Distance, wattage considerations drive power decisions

Desde a introdução de dispositivos de rede em nossas instalações, a indústria tem lutado para fornecer energia e permitir que esses dispositivos façam sua mágica. O padrão PoE 802.3af de 2003 forneceu parcos 15 watts de potência. Isso permitiu que alguns dispositivos menores se beneficiassem de uma única conexão híbrida de rede/cabo de alimentação por meio do plugue RJ45 comum. Infelizmente, esse padrão habilitava apenas dispositivos básicos, como telefones VoIP e câmeras IP. Todos os outros dispositivos que consomem muita energia e/ou dispositivos acima do limite de distância Ethernet de 90 metros de um switch PoE ainda precisam de tomadas CA próximas.

À medida que a força do sinal e a funcionalidade do dispositivo se tornaram mais robustas, a necessidade de mais energia para atender a esses requisitos também aumentou. Por volta de 2009, o padrão 802.3at PoE+ aumentou o limite de potência para além de 25 watts, permitindo que dispositivos que consomem um pouco mais de energia, como pontos de acesso Wi-Fi e câmeras panorâmica/inclinação/zoom (PTZ), se beneficiassem do único ponto de conectividade. Embora isso mostrasse progresso, ainda estávamos limitados pela distância Ethernet de 90 metros. Além disso, 25 watts ainda era um nível de potência muito baixo para fornecer migração massiva de hardware para PoE.

Então, o que mudou? Hoje estamos vendo a ratificação de um novo padrão PoE, 4PPoE ou PoE++ (802.3bt), que permitirá o transporte de 55 e 90-100 watts, possibilitando muitas aplicações adicionais. Wi-Fi multibanda de próxima geração, small cells celulares e sistemas de iluminação de LED para edifícios agora podem ser baseados em PoE++.
Este é um tremendo passo à frente, mas ainda é, infelizmente, limitado pela distância Ethernet de 90 metros, bem como pela largura de banda existente e pelos limites de aplicação do cabeamento UTP.

A marcha do PoE em direção a uma maior potência, bem como a explosão de tecnologias estimuladas pela Internet das Coisas, aumentou ao máximo o número de dispositivos alimentados em nossos espaços. Além dos dispositivos mencionados acima, que já exigem PoE mais fortes, também estamos vendo sistemas de segurança, telecomunicações, proteção à vida e automação predial se juntarem às infraestruturas de rede corporativa tradicionais. Isso pode desafiar uma infraestrutura exclusiva de UTP a partir dos pontos de vista de distância, largura de banda, espaço nos caminhos e flexibilidade. Por exemplo, câmeras IP e dispositivos de segurança agora são comuns em todos os espaços internos e externos, mas podem não estar próximos às salas de telecomunicações existentes ou a um switch baseado em PoE. As novas regras do National Electrical Code exigem projetos e materiais de cabos específicos para execuções de PoE++, que consomem espaço em vias já congestionadas, uma vez que cada dispositivo PoE++ de alta potência deve ser cabeado em sua fonte de alimentação.

Então, qual é o desafio? O UTP e, por extensão natural, o PoE, já mostra suas limitações. Nossos dispositivos nem sempre estão a 90 metros de um armário de quadro de distribuição intermediária (IDF) ou uma sala de telecomunicações (TR). Às vezes, precisamos alimentar dispositivos externos e exigir cabos externos que excedem centenas, senão milhares de metros. Muitos dispositivos exigem mais do que os 30 watts existentes fornecidos pelo 802.3at e ainda mais do que os 55 ou 100 watts prometidos no futuro padrão 802.3bt.

Os televisores de LED agora exigem energia e uma conexão de rede, e uma conexão de alta potência de 100 watts ou mais tornaria possível eliminar o cabo de alimentação. Em vez de forçar todos os nossos dispositivos que consomem muita energia e dados a irem para switches PoE localizados em salas de telecomunicações por meio de cabos homerun, poderíamos dividir os switches e colocar a distribuição de energia e dados mais perto dos dispositivos. Isso vem com o benefício adicional de reduzir as cargas de cabo na horizontal. Devido à proliferação de dispositivos, nossas vias não podem suportar o espaço e o peso de dezenas ou mesmo centenas de drops UTP homerun para nossos já lotados TR e/ou IDF.

Para quem precisa fornecer sistemas de segurança de rede celular e/ou pública em ambientes internos

Um sistema de alimentação inteligente pode residir em uma arquitetura de rede óptica passiva. As unidades de fonte de alimentação estão alojadas em salas IDF e são conectadas a dispositivos como unidades de acesso remoto com cabeamento composto.

