Ampliación del alcance de los dispositivos alimentados por PoE: 100 metros ya no es el límite

A medida que más organizaciones se esfuerzan por integrar la seguridad física, la conectividad inalámbrica y los sistemas de automatización de edificios con su red IP general, surgen nuevos desafíos. El principal de estos desafíos es cómo proporcionar energía y conectividad de datos a los dispositivos que deben colocarse en ubicaciones a cierta distancia del hardware de la red.

Power over Ethernet proporciona un enfoque conveniente y rentable para brindar conectividad de datos y energía a través de una sola conexión. Sin embargo, este enfoque ha estado tradicionalmente limitado por el alcance estándar de 100 metros de Ethernet a través de un sistema de cableado de par trenzado. Si bien el cableado de fibra óptica proporciona capacidades de alcance significativas para la transmisión de datos, aún se requiere energía local y ha sido costosa e inconveniente para proporcionar energía local a una sola cámara, punto de acceso inalámbrico o dispositivo de control de acceso. Lo que se ha necesitado es un sistema que combine los mejores aspectos del alcance de la transmisión de fibra óptica y la conveniencia de Power over Ethernet.

Hay opciones disponibles hoy para abordar el desafío de admitir dispositivos remotos. Cada opción se considerará en este documento, que también destacará los beneficios que se obtendrán de un sistema que amplíe el alcance de PoE y PoE+ mucho más allá de los 100 metros sin necesidad de energía local, respaldos de energía adicionales o contratistas eléctricos adicionales. El sistema OneReach™ se considerará como un ejemplo de una solución completa, sencilla e integrada para ofrecer precisamente estos beneficios.

Power over Ethernet (PoE) se estandarizó por primera vez en 2003 con IEEE 802.3af, proporcionando hasta 15 W de alimentación de CC con un mínimo de 12,95 W disponible para el dispositivo alimentado. Las aplicaciones iniciales a las que se dirigía el soporte eran teléfonos IP, puntos de acceso inalámbrico (WAP) y cámaras IP. La capacidad de alimentar dispositivos IP demostró ser muy rentable. Con el paso de los años y los teléfonos VoIP avanzados comenzaron a requerir más potencia, el IEEE ratificó 802.3at en 2009, lo que permite hasta 30 W de potencia de CC con 25,5 W de potencia disponible para el dispositivo alimentado. En septiembre de 2018, se ratificó 802.3bt y se dispuso de potencias Tipo III (60W) y Tipo IV (90W).

La eliminación de la necesidad de una toma de corriente independiente proporciona una serie de ventajas:

La potencia suministrada a través del cable es nominalmente de 48 V CC. Hoy en día, el conmutador Ethernet suele suministrar tensión. Esta configuración se conoce como sistema de "tramo final", ya que la energía se genera al final del canal de cableado. Sin embargo, para los switches heredados que carecen de la capacidad de proporcionar energía, los sistemas de "intervalo medio" pueden inyectar la energía a lo largo del recorrido del cableado. La inyección de energía en la mitad del tramo generalmente ocurre en el panel de conexión cerca de donde reside el conmutador Ethernet, pero se puede insertar en cualquier lugar a lo largo del enlace.Figura 1ilustra los conceptos.

Figura 1.

Si bien PoE es claramente una tecnología exitosa, existen factores limitantes. Uno de los desafíos más importantes con la tecnología PoE es el alcance físico. Como es un canal Ethernet, la distancia máxima es de 100 m en un cable de categoría. Para muchas aplicaciones, esta longitud de enlace es suficiente. Pero para cada vez más dispositivos, la distancia tradicional de 100 m (328 pies) es insuficiente. De hecho, se ha convertido en algo común tener una cámara IP instalada a 400 pies de distancia del conmutador. La cámara puede encenderse si llega suficiente voltaje a la cámara, pero la distancia es demasiado grande para el canal de comunicación de datos, por lo tanto, ninguna señal de video llega al armario. Es importante tener en cuenta que la distancia se mide por la longitud del cable, que puede ser significativamente más larga que la distancia en línea recta entre el interruptor y el PD debido a la torsión de cada par de conductores.

Cuando se encuentran estas situaciones, se deben desarrollar alternativas. Una solución es instalar un tomacorriente en algún lugar cerca del dispositivo alimentado, como se ilustra enFigura 2 . Una vez que la toma de corriente está en su lugar, hay varias opciones disponibles. Por ejemplo, se podría instalar otro conmutador Ethernet que se conectaría al armario principal con una red troncal de fibra óptica. O bien, se podría usar un conversor de medios tradicional, nuevamente con una conexión de fibra al interruptor principal.

