| Artículos | 01 NOV 2006

Watios IP: Power Over Ethernet

Tags: Histórico
Juan Blázquez.
Montar un sistema de videovigilancia perimetral informatizado o instalar un teléfono IP en una ubicación remota puede no ser tan sencillo de hacer si no queda resuelto el suministro eléctrico. Power over Ethernet puede ser la solución a la falta de tomas de corriente o la reorganización del caos en estas conexiones. La extensión de las redes informáticas, hoy por hoy, sobre el papel, resulta algo superado. Como no todos los dispositivos que hay en la red son ordenadores e impresoras, en la práctica, no obstante, llevar un punto de red para conectar algo tan sencillo como una cámara o teléfono IP, puede ser muy complicado. El enlace inalámbrico permite llegar donde el cable no alcanza. Pero sólo resuelve una parte del problema. Para que cualquier dispositivo funcione, también hay que proporcionarle energía. El suministro eléctrico es una infraestructura que hay que resolver en paralelo a la conexión de red. Y resulta problemático no sólo por su tendido. Aunque haya toma de corriente, también se suelen plantear problemas por el número y disposición de las conexiones disponibles con las que poder alimentar los innumerables periféricos que se pueden asociar al ordenador. La solución para estos casos en los que se necesita un suministro pequeño de carga eléctrica para conectar pequeños dispositivos parece obvia. Alimentar dichos dispositivos por la misma conexión por la que reciben y envía los datos de la red. Introducir el suministro eléctrico por el mismo cable por el que circula la señal de red. Una idea que no es nueva y que ya se viene utilizando desde hace bastante tiempo, sin que se repare en ella. Para instalar un teléfono convencional, sólo es necesario tender la línea telefónica. El aparato obtiene la corriente de esa misma conexión. Ésta es la propuesta y la finalidad de PoE, Power over Ethernet, Energía sobre Ethernet. Alimentar los dispositivos que se conectan a la red utilizando el mismo cable de par trenzado y la misma clavija RJ45. Una única conexión para proporcionar todo lo que un pequeño aparato necesita para operar en red. Un estándar, IEEE 802.af, que se hacía necesario, ratificado hace apenas tres años y que ya es utilizado con normalidad para solventar algunos de estos pequeños grandes inconvenientes que se dan cuando se puebla la red de todo tipo de dispositivos, en cualquier lugar. Esquema de funcionamiento El esquema típico para este modo de alimentación eléctrica es sencillo. Básicamente, se trata de añadir una fuente de electricidad capaz de proporcionar energía a través del cable de par trenzado. Esta fuente de energía la proporciona un dispositivo específico denominado hub midspan, o PSE, Power Sourcing Equipement, Equipamiento fuente de energía, que tiene un aspecto similar a un concentrador o hub. Este dispositivo se encarga de inyectar la corriente eléctrica sobre los cables de par trenzado. Las bocas del PSE se conectan a los puertos de un switch convencional para obtener las funciones de red propias de este tipo de dispositivo de gestión de tráfico. Los dispositivos finales que deben ser alimentados de electricidad por la red se conectan al hub midspan directamente a sus bocas o a través de los paneles de conexión convencionales que se utilicen. Los dispositivos finales obtendrán su energía por el mismo conector RJ45 que les proporciona acceso a la red. Allá donde llegue el cable Ethernet, hay una toma de corriente. Y no se necesita un cable de par trenzado especial. Los cables de categoría 5 ya desplegados pueden ser utilizados para llevar energía hasta los dispositivos. Como se ve, el despliegue de este tipo de infraestructura es sencilla a más no poder. Sólo es cuestión de conectar la fuente de alimentación entre conmutadores y dispositivos a alimentar. Para garantizar el suministro eléctrico a estos dispositivos, es práctica habitual, muy recomendable, conectar el concentrador midspan a un Sistema de Alimentación Ininterrumpida, SAI, también conocidas como UPS. De esta