Power over Ethernet (PoE): Una Revolución en las Redes Cableadas

En el ámbito de las redes cableadas, Power over Ethernet (PoE), o Alimentación vía Ethernet,  se ha consolidado como una tecnología disruptiva que optimiza la infraestructura y mejora la eficiencia energética. El estándar PoE permite la transmisión simultánea de energía eléctrica y datos a través de un único cable Ethernet, eliminando la necesidad de fuentes de alimentación independientes para dispositivos como teléfonos VoIP, cámaras IP, puntos de acceso Wi-Fi y sistemas IoT. Vamos a profundizar en los aspectos técnicos de PoE, incluyendo los estándares, tipos, modos de operación y algunas consideraciones de implementación.

 
Fundamentos Técnicos de Power over Ethernet (PoE)

En primer lugar hay que diferenciar siempre entre el equipo PSE, es el acrónimo del Power Sourcing Equipment o dispositivo que alimenta al PD, power deviced o dispositivo alimentado, a través del cable Ethernet.

PoE Pasivo vs. PoE Activo: Diferencias Técnicas

El sistema de PoE Pasivo no sigue los estándares IEEE. Inyecta energía en el cable Ethernet desde el PSE al PD, es decir no existe negociación entre el dispositivo emisor y el receptor. A tener en cuenta:

• Voltaje: Fijo (generalmente 12 V, 24 V, 48 V, 54V).
• Pares de cables utilizados: 4-5 y 7-8.
• Bajo costo y simplicidad.
• Falta de protección contra sobrecargas o cortocircuitos.
• Menos eficiente y seguro.
  
• Menor distancia de cableado: no suele superar los 30 metros entre el PSE y el PD.

PoE Activo o normalizado IEEE

Este sistema sigue los estándares y normalización del IEEE. Realiza un proceso de negociación (handshake) entre el dispositivo emisor PSE y el receptor PD para determinar la potencia requerida. A tener en cuenta:

• Voltaje: Variable (44-57 V DC).
  
• Totalmente protegido ante sobrecargas y cortocircuitos, a través de la toma de tierra del equipo emisor PSE, bien sea un inyector o un switch.
• Mas eficiente cuando utilizamos switches gestionables ya que el PSE entrega al PD la energía necesaria en cada momento.
• Modo A (Alternative A): La energía se transmite a través de los pares de datos 1-2 y 3-6.
• Modo B (Alternative B): La energía se transmite a través de los pares 4-5 y 7-8.
• Hasta 100 metros de cableado entre el PSE y el PD. (Hay soluciones para poder cubrir más distancias)

Estos modos permiten la compatibilidad con dispositivos PoE sin interferir con la transmisión de datos, garantizando un funcionamiento eficiente y seguro.

Estándares IEEE para PoE

Los estándares y normalización IEEE definen las especificaciones técnicas de PoE, incluyendo la potencia máxima, voltaje y corriente permitidos. Gracias a esta uniformidad de criterios se pueden utilizar y operar PSE y PD de distintos fabricantes. A continuación, se detallan los principales estándares:

1. IEEE 802.3af (PoE)

• Voltaje: 44-57 V DC.
• Corriente: Hasta 350 mA.
• Potencia máxima: 15.4 W por puerto (12.95 W disponible para el PD).
• Aplicaciones: Dispositivos de baja potencia, como teléfonos IP, puntos de acceso básicos, cámaras IP básicas y sensores.

2. IEEE 802.3at (PoE+)

• Voltaje: 50-57 V DC.
• Corriente: Hasta 600 mA.
• Potencia máxima: 30 W por puerto (25.5 W disponible para el PD).
• Aplicaciones: Puntos de acceso Wi-Fi de alta capacidad, cámaras PTZ y sistemas de videoconferencia.

3. IEEE 802.3bt (PoE++)

Tipo 3 (4PPoE)

• Voltaje: 50-57 V DC.
• Corriente: Hasta 600 mA por par (1.2 A total).
  
• Potencia máxima: 60 W por puerto (51 W disponible para el PD).
  
• Aplicaciones: Dispositivos WiFi6E o WiFi7 de alta concurrencia, cámaras IP PTZ con sensores y resistencias, entornos industriales. 

