Distance, wattage considerations drive power decisions

Desde que introdujimos los dispositivos de red en nuestras instalaciones, la industria ha luchado por proporcionar energía y permitir que estos dispositivos hagan su magia. El estándar PoE 802.3af de 2003 proporcionó unos escasos 15 vatios de potencia. Esto permitió que algunos dispositivos más pequeños se beneficiaran de una única conexión híbrida de red/cable de alimentación a través del enchufe RJ45 común. Desafortunadamente, este estándar solo habilita dispositivos básicos como teléfonos VoIP y cámaras IP. Todos los demás dispositivos que consumen mucha energía y/o dispositivos por encima del límite de distancia Ethernet de 90 metros de un switch PoE todavía necesitan enchufes CA cercanas.

A medida que la intensidad de la señal y la funcionalidad del dispositivo se han vuelto más sólidas, también ha aumentado la necesidad de más potencia para cumplir con estos requisitos. En torno a 2009, el estándar 802.3at PoE+ elevó el límite de energía más allá de los 25 vatios, permitiendo que los dispositivos que consumen un poco más de energía, como los puntos de acceso Wi-Fi y las cámaras de giro/inclinación/zoom (PTZ), se beneficien del punto único de conectividad. Si bien esto mostró un progreso, todavía estábamos limitados por la distancia de Ethernet de 90 metros. Además, 25 vatios seguían siendo un nivel de energía demasiado bajo para proporcionar una migración masiva de hardware a PoE.

Entonces, ¿qué ha cambiado? Hoy estamos viendo la ratificación de un nuevo estándar PoE, 4PPoE o PoE++ (802.3bt) que permitirá el transporte de 55 y 90-100 vatios, habilitando muchas aplicaciones adicionales. Wi-Fi multibanda de próxima generación, small cells celulares y sistemas de iluminación LED para edificios ahora pueden basarse en PoE++.
Este es un gran paso adelante, pero, lamentablemente, todavía está limitado por la distancia Ethernet de 90 metros, así como por el ancho de banda existente y los límites de aplicación del cableado UTP.

La marcha de PoE hacia una mayor potencia, así como la explosión de tecnologías impulsadas por la Internet de las cosas, ha aumentado al máximo la cantidad de dispositivos alimentados en nuestros espacios. Además de los dispositivos mencionados anteriormente, que ya requieren PoE más fuerte, también estamos viendo que los sistemas de seguridad, telecomunicaciones, protección a la vida y automatización de edificios se unen a las infraestructuras de redes corporativas tradicionales. Esto puede desafiar una infraestructura UTP única desde el punto de vista de la distancia, el ancho de banda, el espacio de ruta y la flexibilidad. Por ejemplo, las cámaras IP y los dispositivos de seguridad ahora son comunes en todos los espacios internos y externos, pero es posible que no estén cerca de las salas de telecomunicaciones existentes o de un conmutador basado en PoE. Las nuevas reglas del National Electrical Code requieren diseños de cables y materiales específicos para recorridos de PoE++, que consumen espacio en rutas ya congestionadas, ya que cada dispositivo PoE++ de alta potencia debe conectarse a su fuente de alimentación.

Entonces, ¿cuál es el desafío? UTP y, por extensión natural, PoE, ya muestra sus limitaciones. Nuestros dispositivos no siempre están a menos de 90 metros de un armario de cuadro de distribución intermedio (IDF) o una sala de telecomunicaciones (TR). A veces necesitamos alimentar dispositivos externos y necesitamos cables externos que superen los cientos, si no miles, de metros. Muchos dispositivos requieren más de los 30 vatios existentes proporcionados por 802.3at e incluso más de los 55 o 100 vatios prometidos en el futuro estándar 802.3bt.

Los televisores LED ahora requieren alimentación y una conexión de red, y una conexión de alta potencia de 100 vatios o más permitiría eliminar el cable de alimentación. En lugar de forzar a todos nuestros dispositivos de uso intensivo de datos y energía a ir a switches PoE ubicados en salas de telecomunicaciones a través de cables homerun, podríamos dividir los switches y acercar la distribución de energía y datos a los dispositivos. Esto viene con el beneficio adicional de reducir las cargas de cables horizontales. Debido a la proliferación de dispositivos, nuestras rutas no pueden soportar el espacio y el peso de decenas o incluso cientos de drops UTP homerun para nuestro TR y/o IDF ya abarrotado.

Para aquellos que necesitan proporcionar sistemas de seguridad de red pública y/o celular en interiores

Un sistema de alimentación inteligente puede residir en una arquitectura de red óptica pasiva. Las unidades de fuente de alimentación se encuentran en salas IDF y están conectadas a dispositivos como unidades de acceso remoto con cableado compuesto.

