Power over Ethernet (PoE): tipos, potência e cabeamento
Entenda PSE, PD, detecção, classificação, Alternativas A/B, alimentação por quatro pares e níveis de potência IEEE 802.3af/at/bt.
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Ver o processo editorialPonto-chave: PoE transporta alimentação em corrente contínua e dados Ethernet pelo mesmo cabo de pares trançados. O PSE primeiro detecta um dispositivo compatível, negocia uma classe de potência e então alimenta o PD. Para comparar equipamentos, use o tipo IEEE, a classe e a potência disponível no PD, em vez de depender de designações comerciais como “PoE++”.
Referência rápida
| Geração histórica | Tipo IEEE | Pares alimentados | Potência máxima do PSE | Potência máxima disponível no 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 ou 4 | 60 W | 51 W |
| IEEE 802.3bt | Tipo 4 | 4 | 90 W | 71,3 W |
O PSE é a fonte de alimentação, como um switch ou injetor. O PD é o dispositivo alimentado: ponto de acesso Wi-Fi, câmera, telefone, sensor ou controlador. A diferença entre as duas últimas colunas considera, entre outros fatores, a perda máxima permitida no cabo.
802.3af, 802.3at e 802.3bt são as designações históricas das emendas mais encontradas nos produtos. Seus requisitos foram incorporados à norma consolidada IEEE 802.3.
PSE, PD e inicialização do enlace PoE
Um PSE de extremidade fica integrado à porta de um switch. Um PSE intermediário (midspan), conhecido como injetor PoE, fica entre um switch sem PoE e o PD. Em ambos os casos, um sistema conforme à IEEE segue uma sequência controlada:
- Detecção: o PSE aplica uma tensão de teste baixa e procura a assinatura elétrica de um PD válido.
- Classificação: o PSE identifica a potência solicitada e informa ao PD quanto ele pode consumir.
- Corrente de partida (inrush): a corrente é limitada enquanto os capacitores de entrada do PD carregam.
- Alimentação: o PSE monitora corrente, potência, curtos-circuitos e desconexão.
A detecção impede que um PSE conforme à IEEE aplique a tensão plena a um dispositivo Ethernet comum. Um injetor chamado PoE passivo não necessariamente faz essa verificação. Confira separadamente sua tensão, polaridade e atribuição de pinos, pois ele pode danificar equipamentos incompatíveis.
Alternativa A, Alternativa B e atribuição de pinos
O PoE agrupa os quatro pares do conector 8P8C em dois conjuntos de pares. Nesse contexto, Modo e Alternativa são sinônimos.
| Conjunto de pares PoE | Pinos | Uso para dados em 10/100BASE-TX | Uso para dados em 1000BASE-T e PHYs mais rápidos |
|---|---|---|---|
| Alternativa A / Modo A | 1–2 e 3–6 | pares de dados | pares de dados |
| Alternativa B / Modo B | 4–5 e 7–8 | não usados para dados | pares de dados |
As Alternativas PoE A/B não têm relação com T568A/T568B. T568A e T568B atribuem as cores dos fios aos pinos; as alternativas PoE identificam os pares que conduzem corrente.
Na alimentação por dois pares, o PSE usa um conjunto de pares. Na alimentação por quatro pares, usa os dois conjuntos. Os dois condutores de cada par têm o mesmo potencial em corrente contínua; o sinal Ethernet diferencial é sobreposto a essa tensão de modo comum e passa pelos transformadores de isolamento da porta.
Não atribua um sinal universal + ou − aos pinos de um diagrama genérico. Há várias polaridades permitidas, e um PD conforme deve aceitá-las por meio da retificação na entrada. Consulte a pinagem Ethernet PoE e a pinagem RJ45 T568A/T568B para ver cada pino.
Tipos, classes e contagem de pares
O tipo define a geração e as capacidades gerais. A classe descreve com mais precisão a potência negociada. Um número de tipo maior não significa que cada porta forneça automaticamente a potência máxima desse tipo: classe suportada, limite por porta e orçamento total de potência do switch também importam.
- PSEs dos Tipos 1 e 2 alimentam apenas por dois pares.
- Um PSE Tipo 3 limitado a dois pares pode atender até a Classe 4, correspondente a 25,5 W no PD.
- Um PSE Tipo 3 capaz de usar quatro pares pode atingir a Classe 6 e fornecer 51 W ao PD.
- Um PSE Tipo 4 é capaz de usar quatro pares e pode atingir a Classe 8 e fornecer 71,3 W ao PD.
- Para as Classes 1 a 4, um PSE Tipo 3 ou Tipo 4 pode usar dois ou quatro pares. A partir da Classe 5, a alimentação por quatro pares é necessária.
Os rótulos PoE, PoE+ e, sobretudo, PoE++ não bastam para escolher um produto. Dependendo do fabricante, “PoE++” pode significar Tipo 3 ou Tipo 4. Verifique o tipo, a classe e a potência garantida no PD.
Dados e alimentação compartilham os pares
10BASE-T e 100BASE-TX usam os pinos 1–2 e 3–6 para dados. Por isso, às vezes se diz que a Alternativa B alimenta pelos “pares livres”. Essa expressão é enganosa para Gigabit Ethernet: 1000BASE-T, 2.5GBASE-T, 5GBASE-T e 10GBASE-T usam os quatro pares para dados.
