Power over Ethernet (PoE): tipi, potenza e cablaggio
Comprendi PSE, PD, rilevamento, classificazione, alternative A/B, alimentazione a quattro coppie e livelli di potenza IEEE 802.3af, at e bt.
Redazione e revisione tecnica:Team di ingegneria ElectroDesignForge
Consulta il processo editorialePunto chiave: PoE trasporta alimentazione DC e dati Ethernet sullo stesso cavo a coppie ritorte. Il PSE rileva prima un dispositivo compatibile, negozia una classe di potenza e poi alimenta il PD. Per confrontare i prodotti usa tipo IEEE, classe e potenza disponibile al PD, anziché diciture commerciali come «PoE++».
Riferimento rapido
| Generazione storica | Tipo IEEE | Coppie alimentate | Potenza massima del PSE | Potenza massima disponibile al PD |
|---|---|---|---|---|
| IEEE 802.3af | Tipo 1 | 2 | 15.4 W | 13 W |
| IEEE 802.3at | Tipo 2 | 2 | 30 W | 25.5 W |
| IEEE 802.3bt | Tipo 3 | 2 o 4 | 60 W | 51 W |
| IEEE 802.3bt | Tipo 4 | 4 | 90 W | 71.3 W |
Il PSE è la sorgente di alimentazione, per esempio uno switch o un iniettore. Il PD è il dispositivo alimentato: punto di accesso Wi-Fi, telecamera, telefono, sensore o controller. La differenza tra le ultime due colonne tiene conto, fra gli altri fattori, della massima perdita ammessa nel cavo.
802.3af, 802.3at e 802.3bt sono i nomi storici degli emendamenti che compaiono più spesso sui prodotti. I rispettivi requisiti sono stati incorporati nella norma IEEE 802.3 consolidata.
PSE, PD e avvio del collegamento PoE
Un PSE terminale è integrato nella porta dello switch. Un PSE intermedio, comunemente chiamato iniettore PoE, si trova fra uno switch senza PoE e il PD. In entrambi i casi, un sistema IEEE segue una sequenza controllata:
- Rilevamento: il PSE applica una bassa tensione di prova e cerca la firma elettrica di un PD valido.
- Classificazione: il PSE rileva la potenza richiesta e comunica al PD quanta ne può assorbire.
- Corrente di spunto: la corrente è limitata durante la carica dei condensatori di ingresso del PD.
- Alimentazione: il PSE sorveglia corrente, potenza, cortocircuiti e disconnessione.
Il rilevamento impedisce a un PSE IEEE di applicare l'intera tensione a un normale dispositivo Ethernet. Un iniettore detto PoE passivo non esegue necessariamente questo controllo. Verificane separatamente tensione, polarità e assegnazione dei pin: può danneggiare apparecchi incompatibili.
Alternativa A, Alternativa B e assegnazione dei pin
PoE raggruppa le quattro coppie del connettore 8P8C in due insiemi di coppie. In questo contesto modalità e alternativa sono sinonimi.
| Insieme di coppie PoE | Pin | Uso per i dati con 10/100BASE-TX | Uso per i dati con 1000BASE-T e PHY più veloci |
|---|---|---|---|
| Alternativa A / Modalità A | 1–2 e 3–6 | coppie dati | coppie dati |
| Alternativa B / Modalità B | 4–5 e 7–8 | non usate per i dati | coppie dati |
Le alternative PoE A/B non hanno alcun rapporto con T568A/T568B. T568A e T568B assegnano i colori dei fili ai pin; le alternative PoE identificano le coppie che trasportano corrente.
Con alimentazione su due coppie il PSE usa un solo insieme; con alimentazione su quattro coppie li usa entrambi. I due conduttori di una coppia hanno lo stesso potenziale DC. Il segnale Ethernet differenziale si sovrappone a questa tensione di modo comune e passa attraverso i trasformatori della porta.
Non assegnare un segno + o − universale a un pin in uno schema generico. Sono ammesse più polarità e un PD conforme deve accettarle mediante raddrizzamento in ingresso. Consulta la piedinatura Ethernet PoE e la piedinatura RJ45 T568A/T568B per vedere i singoli pin.
Tipi, classi e numero di coppie
Il tipo definisce la generazione e le capacità generali. La classe descrive più precisamente la potenza negoziata. Un numero di tipo più alto non implica che ogni porta eroghi automaticamente la potenza massima del tipo: contano anche classe supportata, limite della porta e budget totale di potenza dello switch.
- I PSE di Tipo 1 e Tipo 2 alimentano solo due coppie.
- Un PSE di Tipo 3 limitato a due coppie può supportare fino alla Classe 4, cioè un PD da 25.5 W.
- Un PSE di Tipo 3 capace di usare quattro coppie può arrivare alla Classe 6 e a 51 W al PD.
- Un PSE di Tipo 4 è capace di usare quattro coppie e può arrivare alla Classe 8 e a 71.3 W al PD.
- Per le Classi da 1 a 4, un PSE di Tipo 3 o Tipo 4 può usare due o quattro coppie. Dalla Classe 5 in su servono quattro coppie.
Le diciture PoE, PoE+ e soprattutto PoE++ non bastano quindi a scegliere un prodotto. Secondo il fabbricante, «PoE++» può indicare Tipo 3 o Tipo 4. Chiedi invece: quale tipo, quale classe e quanta potenza è garantita al PD?