En sus instalaciones, muchos fabricantes todavía confían en la fibra monomodo para el transporte de señales a través de la tecnología de radiofrecuencia analógica sobre vidrio (RFoG). Muchos de estos dispositivos requieren de cientos a miles de vatios de energía y, en muchos casos, esta energía debe suministrarse cientos o miles de metros a las salas del cuadro de distribución principal (MDF) o headends, debido a los requisitos de backup de energía centralizada. Estos y otros dispositivos de alta potencia, como televisores, sistemas de iluminación y switches PoE distribuidos descritos anteriormente, no pueden depender ni siquiera de los mejores sistemas UTP o PoE planeados en la actualidad. Al observar la posible congestión de las rutas y las limitaciones de distancia que predice la proliferación de dispositivos PoE, incluso las últimas soluciones están limitadas a 100 vatios en 90 metros. Afortunadamente, estamos viendo la aparición de nuevas tecnologías para llenar los vacíos, así como la evolución de tecnologías familiares.

El NEC parece estar de acuerdo en la necesidad de una tecnología nueva o emergente, ya que sus productores han comenzado a prestar más atención a la alimentación de la red. Aunque las Secciones 725 y 830 abordan algunos “tipos” de alimentación, los códigos se están actualizando con los dispositivos más recientes. Recientemente, el NEC se dio cuenta de los niveles de energía que transporta el cable de calibre relativamente pequeño que se usa típicamente en la Categoría 6A y otros cables UTP/FTP. Se produjo un debate muy saludable y, a veces, confuso, que aumentó la incertidumbre en torno al nuevo estándar.

Una alternativa para abordar las limitaciones de PoE es la potencia de Clase 2, que puede abarcar distancias más largas que la PoE tradicional. El nivel de potencia sigue siendo inferior a 100 vatios, pero la falta de requisitos para utilizar cables de categoría UTP ofrece a los diseñadores más flexibilidad con respecto a la distancia a través de conductores de mayor calibre. Si combinamos las capacidades de ancho de banda y distancia de la fibra monomodo con la capacidad de utilizar conductores de cobre de mayor calibre, podemos superar con creces las limitaciones de 90 metros incluso del mejor PoE.

Sin embargo, existe una alternativa más prometedora. El PoE tradicional ahora se puede fortalecer combinando las ventajas de ancho de banda y distancia del cableado de fibra óptica mencionado anteriormente con una solución de alimentación inteligente habilitada por cableado compuesto. Por ejemplo, un dispositivo de 75 vatios que requiere un voltaje de funcionamiento mínimo de 48 VCC en 335 metros se puede alimentar desde una fuente mediante un cable AWG 14. Si el calibre del cable es mayor o el dispositivo final requiere menos de 48 VCC, las distancias aumentan aún más. La tecnología de alimentación inteligente combinada con “microzonas” más pequeñas puede alimentar una gama de dispositivos PoE de 25 vatios utilizando una combinación de un solo cable compuesto de fibra y cobre, combinado con cables cortos que van hacia y desde la microzona.

A esta promesa se suma el desarrollo de una nueva energía “segura al tacto” según NEC 725 y 830. Utilizando las normas IEC 60950-21 (Equipos de Tecnología de la Información – Seguridad – Parte 21: Alimentación Remota) e IEC 62368-1 (Equipos de Tecnología de Audio/Vídeo, Información y Comunicación - Parte 1: Requisitos de Seguridad) como guía, las personas están desarrollando e implementando tecnologías que superan con creces los miles de vatios en miles de metros del mismo cable compuesto de fibra y cobre.

Es un momento emocionante para los diseñadores de redes, con los límites de ancho de banda/distancia/potencia respetados durante mucho tiempo cayendo para la Capa 1 en nuestras redes. Ahora podemos brindar servicios a los clientes dónde, cuándo y cómo quieran usarlos, en lugar de forzar un cubo a través de un orificio redondo. La fibra óptica ofrece ventajas incomparables de ancho de banda y distancia y, sin duda, será un componente clave en las redes del mañana. La combinación de fibra óptica con soluciones de alta potencia a través de un cable compuesto proporciona una extensión robusta a los sistemas PoE tradicionales, lo que nos permite ofrecer ancho de banda preparado para el futuro y alimentar nuestros dispositivos de forma segura y sencilla. Y, quizás aún más emocionante, la función de “instalar solo una vez” de la fibra óptica puede simplificar las actualizaciones futuras y reducir los costos durante la vida útil de la red.