Se você observar muitos projetos de cabeamento modernos, todos começam a se misturar: mais pontos de acesso sem fio no teto, mais câmeras IP monitorando portas e corredores, mais telefones e dispositivos IoT nas mesas. Todos eles esperam silenciosamente que o cabeamento de cobre forneça dados e energia sem reclamar. Em teoria, é exatamente para isso que o PoE foi projetado. Na prática, a história é um pouco mais complexa.

Do ponto de vista de um integrador ou gerente de TI, as questões realmente importantes são práticas: minhas instalações de cabos Cat5e ou Cat6 existentes suportarão a carga extra? Preciso me preocupar com o aquecimento em grandes feixes de cabos? E qual a margem de segurança que devo reservar no orçamento de energia para evitar quedas de energia daqui a seis meses? Este guia busca responder a essas perguntas na mesma linguagem em que os projetos são especificados e aprovados.

1. O que o PoE realmente faz com seu cabeamento de cobre

Os cabos Ethernet tradicionais só precisavam se preocupar em transportar sinais de alta frequência. O PoE adiciona uma segunda função: fornecer energia CC pelos mesmos condutores. Em um único link, isso parece simples: um switch fornece energia, um dispositivo a consome e o link é estabelecido ou não. Em dezenas ou centenas de links, três efeitos físicos começam a importar: a corrente extra gera calor, a tensão cai ao longo do percurso e os condutores de menor bitola são menos tolerantes a variações de tensão do que os de cobre de bitola padrão.

O calor é gerado sempre que a corrente elétrica flui através de uma resistência. Em termos de cabeamento, classes PoE mais altas e comprimentos de cabo maiores significam mais corrente e mais perdas por efeito Joule (I²R). Se esses cabos estiverem agrupados em um forro aquecido, a temperatura interna do feixe pode subir muito acima da temperatura ambiente. É por isso que as normas PoE e as diretrizes de instalação enfatizam tanto o tamanho do feixe e as condições ambientais.

A queda de tensão é o outro lado da mesma moeda da física. Quanto maior a distância que a energia precisa percorrer em um par de fios, maior a perda de tensão ao longo do caminho. No final do percurso, o dispositivo alimentado não se importa com a elegância do design em uma apresentação de slides – ele só vê a tensão que chega aos seus terminais. Nossos cabos dedicados... Guia de orçamento de energia e queda de tensão PoE Este artigo aprofunda o tema com exemplos práticos, mas aqui também manteremos em vista as ideias principais.

2. Orçamento de energia em linguagem simples

A maioria das fichas técnicas de PoE está repleta de siglas: PSE, PD, Classe 4, 802.3bt, até 90 W e por aí vai. Por trás dos rótulos, a lógica é simples. O equipamento de fornecimento de energia (PSE – geralmente um switch ou injetor midspan) tem uma potência total máxima que pode fornecer em todas as portas, e cada dispositivo alimentado (PD) precisa de uma certa quantidade de energia para operar de forma confiável. A diferença entre esses dois valores, menos uma margem de segurança para perdas, é a sua margem de potência operacional.

Em projetos reais, três perguntas costumam ser suficientes para definir o orçamento de energia:

Quantas portas serão alimentadas, qual a classe ou nível de potência que cada dispositivo realmente precisa em regime permanente e quanta capacidade de reserva você deseja deixar para picos de consumo, dispositivos futuros e as inevitáveis ​​adições não planejadas? Muitas equipes de projeto optam por deixar uma margem de segurança de cerca de 20% em vez de carregar um switch PoE até o limite indicado, especialmente quando se trata de classes de potência mais altas e cabos mais longos. O número exato é menos importante do que o hábito de deixar uma margem para imprevistos.

A fiação entra em cena porque, quanto maior a potência por porta, mais sensível o sistema se torna à bitola do condutor, ao comprimento do cabo e às condições do feixe de cabos. Um orçamento de energia que parece adequado em uma planilha pode se comportar de maneira muito diferente quando todas essas portas estão alimentando cargas reais em longos cabos de cobre em um teto quente.

3. Queda de tensão e por que links longos, finos ou com qualidade inferior falham primeiro

A queda de tensão pode parecer um conceito abstrato até que você a veja em um dispositivo real. Uma câmera que reinicia aleatoriamente quando o aquecedor é ligado, um ponto de acesso que se recusa a receber atualizações de firmware, mas funciona na maior parte do tempo, um painel que pisca quando um link próximo é ativado – todos esses podem ser sintomas de tensão insuficiente na extremidade do dispositivo de alimentação (PD) de um link PoE.

