Marzo 2021
Anni fa, qualcuno saltò fuori con l’idea di trasmettere simultaneamente alimentazione elettrica e comunicazione dati sul cablaggio a coppie ritorte e nacque così il Power over Ethernet (PoE).
Negli anni successivi, è stata lanciata sul mercato un’amplissima varietà di dispositivi che erogano o utilizzano energia elettrica e dati attraverso lo stesso cavo, e altri ne compaiono in ogni momento.
Guida alla corretta installazione del Power over Ethernet
Nella maggior parte dei casi utilizzare il PoE rende inutile la presenza di una presa di alimentazione elettrica, eliminando il costo e la manodopera necessari per realizzare delle linee elettriche aggiuntive. Questo inoltre permette di eliminare anche la presa di alimentazione separata sul dispositivo, il che significa un possibile fattore di guasto in meno. Dal momento, poi, che il PoE impiega un tipo di alimentazione più bassa e più sicura, non impone più dei requisiti così restrittivi come le canalizzazioni e le scatole di derivazione specificamente richieste per le linee di alimentazione elettrica.
Un circuito PoE è composto essenzialmente da tre elementi:
• il dispositivo PSE (Power Sourcing Equipment) che fornisce l’alimentazione immettendola sullo stesso cavo che trasporta il segnale dati: si tratta, tipicamente, di uno switch, ma può essere anche un dispositivo installato a valle (Midspan Injector) che inietta l’alimentazione quando lo switch non è in grado di farlo;
• il cablaggio che trasporta entrambi, segnale dati e alimentazione elettrica: lo standard IEEE per il PoE specifica un sistema di cablaggio a due o a quattro coppie;
• il dispositivo PD (Powered Device) che assorbe l’alimentazione fornita dal PSE.
Nell’implementazione dello standard IEEE per il PoE, l’alimentazione viene erogata dal PSE soltanto quando viene richiesta dal PD: se il PD viene disconnesso, il PSE smette di fornire energia. Questo rende la tecnologia PoE decisamente più sicura di una normale alimentazione di corrente alternate (AC) che risulta invece sempre presente alla presa elettrica. Il PoE, inoltre, adotta un voltaggio ridotto: fra 43 e 57 VDC (Volt, in corrente continua).
Il primo standard per il PoE – IEEE 802.3af – è stato adottato nel 2003 e fornisce fino a 15,4 Watt di potenza su due coppie. Nel 2005 venne adottato il 802.3at (noto anche come “PoE+”) che supporta fino a 30 W. Cisco ha sviluppato il proprio “Universal PoE” – UPOE – che utilizza tutte e quattro le coppie, spingendo il limite di potenza erogabile a 60 W. Nel settembre 2018, IEEE ha approvato il nuovo standard 802.3bt che può fornire fino 90 W di alimentazione.
La corretta implementazione del PoE è un processo articolato in tre fasi:
1. individuazione e scelta dei dispositivi
2. certificazione del cablaggio
3. installazione e risoluzione dei problemi
Vediamo cosa occorre fare in ciascuna fase.
1. Scelta dei dispositivi
Sebbene il PoE rappresenti una grande opportunità, esistono seri problemi che riguardano la sua standardizzazione: il termine “PoE” non è registrato, per cui ogni costruttore può vantare le proprie caratteristiche relative al PoE. Esistono, allo stato attuale, tre standard pubblicati da IEEE. Questi standard definiscono otto diversi livelli di potenza, detti “classi”, che possono essere erogati attraverso quattro diverse configurazioni:
Tipo 1 e 2, che utilizzano due coppie, e Tipo 3 e 4 che usano tutte e quattro le coppie.
Inoltre, i costruttori hanno creato delle denominazioni aggiuntive, come PoE+, PoE++, o anche UPOE (Universal PoE di Cisco). E mentre tutti queste varianti rientrano nelle prescrizioni dei tre standard IEEE, esistono anche ulteriori implementazioni del PoE non compatibili con gli standard suddetti e creano ulteriore confusione. Per esempio il “passive PoE” è un’implementazione che fornisce alimentazione permanente (always on) non negoziata fra PD e PSE. Altre realizzazioni ancora, invece, effettuano la negoziazione ma a livelli più alti del protocollo LLDP. I tecnici che operano in campo e perfino i progettisti possono facilmente confondersi riguardo a quali apparati possono funzionare con quali altri.
Programma di certificazione Ethernet Alliance
Per ridurre tutta questa confusione e migliorare l’interoperabilità, l’Ethernet Alliance – un consorzio di costruttori che rappresenta i fornitori del 90% degli apparati di switching PSE – ha annunciato un Programma di Certificazione del PoE. Si tratta di un programma che fornisce una metodologia per certificare i loro prodotti ai fini dell’interoperabilità con altre soluzioni PoE basate su standard IEEE 802.3 e rilascia una specifica etichettatura per questo tipo di prodotti.