PoE continua compatível com essas taxas porque a alimentação em corrente contínua é injetada em modo comum, enquanto os dados usam sinal diferencial. Uma instalação Gigabit ou multigigabit deve ter os oito condutores e atender à categoria de cabo exigida. Um cabo de conexão antigo com apenas dois pares pode estabelecer um enlace 10/100, mas não serve para Gigabit nem para todas as configurações PoE.
A página Velocidades Ethernet BASE-T informa número de pares, categoria de cabo e alcance de cada PHY.
Cabo, distância e aquecimento
Um canal de cobre padrão geralmente alcança 100 m: até 90 m de enlace permanente mais 10 m somados de cabos de conexão. Esse é um limite de projeto, não uma garantia independente de temperatura, bitola dos condutores, conectores e agrupamento de cabos.
Para uma instalação de PoE robusta:
- escolha uma categoria compatível com a taxa de dados e verifique as classificações PoE do cabo e dos conectores;
- use condutores conformes de cobre sólido, nunca alumínio revestido de cobre vendido indevidamente como cabo de categoria;
- preserve o trançamento dos pares até a terminação e use todos os oito condutores;
- controle a resistência de laço e o desequilíbrio de resistência em corrente contínua dentro dos pares e entre eles;
- siga as orientações do fabricante para agrupamento, temperatura e redução de capacidade, sobretudo nos Tipos 3 e 4;
- prefira infraestrutura Cat 6A devidamente certificada em novas instalações de alta potência ou multigigabit.
A corrente produz perdas I²R. Resistência excessiva reduz a tensão no PD e aquece o feixe de cabos. O desequilíbrio de resistência distribui a corrente de forma desigual e pode afetar os transformadores Ethernet. Um teste de continuidade, sozinho, não qualifica um canal PoE de alta potência.
Veja Categorias de cabos Ethernet do Cat 5 ao Cat 8 ao selecionar o meio.
Dimensionando um sistema PoE
- Registre a potência máxima de entrada do PD, não apenas o consumo médio.
- Identifique o tipo e a classe; depois, confirme que o PSE fornece essa classe na porta escolhida.
- Verifique o orçamento total de potência do switch: vinte e quatro portas capazes de fornecer 30 W não significam necessariamente que 720 W estejam disponíveis ao mesmo tempo.
- Reserve margem para perdas no canal, temperatura, partida e acessórios intermediários.
- Verifique categoria, comprimento, bitola, material dos condutores e certificação do enlace.
- Em um produto próprio, dimensione o controlador PD, a retificação, o isolamento, o conversor CC/CC e a proteção contra transientes conforme a norma e as folhas de dados dos componentes.
Se o produto anuncia potência pelo LLDP, não presuma que isso substitua a classificação elétrica; os dois mecanismos podem contribuir para a alocação. Para diagnosticar problemas, use um testador PoE que informe o conjunto de pares, tipo, classe e potência disponível sob carga, em vez de depender da leitura de um voltímetro sem carga.
Diagnóstico rápido de problemas
| Sintoma | Causas prováveis | Verificações úteis |
|---|---|---|
| Sem alimentação | PD não detectado, injetor passivo incompatível, porta desativada, cabo incompleto | Tipo do PSE/PD, presença dos oito condutores, registro do switch, testador PoE |
| O PD liga e depois reinicia | classe insuficiente, orçamento esgotado, queda de tensão, corrente de partida | Potência negociada, carga real, comprimento e resistência do canal |
| Enlace limitado a 100 Mb/s | par aberto, cabo de dois pares, terminação inadequada | Mapeamento dos quatro pares e negociação do enlace |
| Falhas surgem quando mais portas são carregadas | orçamento total ou limite térmico atingido | Orçamento do PSE, fluxo de ar, feixes de cabos e temperatura |
| Conector quente ou intermitente | contato danificado, cabo não conforme, desconexões repetidas sob carga | Estado dos contatos, certificação e troca do cabo |
Páginas relacionadas
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- Pinagem RJ45 Ethernet — T568A e T568B — verifique cores, pares e orientação do conector.
- Cabos Ethernet diretos e cruzados — entenda terminações e auto-MDI-X.
- Categorias de cabos Ethernet do Cat 5 ao Cat 8 — compare frequência, alcance e aplicações.
- Velocidades Ethernet BASE-T — taxa de conexão, contagem de pares e categoria mínima.
Fontes
- Ethernet Alliance — visão geral do IEEE 802.3bt Power over Ethernet — tipos, classes, potência PSE/PD, detecção, conjuntos de pares e polaridade.
- IEEE Standards Association — IEEE 802.3bt-2018 — emenda para alimentação Ethernet por quatro pares.
- IEEE 802.3 — 4-Pair PoE — Alternativas A e B nos pinos do conector.
- Microchip Developer Help — interfaces de alimentação PoE — PSE, PD, midspan e terminologia dos conjuntos de pares.
- Fluke Networks — ensaio de desequilíbrio de resistência em corrente contínua para PoE — resistência dos condutores, aquecimento e condutores CCA não conformes.