Três fatores determinam a quantidade de tensão perdida entre a fonte de alimentação e o dispositivo de distribuição: a corrente consumida pelo dispositivo, a resistência dos condutores e o comprimento do percurso. Dispositivos de distribuição de alta qualidade simplesmente consomem mais corrente. Condutores mais finos têm maior resistência por metro. Percursos mais longos multiplicam qualquer resistência inicial. Ao adicionar o aquecimento do feixe de cabos, o cobre aquece e sua resistência aumenta ainda mais.

Você não precisa calcular cada link manualmente, mas vale a pena mapear onde estão seus links mais vulneráveis. Trechos muito longos próximos ao limite de distância, links que atendem dispositivos de alta potência e canais que incluem vários cabos de conexão ou pontos de consolidação merecem atenção especial. Guia de orçamento de energia e queda de tensão PoE Este guia explica as combinações típicas e como mantê-las dentro de margens de tensão confortáveis.

4. Onde os cabos de conexão 28AWG se encaixam em projetos PoE

Cabos de rede finos de 28 AWG tornaram-se populares em racks densos e sob mesas lotadas por serem mais fáceis de rotear e permitirem maior circulação de ar. Eles também são uma fonte frequente de confusão em projetos PoE. Por um lado, podem ser perfeitamente seguros quando usados ​​onde foram projetados. Por outro, não são um substituto direto para cabeamento horizontal de tamanho normal em todos os cenários.

O primeiro ponto a lembrar é que o cabo patch cord de 28 AWG tem uma resistência maior do que o cabo de cobre sólido padrão de 23 ou 24 AWG. Em distâncias muito curtas e com potência baixa a moderada, isso não é um problema. Em distâncias maiores, especialmente se esses cabos estiverem agrupados e transportando classes PoE mais altas, a resistência extra se traduz em mais calor e maior queda de tensão. Nosso artigo sobre PoE+ em fios de 28AWG: limites térmicos e queda de tensão explora esse comportamento com mais detalhes.

O segundo ponto é a função. Os cabos 28AWG são projetados como cabos de conexão entre painéis e switches ou de tomadas a pontos de extremidade, não como substitutos para conexões permanentes embutidas em paredes ou tetos. Em termos de cabeamento estruturado, a infraestrutura permanente ainda é construída com cabos de cobre sólido de bitola padrão, com o 28AWG sendo usado com parcimônia onde o espaço é limitado. Quando usado como uma ferramenta para segmentos muito curtos e visíveis, o 28AWG funciona bem com PoE. Quando usado como uma maneira barata de estender longas distâncias energizadas, sua margem de segurança se esgota rapidamente.

Se você quiser analisar mais detalhadamente onde os cabos finos ajudam e onde eles complicam o PoE, ambos os nossos Explicação das vantagens e desvantagens do PoE de 28AWG e Visão geral do cabo de rede Cat6A 28AWG ultrafino Forneça exemplos concretos de racks densos e ambientes com uso intensivo de PoE.

5. Padrões típicos de cabeamento PoE em redes de pequenas e médias empresas e campus.

A maioria das topologias de redes de pequenas e médias empresas (PMEs) e campus universitários se enquadra em alguns padrões reconhecíveis. Mesmo que seu projeto tenha suas peculiaridades, na prática ele geralmente se comporta como um desses padrões.

Pontos de acesso no teto e câmeras de corredor em cabeamento Cat5e/Cat6 existente.

Este é o clássico exemplo de retrofit. A fiação horizontal já está instalada, originalmente destinada apenas a dados. Novos switches PoE são instalados na sala de telecomunicações e pontos de acesso ou câmeras são adicionados na extremidade oposta. A maneira mais segura de abordar esses projetos é tratar a fiação existente como uma restrição fixa e desenvolver o projeto levando em consideração sua categoria, comprimento e roteamento.

Quando as ligações existentes são Cat6 bem instaladas e dentro dos limites de distância, cargas PoE+ de potência média geralmente funcionam bem, desde que os tamanhos dos feixes de cabos sejam razoáveis ​​e haja margem de segurança no orçamento de energia do switch. Instalações Cat5e com desempenho próximo ao limite, ou ligações originalmente feitas através de múltiplas tomadas e acopladores, podem precisar ser refeitas antes de serem utilizadas com classes PoE mais altas.