La certificazione dei prodotti viene definita da un procedimento ben preciso, che fa uso di apparecchiature specificamente approvate allo scopo. Potrà essere eseguita dagli stessi produttori oppure da terze parti, come per esempio l’Interoperability Laboratory dell’Università del New Hampshire (UNH-IOL).
Sia i dispositivi PSE che PD devono essere certificati: le apparecchiature che superano questo rigoroso procedimento potranno essere identificate con il marchio approvato da Ethernet Alliance.
2. Certificazione del cablaggio
Il PoE è progettato per funzionare sul cablaggio strutturato standard a quattro coppie in categoria. Tuttavia, l’aggiunta dell’alimentazione elettrica su cavi che già trasportano i segnali dati ad alta velocità, comporta una serie di ulteriore requisiti per il cablaggio.
Innanzitutto la resistenza complessiva del cavo dev’essere bassa: se risulta eccessivamente elevata, parte della potenza di alimentazione viene dissipata lungo il percorso fra PSE e PD, per cui il dispositivo alimentato in PoE potrebbe non ricevere energia sufficiente.
In secondo luogo, il Poe viene trasmesso applicando una tensione di modo comune su due o quattro coppie, il che significa che la corrente viene ripartita equamente fra i diversi conduttori. Perché ciò accada, però, è necessario che la resistenza in continua (DC resistance) di ciascun conduttore nella coppia sia opportunamente bilanciata: l’eventuale disuniformità viene definita “sbilanciamento di resistenza in continua” (DC resistance unbalance). Un eccessivo sbilanciamento può portare a distorsioni del segnale dati, causando errori di bit, ritrasmissioni e persino il mancato funzionamento del collegamento dati.
Purtroppo, la maggior parte delle installazioni viene certificata utilizzando lo standard di prova sul campo TIA-1152-A, che include queste misurazioni solo come opzionali. Le terminazioni inconsistenti in cui i singoli conduttori non sono stati fissati correttamente e in modo uniforme all’interno degli IDC possono determinare lo sbilanciamento della resistenza CC. Pertanto, anche se è possibile visualizzare la specifica per la non uniformità della resistenza CC sul cavo acquistato, la prova sul campo è l’unico modo per garantire l’esecuzione della non uniformità della resistenza CC dopo l’installazione.
Utilizzando un tester per la certificazione cavi che includa le misurazioni della resistenza (ad esempio DSX2-5000 CableAnalyzer™ della Fluke Networks) è possibile eseguire rapidamente e facilmente il test della non uniformità della resistenza CC all’interno di una coppia o tra coppie di cavi; ciò consente di ottenere una maggiore garanzia che l’impianto di cablaggio utilizzato funzioni in applicazioni PoE a due e a quattro coppie.
3. Installazione e risoluzione dei problemi
Conoscere le prestazione del PSE e i requisiti di funzionamento del PD rende l’installazione e il troubleshooting molto più semplici. Sfortunatamente, nel mondo reale, i tecnici che intervengono sui dispositivi alimentati in PoE potrebbero non avere accesso a queste informazioni.
Potrebbero facilmente controllare le specifiche dei PD Certificati Ethernet Alliance ma, nella maggior parte dei casi, i tecnici in campo lavorano a distanza – anche notevole – dal PSE, e quindi dovrebbero affrontare una lunga camminata per raggiungere il vano tecnico o il data center e trovare le informazioni sulle prestazioni dello switch. In ogni caso, si trovano di fronte ad un altro problema: come individuare il cavo che collega il PD in questione. Molto spesso potrebbero non avere accesso diretto al PSE e dovrebbero interpellare il dipartimento informatico per ottenere quelle informazioni: un tecnico può perdere anche mezza giornata per risolvere un banale problema di questo genere.
Il MicroScanner™PoE di Fluke Networks è stato espressamente progettato per ovviare a questo tipo di problemi e risparmiare al tecnico ore di frustrazione.
È sufficiente connettere il MicroScanner PoE al cavo e, se questo è collegato ad un PSE, mostrerà sul display la Classe (1-8) di potenza disponibile su quel collegamento.
A questo punto il tecnico potrà confrontarla con i requisiti del PD e sapere immediatamente se la potenza disponibile è adeguata ai requisiti del dispositivo.
Il MicroScanner™ PoE è di un’utilità inestimabile per il tecnico in mille altre maniere:
• può identificare la velocità delle porte fino a 10Gbps, perché una porta troppo lenta può limitare le prestazioni di un access point o di una videocamera;
• se il cavo è stato danneggiato, mostra la lunghezza di ciascuna coppia, identificando la potenziale interruzione o altro tipo di guasto;
• i cavi potrebbero anche essere stati disconnessi o collegati in modo improprio: il MicroScanner™ PoE può tracciare il cavo agendo come generatore di toni; si possono collegare degli identificatori all’altro capo dei cavi per aiutare a determinarne il percorso.
Scegliere le apparecchiature giuste, certificare che le prestazioni del cavo siano adeguate e assicurarsi che i tecnici possano verificare e risolvere eventuali problemi di installazione e qualsiasi progetto di soluzioni PoE filerà liscio come l’olio.
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