forma, por ejemplo, el sistema de videovigilancia basado en cámaras IP no quedaría anulado en caso de fallo en el suministro eléctrico general. En este nuevo estándar, la corriente eléctrica que circula por el cable de par trenzado Ethernet, lleva, simultáneamente, energía y datos a los dispositivos conectados, utilizando los hilos que forman este cable, según dos posibles modos de funcionamiento. Uno de ellos consiste en separar la energía de la señal de datos, utilizando para cada uno de estos propósitos distintos hilos. En Ethernet a 10 Mbps y 100Mbps. el cable utilizado dispone de 8 hilos, cuatro pares. PoE puede insertarse en los hilos no utilizados del cable. Así, es normal que los pines 4 y 5 formen el par del polo positivo y los hilos 7-8, se conviertan en el polo negativo, polaridad necesaria en cualquier conexión eléctrica. Los pares formados por los hilos 1-2 y 3-6, se encargan de acarrear la señal de datos. El otro método consiste en utilizar los mismos mismos hilos que levan la señal de datos. Ya que los pares del cable están acoplados a un transformador en cada extremo, se aprovecha el contacto central del transformador de aislamiento para aplicar la alimentación DC, sin que esta corriente afecte a la señal de datos. Así, los pines 3-6 y el par 1-2 pueden tener cualquier polaridad y sirven para la alimentación. El modo de operar es excluyente. Es decir, las especificaciones impiden que se pueda utilizar a la vez los dos tipos de alimentación sobre el cable de par trenzado. Asimismo. El estándar IEEE 802.3af da especificaciones detalladas para conseguir extraer la energía eléctrica del cable de par trenzado para las especificaciones de ethernet a 10 y 100 Mbps. La utilización de PoE sobre Gigabit, 1000BaseT, sólo aparece referenciada a grandes rasgos. Para Gigabit, este modo de alimentación eléctrica no está aún demasiado bien vista, puesto que para conseguir estas velocidades se deben utilizar los 8 hilos que componen el cable para la conexión de red y al introducir PoE, con cualquiera de los dos métodos posibles, 2 de los pares deben quedar inutilizados, por lo que se pierde la eficacia de las conexiones a esta velocidad. La industria, por el momento, no ha profundizado sobre este punto, debido principalmente a que los dispositivos que se pueden alimentar según este estándar, rara vez necesitan superar los 100 Mbps de velocidad de operación. Lógicamente, no se puede aplicar corriente eléctrica a una conexión de red alegremente. El dispositivo en cuestión puede dañarse. Para prevenir este problema, el estándar define un proceso de descubrimiento para examinar los cables conectados y los dispositivos pinchados a ellos que puedan soportar este tipo de alimentación. Para ello, antes de suministrar corriente a una conexión, se aplica un pequeño voltaje de corriente limitada sobre el cable para comprobar que el dispositivo cuenta con una pequeña resistencia de 25 K Ohm. Si se verifica la presencia de esta protección, se procede al suministro de electricidad, con un voltaje de 48 voltios. Así, los dispositivos que pueden alimentarse por red, denominados PD, Powered Device, están construidos con 4 bloques. El primero de ellos, ?protección de polaridad?, es el módulo encargado de extraer la alimentación del cable, independientemente del modo utilizado para inyectarla sobre él. La corriente recibida pasa al segundo bloque, ?firma y clase de circuito?, que protege al dispositivo frente a potencia de electricidad recibida superior a la esperada, según se ha comentado anteriormente. El último de los bloques, es el ?convertidor DC/DC?, que se encarga de proporcionar la energía recibida al dispositivo en cuestión para su funcionamiento. Opera normalmente sobre un rango de 36 a 57 V, según condiciones mínimas y máximas, para tratar los 48 V nominales que puede recibir. La mayoría de las aplicaciones de esta alimentación suelen utilizar un voltaje pequeño, entre 5 y 12 V. No obstante, para evitar que durante la validación de la potenci

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