¿Qué es Power over Ethernet (PoE)?

Power over Ethernet (PoE) es una tecnología que suministra energía eléctrica a través de un cable Ethernet de par trenzado hacia dispositivos alimentados (PD), como puntos de acceso inalámbricos, cámaras IP y teléfonos VoIP, además de los datos que el cable normalmente transporta.

Permite que un solo cable RJ45 proporcione tanto la conexión de datos como la alimentación eléctrica a los dispositivos, en lugar de utilizar un cable separado para cada función.

Terminología

A continuación, se presentan algunos de los términos más comunes relacionados con la tecnología PoE.

PoE, PoE+ y Ultra PoE

A medida que la tecnología PoE ha evolucionado, la cantidad de energía que puede transmitirse a través de un cable Ethernet ha aumentado. Los switches e inyectores PoE compatibles con los estándares IEEE pueden suministrar desde 12 watts hasta más de 70 watts de potencia por puerto. A continuación, se muestran las denominaciones y niveles de potencia que ofrece PoE.

Estándar PoE	Nombre común	Potencia de salida	Año	Comentario
IEEE 802.3af	PoE	15.40 W	2003	12.95 W disponibles para el PD
IEEE 802.3at	PoE+	30 W	2009	25.50 W disponibles para el PD
IEEE 802.3bt Tipo 3	PoE++	60 W	2018	51 W disponibles para el PD
IEEE 802.3bt Tipo 4	PoE++	90 W	2018	71 W disponibles para el PD

Dispositivo Alimentado (PD)

Cualquier dispositivo de red que recibe energía mediante PoE se denomina dispositivo alimentado o PD. Los puntos de acceso inalámbricos, las cámaras de seguridad IP y los teléfonos VoIP son ejemplos comunes. La aparición del estándar IEEE 802.3bt, con mayor capacidad de potencia, ha impulsado aplicaciones que requieren más energía, como la iluminación LED PoE y las cámaras de red PoE HD de alta velocidad para exteriores con control climático.

Equipo Suministrador de Energía (PSE)

Los dispositivos PSE envían energía y datos a través del cable Ethernet hacia un PD. Se clasifican como:

Endspan: Switch PoE que suministra energía directamente.

También llamado endpoint, el endspan típico es un switch de red PoE. Dado que el propio switch puede suministrar energía a los dispositivos conectados, no es necesario contar con una fuente de alimentación adicional entre el switch PoE (PSE) y el dispositivo PoE de borde conectado (PD).

Midspan:

Si se utiliza un switch de red sin capacidad PoE junto con un dispositivo PoE, se requiere una fuente de alimentación que agregue energía a la conexión. Este dispositivo se coloca entre el switch de red sin PoE y el dispositivo PoE. Un tipo muy común de midspan PoE es el inyector PoE.

Ventajas de PoE

La tecnología PoE ofrece varios beneficios. En primer lugar, la transmisión de datos y energía a través de un cable Ethernet estándar elimina la necesidad de fuentes de alimentación AC/DC y tomas eléctricas para alimentar equipos PD. Esto reduce los costos de agregar o instalar dispositivos compatibles, ya que no se requiere un electricista para instalar energía eléctrica en lugares donde se desean colocar nuevos PD. Además, el cable Ethernet convencional es relativamente económico y, con frecuencia, ya está instalado en muchas ubicaciones.

En segundo lugar, con la tecnología PoE generalmente existen menos puntos de falla. Si conectas tu switch PoE o inyector PoE a un sistema de alimentación ininterrumpida (UPS), los dispositivos alimentados por PoE reciben energía constante, lo cual es esencial para dispositivos PoE de borde críticos para la operación.

En tercer lugar, las instalaciones PoE que utilizan switches PoE administrables permiten reiniciar remotamente los dispositivos conectados. Esto puede hacerse de forma manual, automática o según una programación. Los switches PoE modernos incluyen funciones de supervisión (watchdog), como el Administrador de Dispositivos Alimentados (Powered Device Manager, PDM), que corta la energía a los dispositivos fuera de línea y luego la restablece para reiniciarlos. Esta función ayuda a reducir significativamente el tiempo de inactividad de los dispositivos conectados.

Presupuesto PoE

Un presupuesto PoE —también conocido como power budget— se refiere a la potencia total en watts que un switch o inyector PoE (PSE) puede suministrar a través de todos sus puertos de salida. Los presupuestos PoE varían ampliamente entre dispositivos PSE, pero todos están directamente relacionados con la cantidad de potencia disponible por puerto para los dispositivos conectados. Conocer el presupuesto PoE es crucial, ya que un presupuesto insuficiente puede provocar que los dispositivos no funcionen correctamente, lo cual representa un problema importante.

Además del presupuesto PoE, las fichas técnicas de muchos switches e inyectores PoE indican la potencia máxima de salida por puerto. Este valor puede servir como indicador del estándar PoE más alto que cumple el dispositivo. Por ejemplo, un switch con una potencia máxima de hasta 30 W por puerto es un switch PoE+; un inyector con salida de hasta 60 W por puerto es un inyector PoE++ o Ultra PoE.

