PoE: O que é Power over Ethernet?

O padrão PoE tem sido de grande ajuda na instalação de dispositivos remotos em redes locais, principalmente em lugares de difícil acesso.

Utilizada para conectar dispositivos de rede em instalações comerciais e domésticas, a tecnologia PoE usa o cabeamento ethernet existente para também prover a energia elétrica.

Isso significa que, ao invés de ter que montar infraestruturas para o cabeamento lógico e o elétrico separados, esse tipo de tecnologia permite transportar os dados e a eletricidade pelo mesmo cabo para os dispositivos compatíveis.

Essa flexibilidade facilita a instalação de dispositivos em locais que não possuem rede elétrica disponível, elimina o uso de tomadas elétricas e reduz os custos de instalação, já que a contratação de eletricistas deixa de ser necessária.

O que é Power over Ethernet (PoE)?

Power over Ethernet ou PoE é a tecnologia que permite transmitir a energia elétrica necessária aos dispositivos da rede local pelo mesmo cabeamento de dados. Ao invés de usar cabos elétricos, o padrão IEEE 802.3af usa apenas o cabo par trançado ethernet de uma LAN para fornecer dados e eletricidade.

Em poucas palavras, Power over Ethernet ou simplesmente PoE é uma tecnologia que transmite energia elétrica através de um cabo ethernet de par trançado para dispositivos energizados (PD).

Tal característica permite que a integração da transmissão de dados e energia, possibilitando que instaladores de rede implantem dispositivos energizados em locais que não possuem circuitos elétricos.

Como funciona a tecnologia PoE?

A tecnologia PoE permite que a corrente elétrica entre no cabo ethernet através de um componente chamado injetor. Se o dispositivo na outra extremidade do cabo for compatível com PoE, ele funcionará corretamente sem modificações.

Entretanto, se o equipamento não for compatível, um componente chamado picker (ou tap) deve ser instalado para injetar a corrente elétrica ao cabo. A corrente selecionada é roteada para o conector de alimentação.

Além disso, os instaladores de rede precisam garantir que seus PSEs atribuam um orçamento de energia PoE suficiente para suportar a quantidade desejada de dispositivos a serem alimentados.

Os injetores passivos ou Power Sourcing Equipment (PSE)

Os dispositivos PSE são os responsáveis por enviar energia e dados pelo cabo ethernet para um dispositivo PoE conectado.

Esses equipamentos são classificados como “midspan” ou “endspan”. Os termos endspan e midspan são usados para indicar quais pinagens serão usadas para enviar e receber energia.

Os dispositivos endspan PoE

Também chamado de endpoint, um endspan típico é um switch PoE, principal injetor de energia em uma rede local.

Como o próprio switch pode alimentar seus dispositivos PoE conectados, não há necessidade de uma fonte de alimentação adicional entre o ele e o dispositivo conectado.

Os injetores midspan PoE

Já os equipamentos de fornecimento de energia que se enquadram como do tipo "midspan" são caracterizados como dispositivos “intermediários”.

Esses dispositivos são implantados entre um PSE que não possui recursos PoE e um dispositivo de destino (PD) compatível com a tecnologia. Os principais exemplos de PSEs deste tipo incluem os injetores ou hubs de energia.

Desta forma, para que um switch de rede sem recursos PoE seja usado com um dispositivo PoE será necessário uma fonte de alimentação (injetor) que adicione energia à conexão.

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Dispositivo energizado PoE ou Powered device (PD)

Qualquer dispositivo de rede alimentado por PoE é chamado de dispositivo alimentado ou PD. Logo, pontos de acesso sem fio, câmeras de segurança IP e telefones VoIP são os exemplos comuns de dispositivos PD.

A ascensão do novo padrão IEEE 802.3bt, mais poderoso, abriu o caminho para aplicações que consomem mais energia, como a iluminação LED PoE e o uso câmeras HD de rede PoE externas de alta velocidade com controle de temperatura.

Quais equipamentos são PoE?

Dentro do grupo dos dispositivos compatíveis mais usados, temos os access point sem fio, DVRs, as câmeras IP, computadores thin-clients e os telefones VoIP.

Os equipamentos que usam o padrão PoE (IEEE 802.3af) podem ser voltados para o fornecimento de energia (PSE), dispositivos alimentados (PDs) ou, às vezes, ambos.

A maioria dos PSEs são switches de rede ou injetores PoE, geralmente destinados ao uso complementar aos switches não PoE.

Resumidamente, esta tecnologia permite a transmissão de dados e energia elétrica para dispositivos através de um único cabo, ao invés de ter um cabo separado para cada um.

Tipos de PoE

À medida que a tecnologia PoE se desenvolveu, a quantidade de energia que pode ser enviada pelo cabo ethernet aumentou. Deste modo, os tipos de PoE são classificados em classes, indo de 1 a 4, onde cada uma das classes representa uma versão da tecnologia e suporta uma potência máxima por porta. São elas:

• Classe 1 – PoE e PoE de 2 pares: Entrega potência máxima de 15,4 watts em dispositivos PSE e 12,95 watts em PD. Os dispositivos suportados nessa categoria são: Telefones VoIP, sensores, Access Points (2 antenas), câmeras e CFTV simples.
  
  
• Classe 2 – PoE+ e PoE Plus: Entrega potência máxima de 30 watts PSE e de 25,5 watts de PD. Nesta classificação, os dispositivos suportados são: Câmeras CFTV com inclinação de zoom, Access Point (6 antenas), monitores LCD, sensores biométricos, tablets e demais dispositivos compatíveis com a tecnologia.
  
