Nuove prospettive per la tecnologia Power over Ethernet

Nelle reti locali Power over Ethernet (PoE), la corrente necessaria al funzionamento dei dispositivi collegati viene trasportata utilizzando gli stessi cavi dei dati

Power over Ethernet

Mentre il cablaggio di una rete dati è normalmente separato e isolato dal cablaggio della rete di potenza, nelle reti Power over Ethernet (PoE) si ha un solo cavo: dati e potenza viaggiano insieme. Un grande vantaggio, quindi, bilanciato da alcuni limiti come la massima potenza trasportabile.

Inizialmente, la tecnologia PoE è stata sviluppata per supportare dispositivi come i punti di accesso Wi-Fi, rendendo la loro installazione più semplice e flessibile. La corrente entra nel cavo per mezzo di un componente chiamato iniettore. Se il dispositivo all’altra estremità del cavo è compatibile PoE, può funzionare correttamente senza modifiche. Se invece il dispositivo non è compatibile, è necessario installare un componente chiamato picker (o tap) per prelevare la corrente dal cavo.

Le apparecchiature costruite secondo lo standard iniziale, introdotto nel 2003, fornivano energia sufficiente per la maggior parte degli AP, ma non per altri tipi di dispositivi oggi molto utilizzati, come ad esempio le telecamere di videosorveglianza. Nel corso degli anni, l’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) e diversi fornitori hanno tentato di risolvere questo problema, ma ci sono sempre stati problemi di interoperabilità. Tali problemi sono stati risolti grazie a un nuovo standard che fornisce energia attraverso tutte e quattro le coppie di fili presenti in un cavo Cat5.

L’IEEE 802.3bt, noto anche come Power over Ethernet di nuova generazione, può quindi trasportare energia sufficiente per l’illuminazione a LED, chioschi, terminali e una varietà di altri dispositivi, come i lettori di schede di accesso.

Definisce anche un modo per fornire contemporaneamente due diversi livelli di potenza e si prevede che il suo utilizzo svolgerà un ruolo importante anche nell’Internet of Things (IoT).

Power over Ethernet: tecniche di trasmissione

Oggi, fra i dispositivi che possono essere alimentati via PoE si sono quindi i telefoni VoIP, le telecamere IP, i punti di accesso wireless, i decodificatori IPTV, i router di rete, componenti per il controllo dell’accesso come citofoni, schede di ingresso e di accesso senza chiave, ecc., dispositivi di controllo dell’illuminazione intelligenti e apparecchi di illuminazione a LED, componenti di controllo industriale come sensori, controller, contatori, ecc., orologi da parete basati sul Network Time Protocol, intercom, sistemi di cercapersone e di indirizzo pubblico e amplificatori di altoparlanti da corridoio e così via.

Tutti questi dispositivi possono essere identificati tramite un indirizzo IP, entrando quindi a far parte di un ambiente IoT più ampio.

Esistono diverse tecniche comuni per la trasmissione su cavi Power over Ethernet, due delle quali, standardizzate da IEEE già nel 2003, sono note come Alternativa A, o alimentazione in modalità comune, e Alternativa B, o alimentazione su coppia riservata.

L’Alternativa A, solitamente usata per progetti 10BASE-T e 100BASE-TX, richiede solo due delle quattro coppie di segnali nel tipico cavo Cat 5.

L’Alternativa B separa invece i dati e i conduttori di alimentazione e fa pieno uso di tutti e quattro i doppini intrecciati in un cavo Cat 5.

L’Alternativa A trasporta energia sugli stessi fili dei dati per le varianti Ethernet da 10 e 100 Mbit/s, in modo simile alla tecnica di alimentazione phantom comunemente usata per i microfoni a condensatore. La potenza viene trasmessa sui conduttori dati applicando una tensione comune a ciascuna coppia. Poiché l’Ethernet a doppini intrecciati utilizza la segnalazione differenziale, ciò non interferisce con la trasmissione dei dati. La tensione di modo comune viene facilmente estratta utilizzando la presa centrale del trasformatore di impulsi Ethernet standard. Per i progetti Gigabit Ethernet o più veloci, tutte e quattro le coppie vengono utilizzate per la trasmissione dei dati, quindi entrambe le alternative A e B alimentano le coppie di cavi utilizzate anche per i dati.

Lo standard PoE IEEE 802.3af-2003 originale fornisce fino a 15,4 W di alimentazione a c.c. (minimo 44 Vc.c. e 350 mA) su ciascuna porta. Solo 12,95 W sono garantiti sul dispositivo alimentato poiché parte della potenza viene dissipata nel cavo. Lo standard PoE IEEE 802.3at-2009, noto anche come PoE+, fornisce fino a 25,5 W di potenza. Entrambi questi standard sono stati inclusi nello standard IEEE 802.3-2012.

Valerio Alessandroni
Informazioni su Valerio Alessandroni 3 Articoli
Laureato in Ingegneria Elettrotecnica presso il Politecnico di Milano, ha una lunga esperienza su temi come automazione, digitalizzazione, IoT fino a Industry 4.0. Corsi e seminari per Tallinn Technical University (TTU) in Estonia, Zigurat Global Technology Institute in Spagna, progetti internazionali Erasmus+, partnership con il German Innovation Center for Industry 4.0. Ha contribuito alla creazione di EFCC Estonian Fieldbus Competency Centre, che offre corsi e servizi di consulenza nell'area di Industry 4.0 per favorire innovazione e competitività.