El último concepto importante es la potencia promedio por puerto, que se calcula dividiendo el presupuesto total de potencia entre el número de puertos. La potencia promedio por puerto ofrece una referencia aproximada para determinar si los dispositivos pueden funcionar con la energía disponible en cada puerto, especialmente si se planea conectar varios dispositivos que utilizan el mismo estándar PoE.

Ejemplo

Considera un switch Gigabit PoE+ de 24 puertos con un presupuesto de PoE de 240 W. La potencia máxima por puerto es de 30 W. La potencia promedio por puerto es de 10 W. Aunque esto es suficiente para muchos dispositivos habilitados para PoE —por ejemplo, teléfonos IP (5 W) y puntos de acceso inalámbrico (hasta 10 W)— puede no ser suficiente si deseas conectar muchos dispositivos que requieren hasta 15 W. En ese caso, sería más adecuado un switch con un mayor presupuesto de PoE, como este de 370 W.

Seguridad en PoE

La tecnología PoE compatible con los estándares IEEE 802.3af/at/bt es segura. Los inyectores y switches PoE no dañarán ningún equipo, incluso si el dispositivo no está diseñado para aplicaciones PoE. Antes de que el PSE envíe energía a un PD conectado, inicia un proceso de negociación (handshake) para determinar cuánta potencia requiere el dispositivo. Este procedimiento utiliza bajo voltaje y es inofensivo para cualquier equipo conectado, sea PoE o no.

Si la negociación se completa correctamente, el inyector o switch PoE comienza a suministrar energía, lo que permite que el PD se encienda. Si por alguna razón la negociación no se completa, el PSE simplemente no envía energía. Esta función integrada en todos los dispositivos compatibles con IEEE 802.3af/at/bt es lo que hace que la tecnología PoE sea inherentemente segura.

Tipos de cable

Los switches e inyectores PoE se basan en las normas definidas por el grupo de trabajo IEEE 802.3. Por lo tanto, no se requiere un cableado especial. Sin embargo, ten en cuenta que las conexiones Ultra PoE requieren cableado de red de 8 pines. Casi todo el cableado de red actual es de 8 pines, pero existen cables económicos que solo cuentan con 4 pines. Dado que estos solo pueden utilizarse para conexiones Fast Ethernet, se han vuelto cada vez menos comunes.

Estándar	Categoría mínima	Pines
IEEE 802.3af	Cat 5	4 pines
IEEE 802.3at	Cat 5	4 pines
IEEE 802.3bt	Cat 5	8 pines

¿Se puede usar cable CCA?

El cable Copper-Clad Aluminum (CCA) utiliza un núcleo de aluminio recubierto de cobre. Se diferencia del cable de red convencional, que cuenta con un núcleo 100% de cobre.

En términos simples, el aluminio no es tan buen conductor eléctrico. Tiene un valor de resistencia DC más alto que el cobre, por lo que se pierde más energía y se disipa en forma de calor (y esto empeora mientras más larga sea la conexión del cable). El mayor calentamiento y la mayor pérdida de energía en el cable son preocupaciones importantes en aplicaciones PoE, por lo que no recomendamos utilizarlos con inyectores o switches PoE.

Para aplicaciones de red estándar, los cables CCA generalmente funcionan adecuadamente y cuestan menos que los cables de cobre 100%.

Recomendación: Exige a tu proveedor cable de red 100% de cobre para aplicaciones PoE.

Distribución de pines PoE — Modo A vs Modo B

Son dos métodos distintos para suministrar energía a través de cables Ethernet. Ambos modos están definidos por el estándar IEEE 802.3af/at. 

Modo A: utiliza los mismos pares para datos y energía, lo que podría afectar la transmisión de datos si no se gestiona correctamente

Modo B: B utiliza pares separados, minimizando la interferencia con la transmisión de datos.

Normalmente, el Modo A se implementa en switches PoE (endspan), mientras que el Modo B se utiliza comúnmente con inyectores midspan.

PoE Modo A (Endspan):

Entrega de energía: En el Modo A, la energía se suministra a través de los pares de datos del cable Ethernet (pares 1-2 y 3-6). Esto significa que los mismos pares que transportan datos también se utilizan para suministrar energía.

Cableado: El Modo A utiliza los siguientes pines en el cable Ethernet:

• Par 1-2 (Pines 1 y 2)
• Par 3-6 (Pines 3 y 6)

Uso típico: Este modo se utiliza comúnmente en dispositivos donde el equipo suministrador de energía (PSE), como un switch PoE, inyecta directamente la energía en el cable Ethernet.

Voltaje: La energía se entrega como voltaje diferencial, lo que significa la diferencia de voltaje entre los dos conductores de cada par.