  
• Classe 3 – PoE de 4 pares, PoE 4P, PoE ++ e UPoE: Potência máxima de 60 watts PSE e 51 watts de PD. Os dispositivos suportados são: dispositivos de videoconferência VoIP e dispositivos de automação predial.
  
  
• Classe 4 – PoE (High Power): Possui potência máxima de PSE de 100 watts e de 71 watts de PD. Neste critério, a maioria dos dispositivos que se comunicam por IP como servidores, sistemas de armazenamento e computadores são suportados.

Quais são as vantagens do PoE?

As principais vantagens do uso da tecnologia Power over Ethernet dentro de infraestruturas de TI são:

Flexibilidade: Por não necessitar tomada elétrica, os administradores de rede podem implantar dispositivos energizados em praticamente qualquer local. Assim, dispositivos como câmeras IP e pontos de acesso sem fio podem ser instalados e reposicionados facilmente.

Eficiência de custo: Como vimos, a tecnologia PoE reduz o tempo e as despesas com a instalação do cabeamento de energia e elimina a necessidade de contratação de instaladores elétricos profissionais.

Escalabilidade: Ter energia disponível na rede significa que a instalação e distribuição de conexões de rede é simples e eficaz. Logo, a tecnologia PoE simplifica a adição de novos equipamentos à rede.

Implantação rápida: Por se tratar de uma tecnologia baseada em ethernet, a tecnologia PoE permite implementar novos dispositivos compatíveis simplesmente conectando os novos equipamentos à rede.

Confiabilidade: A tecnologia PoE se enquadra nas rígidas especificações do padrão 802.3 do IEEE (Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos), amplamente usada em diversas aplicações e é uma tecnologia confiável.

Alimentação centralizada: A alimentação de diversos dispositivos é feita de forma central, em vez de ter uma coleção de adaptadores de parede distribuídos. Logo, o sistema pode possuir um no-break centralizado ou recursos para desativar ou redefinir facilmente todos os dispositivos.

Segurança: A entrega PoE é inteligente e projetada para proteger os equipamentos de rede contra sobrecarga, falta de potência ou instalação incorreta. A tecnologia também utiliza uma tensão relativamente baixa e, portanto, apresenta baixos riscos de acidentes elétricos.

A tecnologia PoE pode danificar meu equipamento?

A tecnologia PoE compatível com IEEE 802.3af/at/bt é segura. Deste modo, tanto injetores; como switches PoE não danificam nenhum equipamento, mesmo que o equipamento não seja projetado para aplicações PoE.

Antes que o PSE envie qualquer energia para um PD conectado, ele inicia um procedimento conhecido como "Handshake", que estabelece quanta energia o dispositivo conectado requer.

Este procedimento usa baixa tensão, por isso é inofensivo para qualquer dispositivo conectado, sendo ele compatível ou não com a tecnologia PoE.

Se o Handshake for concluído, o injetor ou switch começará a enviar energia, o que acionará a inicialização do PD. Mas, caso a associação não seja concluída por qualquer motivo, o PSE nunca enviará energia.

Vale destacar que este recurso é integrado em todos os dispositivos compatíveis com IEEE 802.3af/at/bt, o que consequentemente torna a tecnologia PoE inerentemente segura.

Quais são os melhores dispositivos para uma rede PoE?

Existe uma grande variedade de equipamentos PoE disponíveis que cobrem diversas necessidade de um ambiente de rede.

O PoE industrial, por exemplo, é feito para suportar as demandas que exigem dispositivos funcionando em temperatura extremas, característica geralmente presente em ambientes industriais agressivos.

Considerando tais aspectos, a maioria dos equipamentos externos que são compatíveis com essas instalações possuem um invólucro protetor ou gabinete de proteção contra esses elementos.

As normatizações da tecnologia PoE

O primeiro padrão PoE foi normatizado como IEEE 802.3af em 2003, fornece até 15,4 W de alimentação em cada porta e garante que apenas 12,95 W estarão disponíveis no dispositivo alimentado.

Essa diferença justifica-se através da possível perda de energia que se dissipa no cabo. O esse padrão PoE foi atualizado em 2009 através da norma IEEE 802.3at, introduzindo o formato conhecido como PoE+ ou PoE plus.

A normatização atualizada fornece até 25,5 W de potência para os dispositivos conectados. Essa regra também proíbe que o PoE use os quatro pares para alimentação de dispositivos.

Tanto o padrão IEEE 802.3af como o IEEE 802.3at foram incorporados a documentação original IEEE802.3.

A tecnologia PoE++

O surgimento do padrão IEEE 802.3bt em 2018 expande ainda mais os recursos de energia do formato anterior e é conhecido como PoE++ ou 4PPoE.

Essa nova norma introduz dois tipos de potência adicionais: até 51 W e até 71,3 W de potência fornecida. Cada par do cabeamento utilizado precisa lidar com corrente até 600 mA ou 960 mA.

O suporte aos padrões ethernet para conectividade 2.5GBASE-T, 5GBASE-T e 10GBASE-T está incluído no desenvolvimento da tecnologia PoE.

Esse recurso abre as portas para novas aplicações e expande o uso de soluções como access points sem fio de alto desempenho e câmeras de vigilância CFTV.

Os switches PoE

Um switch PoE é um switch que possui portas de rede que, além de transportar dados, também transportam energia elétrica aos dispositivos conectados, ou seja, incorporam a tecnologia Power over Ethernet.

Isso significa que por essas portas é possível transportar dados e eletricidade usando apenas os cabos de rede.

Deste modo, um switch PoE é capaz de fornecer energia que pode ser usada para executar outros dispositivos através do cabeamento de ethernet.

Vale destacar tanto os switches PoE gerenciados e não gerenciados podem incorporar essa tecnologia.

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