Em suas instalações, muitos fabricantes ainda contam com a fibra monomodo para o transporte de sinal por meio da tecnologia de radiofrequência sobre o vidro (RFoG) analógica. Muitos desses dispositivos exigem centenas a milhares de watts de energia e, em muitos casos, essa energia precisa ser fornecida a centenas ou milhares de metros de volta para as salas do quadro de distribuição principal (MDF) ou headends, devido aos requisitos de backup de energia centralizado. Esses e outros dispositivos de alta potência, como TVs, sistemas de iluminação e switches PoE distribuídos descritos acima, não podem depender nem mesmo dos melhores sistemas UTP ou PoE planejados atualmente. Ao observar o possível congestionamento das vias e as limitações de distância que a proliferação de dispositivos PoE prevê, mesmo as soluções mais recentes são limitadas a 100 watts em 90 metros. Felizmente, estamos vendo o surgimento de novas tecnologias para preencher as lacunas, bem como evoluções de tecnologias já conhecidas.

O NEC parece concordar com a necessidade de uma tecnologia nova ou emergente, já que os seus produtores começaram a dar mais atenção à alimentação da rede. Embora as Seções 725 e 830 abordem alguns “tipos” de alimentação, os códigos estão se atualizando com os dispositivos mais recentes. Recentemente, o NEC tomou conhecimento dos níveis de energia sendo transportados pela bitola de fio relativamente pequena, normalmente usada na Categoria 6A e outros cabos UTP/FTP. Seguiu-se um debate muito saudável e às vezes confuso, aumentando a incerteza em torno do novo padrão.

Uma alternativa para lidar com as limitações do PoE é a alimentação de Classe 2, que pode atender a distâncias mais longas do que o PoE tradicional. O nível de potência ainda é inferior a 100 watts, mas a falta de requisito para usar cabos de categoria UTP dá aos projetistas mais flexibilidade com relação à distância por meio de condutores de calibre maior. Se juntarmos as capacidades de largura de banda e distância da fibra monomodo com a capacidade de usar condutores de cobre de calibre maior, podemos exceder em muito as limitações de 90 metros até mesmo do melhor PoE.

No entanto, existe uma alternativa mais promissora. O PoE tradicional agora pode ser fortalecido, combinando as vantagens de largura de banda e distância do cabeamento de fibra ótica mencionado acima com uma solução de alimentação inteligente, habilitada por cabeamento composto. Por exemplo, um dispositivo de 75 watts que exige uma tensão operacional mínima de 48 VCC acima de 335 metros pode ser alimentado por uma fonte usando um cabo AWG 14. Se a bitola do fio for maior ou o dispositivo final exigir menos de 48 VCC, as distâncias aumentam ainda mais. A tecnologia de alimentação inteligente emparelhada com “microzonas” menores pode alimentar uma série de dispositivos PoE de 25 watts, usando uma combinação de um único cabo composto de fibra e cobre, combinado com cabos curtos que vão de e para a microzona.

Somando-se a essa promessa está o desenvolvimento de uma nova energia “segura ao toque” sob o NEC 725 e 830. Usando as normas IEC 60950-21 (Equipamento de Tecnologia da Informação – Segurança – Parte 21: Alimentação Remota) e IEC 62368-1 (Equipamento de Tecnologia de Áudio/Vídeo, Informação e Comunicação - Parte 1: Requisitos de segurança) para orientação, as pessoas estão desenvolvendo e implantando tecnologias que excedem em muito os milhares de watts em milhares de metros do mesmo cabo composto de fibra e cobre.

É um momento empolgante para projetistas de rede, com a queda dos limites de largura de banda/distância/potência há muito respeitados para a Camada 1 em nossas redes. Agora podemos fornecer serviços aos clientes onde, quando e como eles desejam usá-los, em vez de forçar um cubo a passar por um buraco redondo. A fibra óptica oferece vantagens incomparáveis de largura de banda e distância e, sem dúvida, será um componente-chave nas redes do futuro. A combinação de fibra óptica com soluções de alta potência por meio de cabo composto fornece uma extensão robusta para sistemas PoE tradicionais, permitindo-nos trazer largura de banda pronta para o futuro e alimentar nossos dispositivos com segurança e facilidade. E, talvez ainda mais empolgante, é que o recurso “instale uma vez só” da fibra óptica pode simplificar atualizações futuras e reduzir o custo durante a vida útil da rede.