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POE
POWER OVER ETHERNET
SISTEMA DE
SEGURIDAD DE REDES
VICTOR MONTERO
PANCHANA
POE
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Power over Ethernet, abreviado PoE, es una tecnología
dirigida a proporcionar suministro eléctrico a un equipo de
red empleando la conexión ethernet del mismo, de forma
que dicho equipo no tiene que disponer de un alimentador
externo y de una conexión ethernet, si no que a través de la
propia conexión ethernet recibe la energía eléctrica que
necesita para funcionar.
Permite que la alimentación eléctrica se suministre a un
dispositivo de red ( switch, punto de acceso, router, teléfono
o cámara IP, etc) usando el mismo cable que se utiliza para
la conexión de red. Elimina la necesidad de utilizar tomas
de corriente en las ubicaciones del dispositivo alimentado y
permite una aplicación más sencilla de los sistemas de
alimentación ininterrumpida (SAI) para garantizar un
funcionamiento las 24 horas del día, 7 días a la semana.
FUNCIONAMIENTO
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El funcionamiento de la tecnología PoE está descrito por el
IEEE en el estándar 802.3at (que se divide en Tipo 1 y Tipo 2),
perteneciente al conjunto de documentos 802.3 que hacen
referencia a la tecnología Ethernet (Comunicaciones de nivel 2
en la torre OSI) y que puedes encontrar en este enlace. Es
común encontrar referencias al estándar 802.3af, ya que era el
estándar PoE hasta que en 2009 pasó a ser 802.3 at Type 1,
siendo 802.3at Type 2 el nuevo estándar PoE, aunque ambos
coexisten.
Está diseñado de manera que no haga disminuir el
rendimiento de comunicación de los datos en la red o reducir el
alcance de la red.
La corriente suministrada a través de la infraestructura LAN
se activa de forma automática cuando se identifica un
terminal compatible y se bloquea ante dispositivos
preexistentes que no sean compatibles. Esta característica
permite a los usuarios mezclar en la red con total libertad y
seguridad dispositivos preexistentes con dispositivos
compatibles con PoE.
VENTAJAS
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PoE es una fuente de alimentación inteligente: Los
dispositivos se pueden apagar o reiniciar desde un
lugar remoto usando los protocolos existentes, como el
Protocolo simple de administración de redes (SNMP,
Simple Network Management Protocol).
PoE simplifica y abarata la creación de un suministro
eléctrico altamente robusto para los sistemas: La
centralización de la alimentación a través de
concentradores (hubs) PoE significa que los sistemas
basados en PoE se pueden enchufar al Sistema de
alimentación ininterrumpida (SAI) central, que ya se
emplea en la mayor parte de las redes informáticas
formadas por más de uno o dos PC, y en caso de corte
de electricidad, podrá seguir funcionando sin
problemas.
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Los dispositivos se instalan fácilmente allí donde pueda colocarse un
cable LAN, y no existen las limitaciones debidas a la proximidad de
una base de alimentación (dependiendo la longitud del cable se
deberá utilizar una fuente de alimentación de mayor voltaje debido a
la caída del mismo, a mayor longitud mayor perdida de voltaje,
superando los 25 metros de cableado aproximadamente).
Un único juego de cables para conectar el dispositivo Ethernet y
suministrarle alimentación, lo que simplifica la instalación y ahorra
espacio.
La instalación no supone gasto de tiempo ni de dinero ya que no es
necesario realizar un nuevo cableado.
PoE dificulta enormemente cortar o destrozar el cableado:
Generalmente el cableado se encuentra unido a bandejas en los
huecos del techo o detrás de conductos de plástico de muy difícil
acceso. Cualquier corte de estos cables resultará obvio al momento
para quien pase por el lugar y, por supuesto, para los usuarios de los
ordenadores que serán incapaces de proseguir con su trabajo.
Abaratamiento de costes de despliegue de redes y
la reducción de canalizaciones para cableado
 La superior velocidad de transmisión de datos de
Ethernet con respecto a los módems que
transmiten datos sobre la red eléctrica
 Se emplea de forma común en sistemas de
telefonía IP, cámaras de video-vigilancia,
módulos de red como switches o interfaces de
medio como puntos de acceso inalámbricos.
