Power over Ethernet: padrões PoE, PoE+ e PoE++

Power over Ethernet fornece energia DC e dados pelo mesmo cabo de par trançado. Os padrões IEEE 802.3 definem três gerações: 802.3af (PoE, Tipo 1), 802.3at (PoE+, Tipo 2) e 802.3bt (PoE++, Tipo 3 e Tipo 4). Cada um estabelece um nível de potência na porta do switch e um nível garantido menor no dispositivo alimentado, porque o próprio cabo perde energia na forma de calor. Escolher o padrão, o switch e o cabo certos é o que faz um link funcionar de forma confiável.

Os três padrões PoE e seus níveis de potência

O 802.3af surgiu em 2003 e cobre a maioria dos telefones VoIP, câmeras IP simples e pontos de acesso sem fio. O 802.3at, de 2009, praticamente dobra o orçamento da porta e atende câmeras pan-tilt-zoom, pontos de acesso de rádio duplo e videofones. O 802.3bt, de 2018, usa todos os quatro pares e alcança 60 W ou 90 W na porta, o suficiente para pontos de acesso de alta potência, pequenos displays e controles prediais.

A diferença entre os números da porta e do dispositivo não é margem de marketing. É a perda no pior caso permitida no canal em corrente máxima. Um dispositivo classificado em 25,5 W em um link 802.3at pode consumir isso continuamente; o switch precisa reservar 30 W para ele.

Como dimensionar um switch PoE

Um switch PoE tem um orçamento total de potência compartilhado entre suas portas. Cada porta pode ser capaz de 30 W, mas o switch como um todo pode fornecer apenas o suficiente para alguns desses dispositivos ao mesmo tempo. Some os valores de consumo dos dispositivos, não os máximos das portas, e deixe uma folga para picos de inicialização.

Um injetor PoE adiciona potência a um link a partir de um switch não PoE. Ele fica entre o switch e o dispositivo e injeta energia nos pares sobressalentes ou nos pares de dados. Um switch PoE alimenta suas portas diretamente e negocia com cada dispositivo. Para um ou dois dispositivos, um injetor é mais simples; para uma parede de câmeras ou pontos de acesso, um switch PoE é mais limpo e fácil de gerenciar.

Injetores passivos (não padronizados) são a armadilha. Eles ignoram a negociação e colocam 24 V ou 48 V no cabo continuamente. Um dispositivo que não espera essa tensão pode ser danificado. Use injetores passivos apenas com equipamentos projetados explicitamente para eles.

Escolha do cabo para PoE de alta potência

O PoE mantém o limite Ethernet de 100 m (328 ft), então as mesmas regras de comprimento máximo do cabo Ethernet se aplicam. O que muda com potência mais alta é o calor. Cabos agrupados transportando corrente esquentam, e condutores mais finos esquentam mais.

• Cat6 ou Cat6a de cobre 23 AWG esquentam menos que cabos mais finos.
• Cat5e geralmente é 24 AWG e funciona para 802.3af e 802.3at, mas para 802.3bt Tipo 4 o condutor maior é a escolha mais segura.
• Alumínio com revestimento de cobre (CCA) nunca deve transportar PoE. Tem maior resistência, é quebradiço quando flexionado e produz mais calor sob carga.
• Cobre sólido é para lançamentos horizontais; cobre encordoado é para cabos de patch que flexionam.

A página de categorias de cabo Ethernet cobre toda a faixa do Cat5e ao Cat8. Para a maioria dos trabalhos com PoE, Cat5e vs Cat6 vs Cat6a se resume a calor, folga e velocidade futura, não a se o PoE vai funcionar ou não.

O que dá errado

Injetores passivos no dispositivo errado. Um injetor passivo de 48 V em um dispositivo que espera negociação 802.3af pode destruir a entrada do dispositivo. Se o dispositivo não diz que aceita PoE passivo, não use um injetor passivo.

Orçamento de switch subdimensionado. Um switch com orçamento total de 60 W não consegue alimentar quatro portas de 30 W em plena carga. Ele vai recusar alimentar o quarto dispositivo ou derrubar todos. Some os consumos dos dispositivos e compare com o total do switch, não com o valor por porta.

Cabo CCA sob PoE. Alumínio com revestimento de cobre não atende aos padrões de categoria TIA. Sob PoE, esquenta mais e pode falhar no conector. Cabo de categoria é cobre sólido ou encordoado.

Lançamentos longos em alta potência. O limite de 100 m é definido pela perda de sinal e temporização, e o PoE não o estende. Um lançamento de 90 m a 90 W perde mais energia no cabo do que um curto, e o dispositivo pode receber menos que sua tensão nominal. Mantenha os lançamentos dentro do limite do canal e prefira 23 AWG para Tipo 4.

Blindagens quebradas ou sem aterramento. Um sistema blindado precisa de jacks, plugs e patch panels blindados, e aterramento através do equipamento. Uma blindagem quebrada ou não aterrada não traz benefício e pode captar ruído.

Trocar os pares. 802.3af e 802.3at usam dois pares; 802.3bt usa todos os quatro. Um cabo com par dividido ou terminação ruim pode passar dados em baixa velocidade, mas falhar sob a corrente do PoE. Um testador de continuidade encontra aberturas e curtos; um testador de certificação é a única maneira de provar que um link atende aos limites Cat6 ou Cat6a.

Combinando o padrão com o dispositivo

Verifique a etiqueta ou o datasheet do dispositivo para saber sua classe PoE. Um dispositivo marcado 802.3af funcionará em uma porta 802.3at ou 802.3bt, porque o padrão mais alto é retrocompatível. Um dispositivo marcado 802.3bt Tipo 4 precisa de uma porta Tipo 4 ou um injetor Tipo 4; uma porta Tipo 1 não vai alimentá-lo.

Para um único ponto de acesso em uma mesa, um injetor PoE+ e um cabo de patch Cat6 bastam. Para um teto cheio de câmeras, um switch PoE+ com orçamento realista e cabeamento horizontal Cat6 é a resposta prática. Para dispositivos de 90 W, use 802.3bt Tipo 4, cobre 23 AWG e mantenha os lançamentos curtos.