PoE technology en redes industriales

PoE (Power over Ethernet) es uno de los tópicos más calientes en las aplicaciones actuales de redes Ethernet. De acuerdo con recientes previsiones de IDC, las ventas totales de dispositivos PoE alcanzarán 1.400 millones de dólares en 2009, con una tasa de crecimiento anual de 65%. Además de las más conocidas aplicaciones TI comerciales, las tecnologías PoE se desplegarán en sistemas de vigilancia exteriores en operaciones industriales. En este artículo, introducimos los conceptos básicos de la tecnología PoE y hablamos de la nueva norma 802.3at, discutiendo también las ventajas y beneficios de adoptar switch PoE en las redes industriales.

Lo básico

La tecnología PoE permite que datos y energía eléctrica se suministren simultáneamente a dispositivos remotos a través de una red de Ethernet. La necesidad de transmitir energía sobre cables de Ethernet fue primero reconocido por varias compañías, incluyendo 3Com, Intel, Mitel, National Semiconductor, Nortel, y PowerDsine, pero cada uno tenía su propio método para implementar la tecnología. En 1999, el IEEE comenzó para estandarizar las numerosas implementaciones individuales que están disponibles en ese tiempo. El standard IEEE 802.3af aprobado en 2003 estableció especificaciones comunes para implementar redes PoE. Un sistema Poe típico requiere un equipo como fuente de energía y dispositivos por él alimentados

Power Sourcing Equipment (PSE)

Las redes PoE requieren un equipo de abastecimiento de energía de energía (PSE), tal como un switch o hub, que proporcione energía a varios dispositivos. El standard IEEE 802.3af designa 15,40 vatios como el máximo rendimiento de energía continuo permitido por dispositivo de abastecimiento de energía.

Powered Devices (PD)

Los dispositivos que se abastecen de energía con un PD en una red PoE pueden incluir cámaras IP, teléfonos IP, y puntos de acceso inalámbricos. El máximo uso de energía para los dispositivos PD es de 12,95 vatios según el standard IEEE 802. Power over Ethernet puede instalarse usando dos tecnologías diferentes: PoE midspan system o PoE switches.

En la tecnología PoE midspan system un Ethernet switch se conecta a una fuente de energía intermedia para inyectar energía en los cables Ethernet que conectan a varios dispositivos de abastecimiento de energía.

El beneficio de usar una solución midspan es la capacidad para actualizar rápidamente una red Ethernet para aplicaciones PoE. Por otra parte, los PoE switches más modernos ofrecen soluciones más integradas usando la función midspan hub´s PSE.

Cómo podemos aplicar PoE Switches en aplicaciones industriales

La descripción técnica del sistema puede consultarse en el standard IEEE 802.3af, así que no lo detallamos y nos centramos en las posibilidades de esta tecnología en el escenario industrial.

La principal ventaja es que PoE switches ofrece una solución más integrada que el sistema midspan tradicional, y ello reporta varios beneficios.

Ahorro en costes: Industrial PoE switches sólo requiere un único cable de categoría CAT-5 (según el standard) para la conexión a la red. Esta características significa que se reduce significativamente el coste de instalación de la línea de potencia para cableado eléctrico, conductores, y colectores en todo el escenario industrial. También se reducen los costes futuros de mantenimiento, consiguiéndose bastante ahorro cuando la tecnología PoE requiere el cableado de los grandes sistemas.

Adicionalmente, los PoE switches industriales también proporcionan máxima flexibilidad para la instalación del dispositivo. Para aplicaciones de redes industriales tales como minería, plataformas petrolíferas offshore, y control de puertos marítimos, es difícil proporcionar energía extra para los dispositivos del exterior. Con PoE switches industrial, los integradores de sistemas pueden instalar PoE switches casi en cualquier sitio sin la necesidad de entrada de energía DC/AC.

Fiabilidad: Usando solamente un cable CAT-5 en vez de cables separados para datos y energía se mejora la fiabilidad total de la red y la flexibilidad del despliegue. Aunque la tecnología Power over Ethernet proporciona flexibilidad mejorada del fabricante, hay una preocupación añadida que es el consumo de energía y la disipación de calor en PSE y PDs. Esto es debido a que el equipo de abastecimiento de potencia y los dispositivos que reciben la energía en aplicaciones críticas industriales deben operar en cualquier momento sin interrupción. Las soluciones PoE de grado industrial tienen usualmente más calidad que los productos de grado comercial y a menudo ofrecen tiempo MTBF mayor, temperaturas de operación más amplias, menos diseño de ventilación y gestión de PoE más fiable.

Seguridad: Las aplicaciones de seguridad industrial en el exterior más avanzadas son la vigilancia de minas IP, bases militares, o subestaciones de energía. Cuando ocurre en la red PoE, el centro de control debe recibir un mensaje de aviso inmediatamente. Algunos PoE switches industriales incluyen funciones de auto-aviso que pueden enviar mensajes de aviso al centro de control vía e-mail o SNMP.

Bibliografía: PoE Switches for Industrial Networking. Moxa White Paper