Tipo 4 (4PPoE):

• Voltaje: 52-57 V DC.
• Corriente: Hasta 960 mA por par (1.92 A total).
• Potencia máxima: 100 W por puerto (71.3 W disponible para el PD).
• Aplicaciones: Dispositivos de alta potencia, como pantallas digitales, sistemas de iluminación LED y estaciones de carga inalámbrica.
  

Modo Extendido PoE (Long-Range PoE)

El modo extendido PoE permite la transmisión de energía y datos a distancias de hasta 250 metros, superando el límite de 100 metros impuesto por el cableado Ethernet tradicional.

Esto se logra mediante el uso de tecnologías como PoE extendido o PoE pasivo de largo alcance, que ajustan el voltaje y la corriente para minimizar las pérdidas de energía.

Hay que tener en cuenta que usando el modo extendido PoE la velocidad de transmisión de datos baja considerablemente, no pudiendo ser mayor a 10 Mbps.

Aplicaciones:

Instalaciones de cámaras IP o sensores IoT en grandes áreas, como campus universitarios, parques industriales.

Switches PoE: Consideraciones Técnicas

En cuanto a la alimentación vía PoE los PSE, como hemos comentado anteriormente, pueden ser tanto inyectores como switches.

Los inyectores son realmente equipos independientes que actuan como fuente de alimentación y realizan un bypass Ethernet.

Los switches PoE son dispositivos clave hoy en día en una infraestructura de red, ya que gracias a la integración de distintos equipos alimentados PoE podremos realizar un control más exhaustivo de nuestra red, aunque el coste es mayor que usando inyectores.

Siempre que se usen switches PoE hay que tener en cuenta las siguientes especificaciones técnicas:

• Potencia Total: La suma de la potencia entregada a todos los puertos no debe exceder la capacidad total del switch. Ejemplo: Un switch de 8 puertos con 150 W de potencia total puede entregar hasta 30 W por puerto (IEEE 802.3at).
• Priorización de Energía: Algunos switches incluyen funciones de priorización para garantizar que los dispositivos críticos reciban energía en caso de fallo de alimentación.
• Detección de Dispositivos: Los switches PoE activos detectan automáticamente los dispositivos compatibles PD y ajustan la potencia entregada.
• Compatibilidad con Estándares: Asegúrese de que el switch soporte los estándares IEEE requeridos (802.3af, 802.3at o 802.3bt.

Implementación de PoE: Mejores Prácticas

1. Cableado: Utilice cables Ethernet de alta calidad (Cat5e o superior) para minimizar las pérdidas de energía y garantizar la integridad de la señal.
2. Distancias: Respete el límite de 100 metros para conexiones estándar o utilice PoE extendido para distancias mayores.
3. Gestión de Energía: Calcule la potencia total requerida por todos los dispositivos y asegúrese de que el switch PoE tenga capacidad suficiente.
4. Seguridad: Implemente switches PoE activos para garantizar la protección contra sobrecargas y cortocircuitos.

Aplicaciones Avanzadas de la tecnología PoE

• Iluminación LED: Sistemas de iluminación inteligente alimentados por PoE.
• IoT Industrial: Sensores y actuadores en entornos industriales.
• Edificios Inteligentes: Control de climatización, seguridad y acceso mediante dispositivos PoE.
  
• Telecomunicaciones: Estaciones base pequeñas (small cells) y puntos de acceso 5G.
   

  Conclusión

  La tecnología Power over Ethernet (PoE) representa un avance significativo en la distribución e instalación de redes cableadas, ofreciendo una solución eficiente y escalable para la transmisión de energía y datos. Con estándares como IEEE 802.3af, 802.3at y 802.3bt, PoE se adapta a una amplia gama de aplicaciones, desde dispositivos de baja potencia hasta sistemas de alta demanda energética. La elección entre PoE pasivo y activo, así como la correcta implementación de switches y cableado, son factores críticos para garantizar el rendimiento y la seguridad de la red. En un mundo cada vez más conectado, PoE se posiciona como una tecnología clave para la infraestructura de redes del futuro.