95 W Power over Ethernet

Avviso importante per i lettori: questo articolo riguarda esclusivamente l’alimentazione PoE con rilevamento attivo del terminale. Non tratta intenzionalmente l’alimentazione PoE passiva, spesso utilizzata dai fornitori di servizi Internet per alimentare i router wireless. I principali svantaggi delle soluzioni passive sono i seguenti:

  • Impossibilità di rilevare i dispositivi terminali (lo switch non sa se alla fine del cavo sia presente un dispositivo compatibile con PoE).
  • Impossibilità di monitorare centralmente il sistema di alimentazione tramite il protocollo SNMP

L’alimentazione PoE offre enormi vantaggi grazie ai ridotti requisiti di cablaggio. A differenza dei sistemi di alimentazione convenzionali, non richiede cavi separati per i dati e l’alimentazione. Inoltre, la comunicazione tra l’alimentatore e il dispositivo alimentato garantisce la protezione contro i cortocircuiti e, non da ultimo, un facile monitoraggio dell’intero sistema di alimentazione tramite il protocollo SNMP.

Dalla ratifica del primo standard PoE nel 2003 (IEEE 802.3af), il suo utilizzo si è notevolmente esteso a tutta una serie di nuove applicazioni. Col passare del tempo, tuttavia, è emerso che il suo fattore limitante è la potenza nominale massima di 15,4 W per porta. Mentre per le comuni telecamere fisse e i telefoni IP questa potenza era sufficiente, per le telecamere IP con illuminazione IR, le telecamere PTZ, i videotelefoni e altri dispositivi risultava limitante. A seconda delle coppie utilizzate per la trasmissione di energia, lo standard distingue tra la modalità PoE A (tramite coppie dati) e la modalità PoE B (tramite coppie di riserva). Ogni dispositivo PoE-PD (Powered Device) dovrebbe, secondo la norma, supportare entrambi i modi, A e B. In pratica, capita talvolta che i produttori di telecamere cerchino di risparmiare e installino solo componenti per il PoE A. Per i dispositivi PoE-PSE (Power Supply Equipment) (switch e iniettori PoE) è sufficiente il supporto di un solo modo. Tutti i nostri switch della serie LAN-RING BOX, tuttavia, supportano sia la modalità A che la modalità B.

Per questo motivo, l’organizzazione IEEE ha pubblicato nel 2009 il nuovo standard IEEE 802.3at con una potenza fino a 30 W per porta. Anche in questo caso, secondo lo standard, ogni dispositivo PoE-PD (Powered Device) dovrebbe supportare entrambe le modalità A e B.

Lo sviluppo, però, è proceduto rapidamente. Sul mercato hanno cominciato a diffondersi telecamere di sicurezza PTZ per esterni, terminali POS, illuminazione a LED, punti di accesso 802.11ac e 802.11ax e altri dispositivi che richiedono più di 30 W per il loro funzionamento. L’elevata domanda provoca solitamente una competizione tra diversi standard. L’organizzazione IEEE ha proseguito il lavoro su un nuovo standard, ratificato nel settembre 2018 con la denominazione IEEE 802.3bt, con una potenza massima erogabile di 90 W per porta. Ma già nel 2011 l’organizzazione HDBaseT Alliance aveva creato lo standard Power over HDBaseT (PoH), che consente di erogare una potenza massima di 100 W tramite quattro coppie Cat5e.

Il risultato di questo processo sono due standard di potenza incompatibili tra loro: il PoE da 90 W secondo lo standard IEEE 802.3bt e il PoE da 100 W secondo lo standard POH della HDBaseT Alliance. Tutti gli switch METEL LAN-RING PP con versione hardware 2020 supportano entrambe le soluzioni, come illustrato nella tabella sottostante.

LAN-RING PP / 2020 versione hardware - panoramica delle modalità di alimentazione PoE supportate
Tipo Standard Potenza massima erogata dal PoE-PSE Potenza massima assorbita per PoE-PD
 Categoria del cavo Lunghezza del cavo Numero di coppie per la trasmissione di energia
 Tensione minima in ingresso per PoE PD
1 802.3af 15,4 W 12,95 W Cat5e 0 - 100 m 2 37 V
2 802.3at 30 W 25,5 W Cat5e 0 - 100 m 2 42,5 V
3 802.3bt 60 W 51 - 60 W Cat5e 0 - 100 m 4 42,5 V
4 802.3bt 90 W 71 - 90 W Cat5e 0 - 100 m 4 41,1 V
POH POH 95 W 95 W Cat5e 0 - 100 m 4 38,125 V

 

UPOE

Si tratta essenzialmente di 2 dispositivi di classe 4 rilevati e classificati separatamente. Esempi tipici di UPOE sono le telecamere PTZ da esterno con riscaldamento PoE o le telecamere fisse in custodie con riscaldamento PoE.

