Power over Ethernet (PoE)

Che cos'è PoE?

Power over Ethernet è una tecnologia che trasmette energia tramite un cavo di rete, che trasmette simultaneamente dati e fornisce alimentazione ai dispositivi terminali IP (ad es. telefoni IP, AP, telecamere IP, ecc.) tramite un cavo di rete con l'aiuto di una rete Ethernet esistente. PoE è anche chiamato Power over LAN (PoL) o Active Ethernet. Per promuovere la standardizzazione e lo sviluppo della tecnologia Power over Ethernet (PoE) e affrontare il problema della compatibilità tra diversi produttori di apparecchiature di alimentazione e ricezione, il comitato per gli standard IEEE ha rilasciato tre standard PoE: standard IEEE 802.3af, standard IEEE 802.3at, standard IEEE 802.3bt.

Spiegazione dettagliata dello standard PoE

In precedenza, abbiamo menzionato che il Comitato per gli standard IEEE, per risolvere il problema dell'adattabilità tra diversi produttori di alimentatori e dispositivi alimentati, avrà rilasciato tre standard PoE: lo standard IEEE 802.3af, lo standard IEEE 802.3at e lo standard IEEE 802.3bt. Quindi, qual è la differenza tra questi tre standard?

Nel giugno 2003, l'IEEE 802.3 Working Group ha sviluppato lo standard IEEE 802.3af come estensione dello standard Ethernet, con disposizioni dettagliate per l'alimentazione tramite rete, la trasmissione e la ricezione. Ad esempio, lo standard IEEE 802.3af specifica che i dispositivi PSE devono fornire fino a 15.4W di alimentazione DC per porta.

A causa di una certa dissipazione di potenza nel cavo, solo 12.95W erano disponibili per il dispositivo ricevente. Nell'ottobre 2009, per rispondere alla domanda di terminali ad alta potenza, è nato lo standard IEEE 802.3at. Lo standard IEEE 802.3at fornisce fino a 25.5W di potenza per soddisfare la nuova domanda, mantenendo la compatibilità con lo standard 802.3af.

Nel settembre 2018, al fine di aumentare ulteriormente la potenza di alimentazione PoE e ottimizzare lo standard, il comitato per gli standard IEEE ha pubblicato lo standard IEEE 802.3bt. Lo standard IEEE 802.3bt migliora ulteriormente la capacità di alimentazione, con Type 3 che fornisce fino a 51 W di potenza di alimentazione e Type 4 che fornisce fino a 71,3 W. Lo standard IEEE 802.3bt include anche un aggiornamento allo standard 2.5 W, compatibile con lo standard 802.3af, fornendo fino a 25,5 W di potenza. È incluso anche il supporto per 2.5GBASE-T, 5GBASE-T e 10GBASE-T, ampliando l'uso di applicazioni come punti di accesso wireless ad alte prestazioni e telecamere di sorveglianza.

La tecnologia di alimentazione corrispondente allo standard IEEE 802.3af è generalmente indicata come alimentazione PoE, la tecnologia di alimentazione corrispondente allo standard IEEE 802.3at è indicata come alimentazione PoE+ e la tecnologia di alimentazione corrispondente allo standard IEEE 802.3bt è indicata come alimentazione PoE++, o anche nota come 4PPoE. 

Perché abbiamo bisogno di PoE?

Con la crescente diffusione della telefonia IP, della videosorveglianza di rete e dei dispositivi Ethernet wireless, la necessità di fornire supporto all'alimentazione tramite Ethernet stessa sta diventando sempre più pressante. Nella maggior parte dei casi, i dispositivi finali richiedono alimentazione CC e sono solitamente installati su soffitti alti o all'aperto, dove è difficile trovare prese di corrente adatte nelle vicinanze; anche se sono presenti prese, è complicato individuare i convertitori AC/DC richiesti dai dispositivi finali. Inoltre, in molte applicazioni LAN su larga scala, gli amministratori devono gestire contemporaneamente più dispositivi terminali. Questi dispositivi necessitano di un'alimentazione unificata e di una gestione unificata a causa delle limitazioni della posizione dell'alimentazione, il che complica notevolmente la gestione dell'alimentazione. Power over Ethernet è proprio la soluzione giusta a questo problema.

PoE è una tecnologia cablata Power over Ethernet, l'uso del cavo di rete per la trasmissione dei dati con al contempo la capacità di alimentazione CC, una soluzione efficace per l'alimentazione centralizzata di telefoni IP, AP wireless, caricabatterie per dispositivi portatili, terminali POS, telecamere, raccolta dati e altri terminali. L'alimentazione PoE presenta i vantaggi di essere affidabile, semplice da collegare, standardizzata:

Affidabile: un dispositivo PoE può fornire alimentazione a più dispositivi terminali contemporaneamente, realizzando al tempo stesso alimentazione centralizzata e backup dell'alimentazione.

Connessione semplice: le apparecchiature terminali non necessitano di un'alimentazione esterna, ma solo di un cavo di rete.

Standard: conforme agli standard internazionali e utilizza un connettore di alimentazione RJ45 unificato a livello globale, che garantisce il collegamento con apparecchiature di diversi produttori.

Come funziona PoE?

Come mostrato nella figura seguente, il sistema di alimentazione PoE include i seguenti due ruoli di apparecchiatura:

PSE (Power-sourcing Equipment): i dispositivi PoE forniscono alimentazione ai dispositivi alimentati tramite Ethernet, offrendo rilevamento, analisi e gestione intelligente dell'alimentazione, ad es. switch PoE.

PD: dispositivi alimentati come AP wireless, caricabatterie portatili, lettori di carte, telecamere, ecc. A seconda della conformità allo standard IEEE, i PD si dividono in PD standard e PD non standard.

Di seguito è riportata una descrizione del processo di alimentazione PoE.

Rilevamento

Il dispositivo PSE invia un impulso di tensione di 2~10V alla porta per rilevare se il PD collegato all'estremità del suo cavo è un dispositivo alimentato standard supportato. Procederà al passaggio successivo solo quando rileva che il PD è un dispositivo standard.

Classificazione PD

Poiché molti tipi di PD richiedono alimentazioni diverse, dopo che il dispositivo di alimentazione ha rilevato correttamente il dispositivo alimentato, è necessario rilevare la classe di potenza del dispositivo PD all'estremità opposta.

Dopo aver rilevato il PD, il PSE classificherà il dispositivo PD; il PSE applica una tensione di rilevamento di 15.5V~20.5V (corrente limitata a meno di 100mA), il dispositivo PD collegherà una resistenza di classificazione in serie alla linea per identificarne la potenza e il PSE determina a quale classificazione appartiene il dispositivo PD testando l'entità della corrente caratteristica restituita.

Accensione

Quando il PSE rileva che un PD standard è collegato all'estremità del cavo e ha classificato il PD, inizia ad alimentare il PD, erogando 44~57V CC.

Alimentazione

Il PSE fornisce una tensione CC stabile e affidabile al PD ed eroga il livello di potenza corrispondente in base al risultato della classificazione del PD.

Disconnessione

Il PSE interromperà rapidamente (di solito entro 30-40ms) l'alimentazione al PD se il cavo di collegamento al PD viene scollegato o se l'utente disabilita la funzione di alimentazione PoE della porta dello switch dal software. In qualsiasi momento durante l'intero processo in cui il PSE alimenta il PD, se il dispositivo PD va in cortocircuito, consuma più potenza di quella che il PSE può fornire, consuma più potenza della potenza nominale, ecc., l'intero processo di alimentazione verrà interrotto e riavviato dal primo passaggio del processo di rilevamento.