En cualquiera de los ejemplos deFigura 2 , se hacen varios sacrificios. El más significativo es el costo de instalación de la energía eléctrica. Dependiendo de varios factores, el costo de esta instalación puede oscilar entre $2,000 y $10,000, o mucho más si el tomacorriente debe instalarse en un lugar de difícil acceso. Además, dado que hay un nuevo tomacorriente, se necesita un UPS adicional para proporcionar energía de respaldo. El costo de este UPS depende de la carga soportable, pero normalmente es de varios cientos de dólares. Y, por lo general, estos dispositivos deben colocarse en un armario para brindar refrigeración y/o seguridad. Por lo tanto, el costo inicial podría ser de varios miles de dólares o más.

Figura 2.

Berk-Tek desarrolló una nueva solución para hacer frente a estos desafíos: un sistema rentable que permite entregar energía y datos a PD a más de 100 metros, y aún así cumple con los estándares. El desarrollo inicial se centró en diseñar un cable que pudiera utilizarse en el entorno adecuado. Dado que muchas de las aplicaciones de mayor alcance involucraban cámaras IP que se instalaron fuera de un edificio, el cable tendría que funcionar en un entorno interior/exterior. La solución es un cable compuesto con clasificación riser que contiene conductores de cobre para energía y fibras ópticas para datos que fue diseñado y catalogado como cable Clase 3 (o CL3). El cable resultante tiene una lista de cable de bandeja de energía limitada (PLTC) y una lista CL3R-OF, lo que lo coloca en la categoría de bajo voltaje (al igual que el cable de categoría 5e), lo que permite que el contratista de bajo voltaje tradicional instale el cable.

Los convertidores de medios han estado disponibles durante muchos años para convertir una señal Ethernet de cobre en una señal Ethernet de fibra, extendiendo así el alcance de la señal de 100 metros a 2 kilómetros o más. Para estos dispositivos tradicionales, el conversor de medios remoto (el que está instalado cerca del PD) todavía necesitaba una fuente de alimentación local. Por lo tanto, la solución necesitaba abordar esta deficiencia para que el cliente pudiera aprovechar al máximo los beneficios de PoE.

Dado que el convertidor remoto con frecuencia se colocaría en el exterior, debía cumplir con las especificaciones industriales estrictas. Estos incluían soportar temperaturas tan bajas como -40°C y tener aislamiento de voltaje para soportar fallas a tierra. Todo esto debía estar contenido en un paquete lo suficientemente compacto como para alojarlo en un gabinete pequeño con clasificación NEMA.

En cambio, la solución OneReach proporciona energía para el convertidor de medios remoto especialmente diseñado y el PD desde el armario principal, lo que elimina la necesidad de alimentación de CA local. La energía es transportada por los conductores de cobre. Los conductores son AWG n.º 12 y proporcionan una resistencia lo suficientemente baja como para que pueda llegar suficiente energía al convertidor de medios y al PD a distancias de hasta 3600 pies, según la corriente de PoE requerida por el PD. La señal de Ethernet se transportaría en la fibra donde tales distancias se alcanzan fácilmente. Tanto los componentes de cobre como los de fibra se proporcionan en el cable compuesto CL3R-OF/PLTC con clasificación riser. Además, Berk-Tek también ha introducido una opción plenum, el cable compuesto CL3P-OF/PLTC.

El sistema OneReach es un sistema PoE de tramo final, como se ilustra enfigura 3 . Este sistema patentado proporciona un puerto PoE compatible con IEEE, pero lo extiende mucho más allá del límite de 100 metros; de hecho, puede exceder mucho más de 1 km. No se necesita una fuente de alimentación adicional fuera del armario principal. Y dado que OneReach no es un interruptor, el interruptor en el armario se comunica directamente con el PD y puede usar el UPS existente como respaldo de energía.

Figura 3.

El beneficio clave de la solución OneReach es su naturaleza transparente. Siempre que el PD cumpla con la especificación PoE, puede ser compatible con OneReach. Constantemente se están lanzando nuevos PD de alto rendimiento que aprovechan PoE y PoE+.

Para obtener más información, visite www.berktek.us/onereach.