PoE Modo B (Midspan)

Entrega de energía: En el Modo B, la energía se suministra a través de los pares libres del cable Ethernet (pares 4-5 y 7-8). Estos pares normalmente no se utilizan para la transmisión de datos en redes de 10/100 Mbps, pero pueden emplearse en redes gigabit.

Cableado: El Modo B utiliza los pares libres del cable Ethernet:

• Par 4-5 (Pines 4 y 5)
• Par 7-8 (Pines 7 y 8)

Uso típico: Este modo se utiliza frecuentemente cuando se coloca un inyector midspan entre un switch sin PoE y el dispositivo alimentado (PD).

Voltaje: La energía se suministra como voltaje en modo común, lo que significa que se aplica el mismo voltaje a ambos conductores de cada par.

¿Tengo que revisar la distribución de pines PoE para asegurar que mi dispositivo PoE sea compatible con el inyector PoE?

No. Si tu dispositivo PoE es compatible con IEEE 802.3af/at/bt, funcionará con cualquier modo PoE. Aquí está el porqué:

El IEEE establece que cualquier dispositivo alimentado por PoE, como teléfonos PoE, cámaras de red PoE o puntos de acceso WiFi PoE, debe ser compatible tanto con el modo PoE A como con el modo PoE B. El estándar IEEE también exige que cualquier PSE, ya sea un switch PoE, midspan o inyector, sea compatible al menos con uno de los dos modos.

En resumen: El dispositivo que suministra energía debe ser compatible con el modo PoE A o con el modo PoE B. El dispositivo que recibe energía debe ser compatible con ambos modos, A y B. Esto garantiza la compatibilidad.

¿Cuáles son las especificaciones eléctricas de los estándares PoE?

Para la mayoría de los usuarios, el valor de “potencia mínima para el PD” es el más importante, ya que este valor determina qué estándar PoE proporciona la potencia suficiente para la aplicación requerida.

Estándar PoE	Voltaje @ PD	Voltaje @ PSE	Potencia mínima para PD*	Salida mínima @ PSE	Modos compatibles	Longitud máxima de cable
IEEE 802.3af	37–57 V	44–57 V	12.95 W	15.40 W	Modo A + B	100 m
IEEE 802.3at	42.5–57 V	50–57 V	25.5 W	30 W	Modo A + B	100 m
IEEE 802.3bt Tipo 3	42.5–57 V	50–57 V	51 W	60 W	Modo A + B, modo 4 pares	100 m
IEEE 802.3bt Tipo 4	41.1–57 V	52–57 V	71 W	100 W	Modo A + B, modo 4 pares	100 m

* Las distancias cortas mediante cableado de alta calidad dan como resultado valores de potencia más cercanos a la potencia de salida en el PSE.

¿Cómo conecto dispositivos PoE que están a más de 100 metros de distancia?

La distancia de conexión puede ampliarse utilizando un extensor PoE o repetidor PoE. Un extensor PoE se instala en línea entre el PSE y el PD. En cada tramo, la distancia de conexión puede ser de hasta 100 metros (328 pies). Algunos extensores PoE permiten encadenar múltiples unidades (daisy-chain), lo que puede llevar la distancia total de conexión a más de 500 metros (1640 pies).

¿Cómo funciona?

Un extensor PoE recibe energía y datos del PSE al que está conectado. Utiliza una parte de esa energía para su propio funcionamiento y transmite la energía restante al siguiente dispositivo PoE. Un extensor PoE Gigabit normalmente consume entre 4 y 5 watts. Si se conecta a un PSE IEEE 802.3at que puede suministrar aproximadamente 25 watts al extensor, quedarán alrededor de 20–21 watts disponibles para el dispositivo PoE conectado.

Si se conectan extensores PoE en cascada, se perderán entre 4 y 5 watts por cada extensor, por lo que habría cerca de 15 watts disponibles para el siguiente PD, 10 watts para el PD posterior, y así sucesivamente. La tabla siguiente muestra la relación entre la disponibilidad de potencia y la cantidad de extensores PoE utilizados.

Número de extensores	Distancia	Potencia máxima disponible desde el PSE (entrada)
1	200 m	25 W
2	300 m	20 W
3	400 m	15 W
4	500 m	10 W

Las cifras anteriores suponen que el extensor PoE consume 5 watts para su propio funcionamiento. Aunque este valor es relativamente alto —ya que podrías perder solo 4 watts por extensor—, es recomendable ser conservador respecto a la disponibilidad de energía en escenarios como estos.

¿Algo más a tener en cuenta sobre los extensores PoE?

• Algunos extensores PoE pueden utilizarse en exteriores, pero no todos.
• Algunos extensores PoE pueden conectarse en cadena (daisy-chain), pero no todos.
• No todos los extensores PoE admiten velocidades Gigabit; algunos solo son Fast Ethernet.
• Algunos extensores PoE tienen dos salidas y permiten conectar dos PD a un PSE a una distancia de hasta 200 metros.

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