos pares.
- Un PSE Tipo 3 de dos pares únicamente puede admitir hasta Clase 4, correspondiente a un PD de 25,5 W.
- Un PSE tipo 3 con capacidad para cuatro pares puede alcanzar la clase 6 y 51 W en el PD.
- Un PSE tipo 4 tiene capacidad para cuatro pares y puede alcanzar la Clase 8 y 71,3 W en el PD.
- Para las Clases 1 a 4, un PSE Tipo 3 o Tipo 4 puede utilizar dos o cuatro pares. La clase 5 y superiores requieren alimentación de cuatro pares.
Por lo tanto, las etiquetas PoE, PoE+ y especialmente PoE++ son insuficientes para la selección del producto. Dependiendo del proveedor, “PoE++” puede significar Tipo 3 o Tipo 4. En su lugar, pregunte: ¿qué tipo, qué clase y cuánta energía se garantiza en el PD?
Datos y poder comparten los pares
10BASE-T y 100BASE-TX utilizan los pines 1–2 y 3–6 para datos. Por lo tanto, la alternativa B podría describirse como poder sobre los “pares sobrantes”. Esa redacción se vuelve engañosa con Gigabit Ethernet: 1000BASE-T, 2.5GBASE-T, 5GBASE-T y 10GBASE-T utilizan los cuatro pares para datos.
PoE sigue siendo compatible con estas velocidades porque la energía CC se inyecta en modo común mientras que los datos son diferenciales. No obstante, una instalación Gigabit o multigigabit debe tener los ocho conductores y cumplir con la categoría de cable requerida. Un cable de conexión antiguo de dos pares puede establecer un enlace 10/100, pero no es adecuado para Gigabit ni para todas las configuraciones PoE.
La página Velocidades Ethernet BASE-T enumera el recuento de pares, la categoría de cable y el alcance para cada PHY.
Cable, distancia y calefacción
Un canal de cobre estándar generalmente alcanza los 100 m: hasta 90 m de enlace permanente más 10 m de cables de equipos combinados. Este es un límite de diseño, no una garantía independiente de la temperatura, el calibre del conductor, los conectores y el agrupamiento de cables.
Para una instalación PoE robusta:
- seleccione una categoría que admita la velocidad de datos, luego verifique las clasificaciones de cable y conectividad PoE;
- utilice conductores de cobre sólido que cumplan con las normas, nunca aluminio revestido de cobre tergiversado como cable de categoría;
- conservar los pares de torsión en la terminación y utilizar los ocho conductores;
- control del desequilibrio de la resistencia del bucle y de la resistencia CC dentro y entre pares;
- seguir las reglas de agrupación, temperatura y reducción del fabricante, especialmente para el Tipo 3 y el Tipo 4;
- preferir una infraestructura Cat 6A debidamente certificada para nuevas instalaciones de alta potencia o multigigabit.
La corriente crea pérdida I²R. Una resistencia excesiva reduce el voltaje en el PD y calienta el haz. El desequilibrio de resistencia distribuye la corriente de manera desigual y también puede alterar el magnetismo de Ethernet. Una prueba de continuidad por sí sola no califica un canal PoE de alta potencia.
Consulte Categorías de cable Ethernet de Cat 5 a Cat 8 al seleccionar el medio.
Dimensionamiento de un sistema PoE
- Registre la potencia de entrada máxima del PD, no solo su consumo promedio.
- Identifique su tipo y clase, luego verifique que el PSE suministre esa clase en el puerto seleccionado.
- Verifique el presupuesto total del conmutador: veinticuatro puertos con capacidad de 30 W no significan necesariamente que haya 720 W disponibles simultáneamente.
- Margen de reserva para pérdida de canal, temperatura, arranque y accesorios intermedios.
- Verifique la categoría, longitud, calibre, material del conductor y certificación del enlace.
- Para un producto personalizado, dimensione el controlador PD, la rectificación, el aislamiento, el convertidor CC/CC y la protección transitoria según las hojas de datos estándar y de componentes.
Si el producto anuncia energía a través de LLDP, no asuma que esto reemplaza la clasificación eléctrica; ambos mecanismos pueden contribuir a la asignación. Para solucionar problemas, utilice un probador PoE que informe el conjunto de pares, el tipo, la clase y la capacidad de energía cargada en lugar de depender de una lectura de voltímetro descargado.
Solución rápida de problemas
| Síntoma | Causas probables | Comprobaciones útiles |
|---|---|---|
| Sin poder | PD no detectado, inyector pasivo incompatible, puerto deshabilitado, cable incompleto | PSE/PD type, all eight conductors, switch log, PoE tester |
| PD se inicia y luego se reinicia | Clase insuficiente, presupuesto agotado, caída de tensión, irrupción. | potencia negociada, carga real, longitud del canal y resistencia |
| El enlace está limitado a 100 Mb/s | par abierto, cable de dos pares, mala terminación | Mapa de cables de cuatro pares y negociación de enlaces. |
| Los fallos aparecen a medida que se cargan más puertos | presupuesto total o límite térmico alcanzado | Presupuesto de PSE, flujo de aire, paquetes y temperatura |
| Conector caliente o intermitente | contacto dañado, cable no conforme, desconexión repetida bajo carga | condición de contacto, certificación y reemplazo del cable |
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- Velocidades de Ethernet BASE-T: velocidad de conexión, recuento de pares y categoría mínima.
Fuentes
- Ethernet Alliance: descripción general de IEEE 802.3bt Power over Ethernet: tipos, clases, alimentación PSE/PD, detección, conjuntos de pares y polaridad.
- Asociación de Estándares IEEE — IEEE 802.3bt-2018 — enmienda de alimentación a través de Ethernet de cuatro pares.
- IEEE 802.3 — Llamada de interés PoE de 4 pares — Alternativas A y B en los pines del conector.
- Ayuda para desarrolladores de Microchip: interfaces de alimentación PoE: terminología PSE, PD, midspan y pares.
- Fluke Networks: prueba de desequilibrio de resistencia de CC para PoE: resistencia, calentamiento y conductores CCA no conformes.