Dati e alimentazione condividono le coppie
10BASE-T e 100BASE-TX usano i pin 1–2 e 3–6 per i dati. Per questo l'Alternativa B veniva descritta come alimentazione sulle «coppie libere». Con Gigabit Ethernet tale espressione è fuorviante: 1000BASE-T, 2.5GBASE-T, 5GBASE-T e 10GBASE-T usano tutte e quattro le coppie per i dati.
PoE rimane compatibile con queste velocità perché l'alimentazione DC è applicata in modo comune, mentre i dati sono differenziali. Un impianto Gigabit o multigigabit deve comunque avere tutti e otto i conduttori e rispettare la categoria di cavo richiesta. Un vecchio cavetto a due coppie può stabilire un collegamento 10/100, ma non è adatto al Gigabit né a tutte le configurazioni PoE.
La pagina sulle velocità Ethernet BASE-T elenca numero di coppie, categoria del cavo e distanza per ogni PHY.
Cavo, distanza e riscaldamento
Un canale standard in rame arriva generalmente a 100 m: fino a 90 m di collegamento permanente più 10 m complessivi di cavetti terminali. È un limite di progetto, non una garanzia indipendente da temperatura, sezione dei conduttori, connettori e raggruppamento dei cavi.
Per un impianto PoE affidabile:
- scegli una categoria adatta alla velocità dati, poi verifica le classificazioni PoE di cavo e connettori;
- usa conduttori in rame pieno conformi, mai alluminio rivestito di rame presentato impropriamente come cavo di categoria;
- conserva l'intreccio delle coppie fino alla terminazione e usa tutti e otto i conduttori;
- controlla la resistenza dell'anello e lo sbilanciamento delle resistenze DC dentro le coppie e fra le coppie;
- segui le regole del produttore su fasci, temperatura e declassamento, soprattutto per Tipo 3 e Tipo 4;
- per nuovi impianti ad alta potenza o multigigabit, preferisci un'infrastruttura Cat 6A opportunamente certificata.
La corrente produce perdite I²R. Una resistenza eccessiva riduce la tensione al PD e scalda il fascio. Lo sbilanciamento delle resistenze ripartisce la corrente in modo disuguale e può disturbare anche i trasformatori Ethernet. Una semplice prova di continuità non qualifica un canale PoE ad alta potenza.
Per scegliere il mezzo, consulta Categorie dei cavi Ethernet da Cat 5 a Cat 8.
Dimensionare un sistema PoE
- Registra la massima potenza in ingresso del PD, non solo il consumo medio.
- Identifica tipo e classe del PD, poi verifica che il PSE fornisca quella classe sulla porta scelta.
- Verifica il budget totale dello switch: ventiquattro porte capaci di 30 W non significano necessariamente 720 W disponibili nello stesso momento.
- Prevedi margine per perdita nel canale, temperatura, avvio e accessori intermedi.
- Verifica categoria, lunghezza, sezione e materiale dei conduttori, nonché la certificazione del collegamento.
- Per un prodotto personalizzato, dimensiona controller PD, raddrizzamento, isolamento, convertitore DC/DC e protezione dai transitori secondo norma e schede tecniche dei componenti.
Se il prodotto annuncia la potenza tramite LLDP, non presumere che ciò sostituisca la classificazione elettrica: entrambi i meccanismi possono contribuire all'allocazione. Per la diagnosi usa uno strumento PoE che indichi insieme di coppie, tipo, classe e potenza erogabile sotto carico, anziché affidarti alla lettura a vuoto di un voltmetro.
Diagnosi rapida
| Sintomo | Cause probabili | Verifiche utili |
|---|---|---|
| Nessuna alimentazione | PD non rilevato, iniettore passivo incompatibile, porta disabilitata, cavo incompleto | Tipo PSE/PD, tutti gli otto conduttori, registro dello switch, strumento PoE |
| Il PD si avvia e poi si riavvia | classe insufficiente, budget esaurito, caduta di tensione, corrente di spunto | potenza negoziata, carico effettivo, lunghezza e resistenza del canale |
| Collegamento limitato a 100 Mb/s | coppia interrotta, cavetto a due coppie, terminazione scadente | verifica delle quattro coppie e negoziazione del collegamento |
| I guasti compaiono quando aumenta il numero di porte attive | raggiunto il budget totale o il limite termico | budget PSE, ventilazione, fasci di cavi e temperatura |
| Connettore caldo o intermittente | contatto danneggiato, cavetto non conforme, disconnessioni ripetute sotto carico | stato dei contatti, certificazione e sostituzione del cavetto |
Pagine correlate
- Piedinatura Ethernet PoE — individua gli insiemi di coppie A e B sugli otto pin.
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- Categorie dei cavi Ethernet da Cat 5 a Cat 8 — confronta frequenze, distanze e applicazioni.
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Fonti
- Ethernet Alliance — Panoramica di IEEE 802.3bt Power over Ethernet — tipi, classi, potenza PSE/PD, rilevamento, insiemi di coppie e polarità.
- IEEE Standards Association — IEEE 802.3bt-2018 — emendamento Power over Ethernet su quattro coppie.
- IEEE 802.3 — Proposta iniziale sul PoE a 4 coppie — Alternative A e B sui pin del connettore.
- Microchip Developer Help — Interfacce di alimentazione PoE — terminologia PSE, PD, PSE intermedio e insiemi di coppie.
- Fluke Networks — Misura dello sbilanciamento delle resistenze DC per PoE — resistenza, riscaldamento e conduttori CCA non conformi.