Alimentazione PoE secondo lo standard IEEE802.3bt

La trasmissione di potenza elevata tramite cavi UTP/FTP/STP impone requisiti più elevati in termini di qualità. Pertanto, per garantire il corretto funzionamento, dovrebbero essere utilizzati esclusivamente cavi con conduttori in rame di categoria Cat5 e superiori. Ad esempio, i cavi CCA con conduttori con anima in alluminio e rivestimento in rame sono del tutto inadatti. Nella tabella seguente sono riportati, a titolo illustrativo, i risultati dei calcoli delle perdite di potenza e di tensione per diverse tensioni di ingresso e tipi di cavi.

Dal calcolo emerge inoltre il vantaggio di una tensione di ingresso più elevata. Per questo motivo, nei quadri di distribuzione OH utilizziamo alimentatori con uscita regolata in un intervallo minimo di 48-56 VDC.

Calcolo approssimativo delle perdite per cavi Cat5e CCA con resistenza dei conduttori pari a 130 Ohm/km.
Distanza tra PoE PSE e PD Tensione di uscita del PoE-PSE Potenza erogata dal PoE-PSE Resistenza totale del circuito Corrente che attraversa l'anello Perdite di linea Tensione di ingresso PoE-PD Tensione minima all'ingresso PoE-PD secondo la norma
10 m 56 V 90 W 0,65 Ω 1,61 A 1,04 V / 1,68 W 54,96 V 41,1 V
10 m 48 V 1,88 A 1,22 V / 2,29 W 46,78 V
100 m 56 V 6,5 Ω 1,61 A 10,45 V / 16,79 W 45,55 V
100 m 48 V 1,88 A 12,19 V / 22,85 W 35,81 V

 

Calcolo approssimativo delle perdite per cavi Cat5e a filo intero con resistenza del conduttore di 93,8 Ohm/km (BELDEN 1594A)
Distanza tra PoE PSE e PD Tensione di uscita del PoE-PSE Potenza erogata dal PoE-PSE Resistenza totale del circuito Corrente che attraversa il circuito Perdite di linea Tensione di ingresso PoE-PD Tensione minima in ingresso del PoE-PD secondo la norma
10 m 56 V 90 W 0,47 Ω 1,61 A 0,75 V / 1,21 W 55,25 V 41,1 V
10 m 48 V 1,88 A 0,88 V / 1,65 W 47,12 W
100 m 56 V 4,69 Ω 1,61 A 7,54 V / 12,11 W 48,46
100 m 48 V 1,88 A 8,79 V / 16,49 W 39,21 V

 

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Potenza PoE secondo la HDBaseT Alliance

Lo standard di alimentazione POH è stato pubblicato dall’associazione HDBaseT Alliance già nel 2011. Si basa sullo standard IEEE 802.3at e consente una trasmissione sicura fino a 100 W tramite cavo Ethernet. È stato pubblicato molti anni prima dello standard concorrente IEEE 802.3bt, pertanto, oltre a numerose apparecchiature audiovisive, viene utilizzato dalla stragrande maggioranza delle telecamere IP con un consumo superiore a 25,5 W.

Calcolo approssimativo delle perdite per cavi Cat5e CCA con resistenza del conduttore di 130 Ohm/km
Distanza tra PoE PSE e PD Tensione di uscita del PoE-PSE Potenza erogata dal PoE-PSE Resistenza totale del circuito Corrente che attraversa il circuito Perdite di linea Tensione di ingresso PoE-PD Tensione minima in ingresso del PoE-PD secondo la norma
10 m 56 V 95 W* 0,65 Ω 1,7 A 1,10 V / 1,87 W 54,9 V 38,13 V
10 m 48 V 1,98 A 1,29 V / 2,55 W 46,71 V
100 m 56 V 6,5 Ω 1,7 A 11,03 V / 18,71 W 44,97 V
100 m 48 V 1,98 A 12,86 V / 25,46 W 35,14 V

 

Calcolo approssimativo delle perdite per cavi Cat5e a filo pieno con resistenza del conduttore di 93,8 Ohm/km (BELDEN 1594A)
Distanza tra PSE PoE e PD Tensione di uscita PoE-PSE Potenza erogata dal PoE-PSE Resistenza totale del circuito Corrente che attraversa il circuito Perdite di linea Tensione di ingresso PoE-PD Tensione minima in ingresso del PoE-PD secondo la norma
10 m 56 V 95 W* 0,47 Ω 1,7 A 0,8 V / 1,35 W 55,2 V 38,13 V
10 m 48 V 1,98 A 0,93 V / 1,84 W 47,07 V
100 m 56 V 4,69 Ω 1,7 A 7,96 V / 13,5 W 48,04 V
100 m 48 V 1,98 A 9,28 V / 18,37 W 38,72 V

* 95 W è la potenza massima supportata dagli switch PP con hardware progettato nel 2020.

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