Novas alas com prioridade para PoE ou pequenos anexos

Em novas alas ou anexos onde o PoE foi incorporado ao projeto desde o início, você tem mais liberdade. O cabeamento horizontal pode ser especificado como cobre sólido Cat6 ou Cat6A, os caminhos podem ser dimensionados para quantidades conhecidas de cabos e o patch planejado considerando as cargas PoE. Muitas vezes, a longo prazo, é mais econômico superdimensionar ligeiramente o cabeamento permanente e deixar margem de largura de banda e potência do que ter que revisar a infraestrutura quando a próxima leva de dispositivos chegar.

Racks de alta densidade com muitas portas de switch PoE

Em salas de servidores e armários de telecomunicações de pequeno porte, o principal desafio costuma ser a densidade, e não a distância. Vários switches PoE podem estar no mesmo rack, cada um alimentando dezenas de dispositivos. Nesses casos, a organização dos cabos e a circulação de ar são quase tão importantes quanto a bitola dos condutores. Cabos de conexão curtos de 28 AWG entre os painéis de conexão e os switches podem reduzir o volume na parte frontal do rack, enquanto cabos de cobre sólido de bitola padrão são ideais para as distâncias maiores dentro do edifício.

Ao planejar esse tipo de layout, é útil esboçar onde o calor se acumulará: quantas portas PoE de alta potência compartilham o mesmo feixe de cabos, qual será a temperatura ambiente provável no percurso e com que facilidade você pode distribuir a carga por várias rotas.

6. Uma maneira simples de revisar seu cabeamento PoE antes de finalizar o projeto.

Você não precisa de uma lista de verificação complexa para identificar a maioria dos riscos de cabeamento relacionados a PoE. Analisar o projeto com algumas perguntas específicas já o colocará à frente de muitas instalações feitas "na medida do possível".

Comece pelas conexões permanentes. Todas as instalações embutidas em paredes e tetos são feitas com cabos de cobre sólido, compatíveis com os padrões Cat5e, Cat6 ou Cat6A, de uma fonte confiável? Se alguma parte da infraestrutura permanente for feita com cabo CCA ou não verificado, a primeira providência deve ser adequá-lo às especificações, independentemente do PoE.

Analise os links mais longos e com maior carga. Quais deles transportam as classes PoE mais altas e qual a sua proximidade com o comprimento máximo do canal? Esses canais incluem vários cabos de conexão, pontos de consolidação ou jumpers subdimensionados que reduzem a sua margem de segurança? É nesses links que você deve adotar o projeto mais conservador.

Considere então onde você planeja usar condutores finos. O cabo 28AWG é uma ferramenta útil dentro de racks e sob mesas, mas não deve ser usado em longas instalações ocultas. Reservar o cabo 28AWG para conexões pontuais e usar cabos de bitola padrão para a rede permanente é uma regra simples que evita muitos problemas.

Por fim, conecte o cabeamento de volta ao orçamento de energia. Se o switch for especificado para operar próximo à sua capacidade máxima de PoE em um dia quente, com cabos longos e agrupados, você pode estar projetando para o limite máximo em vez do limite ideal. Se você deixar alguma margem na fonte de alimentação e combiná-la com cabos adequados, as chances de uma operação silenciosa e sem problemas aumentam consideravelmente.

7. Como o AMPCOM se encaixa em projetos de cabeamento compatíveis com PoE

Uma rede PoE bem projetada é construída com componentes comuns usados ​​com cuidado, em vez de hardware exótico. Em projetos cotidianos para pequenas e médias empresas e campus, isso geralmente significa cabeamento horizontal de cobre sólido de boa qualidade, cabos de conexão adequados à aplicação e terminações limpas.

A AMPCOM concentra-se nestes elementos básicos práticos: cobre sólido. Cabos de rede Cat5e/Cat6/Cat6A Para ligações permanentes, uma variedade de cabos de conexão blindados e não blindados Incluindo opções de 28AWG para racks densos, e os conectores, painéis e ferramentas associados necessários para manter as instalações PoE organizadas e em bom estado de funcionamento.

Se você está planejando a implementação ou auditoria de PoE, combinar os princípios deste guia com componentes consistentes e baseados em padrões contribuirá mais para a estabilidade da sua rede a longo prazo do que qualquer truque ou configuração individual. O objetivo é simples: dispositivos alimentados que funcionem corretamente e permaneçam assim, para que você possa parar de se preocupar com a fiação e se concentrar nos aplicativos que ela suporta.