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DESVENTAJAS
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Ausencia de estándares tecnológicos para la
interoperabilidad de equipos.
CARACTERISTICAS
GENERALES
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PoE se rige bajo las normas del estándar IEEE
802.3af, también conocido en algunos ámbitos
como 802.3-2005, aunque no tienen nada en
común (La norma 802.3-2005 se llama así porque
fue revisada en el año 2005, y en las que se
incluye IEEE 802.3af).
Dicho estándar se encarga de definir todo lo
necesario para poder usar esta tecnología, esto es,
los voltajes y las corrientes necesarias para su
uso, el tipo de conexión que se debe realizar, los
cables que se deben usar, etc.
La figura muestra las fases que debe realizar un PoE para poder
alimentar usando un cable.
Estas fases son 4, y cada una se corresponde con un bloque:
Primer bloque: “Polarity Protection” o “Auto-polarity Circuit”. Como indica
la norma, la tensión introducida puede venir de dos formas: una de las
formas consiste en usar el par de datos del cable de Ethernet como fuente de
alimentación. Dicha forma permite transmitir datos y alimentar a la vez por
el mismo par. La segunda forma usa otros pares alternativos para enviar la
tensión. La ventaja de la primera forma es que usa un par, en vez de 2, que
son los necesarios para implementar la segunda forma (El cable Ethernet
tiene 4 pares en su interior).
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Segundo bloque: “Signature and Class circuitry”. Para asegurarse que
el dispositivo no aplica una tensión a un dispositivo que no
implementa PoE, el dispositivo empezará a dar unos determinados
niveles de tensión. Estos niveles de tensión se dividen en 4 etapas. Al
principio el dispositivo aplicará una tensión baja (2.7V a 10.1V)
buscando una resistencia de 25KΩ. Si es demasiado alta o demasiado
baja, no hará nada. Esta fase permite proteger un dispositivo que no
es PoE de uno que sí que lo es. En caso de que resulte ser PoE,
buscará que clase de alimentación requiere. Para ello, elevará la
alimentación a 14,5-20,5 V y medirá la corriente que circula a través
de él. Dependiendo del resultado obtenido, el dispositivo sabrá cual es
la máxima alimentación permitida para que trabaje el dispositivo
PoE. A continuación, se adjuntan unas tablas que permiten ver esto
de forma más clara.
Fase
Acción
Voltios especificados
por 802.3af
Volts usados
por el chipset (LM5071)
Detección
Comprueba si el dispositivo
conectado tiene una
resistencia comprendida
entre 15 – 33 KΩ
2.7-10.0
1.8–10.0
Clasificación
Comprueba a que clase
pertenece el dispositivo (ver
tabla siguiente)
14.5-20.5
12.5–25.0
Inicio
Empieza a alimentar al
dispositivo
>42
>38 (LM5072)
Operación Normal
Alimenta al dispositivo
36-57
25.0–60.0
Clase
0
1
2
3
4
Modo de uso
Default
Optional
Optional
Optional
Reserved
Niveles máximos
para alimentar el dispositivo
[Vatios]
0.44 a 12.94
0.44 a 3.84
3.84 a 6.49
6.49 a 12.95
(PSEs classify as Class 0)
Tercer bloque: “Control Stage”. Es importante que el
convertidor Dc/Dc no funcione mientras el dispositivo está
realizando la fase de clasificación del bloque dos. El
controlador deberá estar encendido cuando V = 35 V
Cuarto bloque: “Convertidor DC/DC”. Generalmente la
tensión nominal usada es de 48V y no suele ser práctica en
muchas aplicaciones, dónde se requiere un voltaje menor
(3.3V, 5V o 12V). Una manera muy efectiva de lograr este
objetivo es usar un convertidor Buck DC/DC. Este convertidor
es capaz de trabajar en un amplio rango de tensiones (36V a
57V), en condiciones de mínima y máxima carga.
POTENCIA
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La máxima potencia que puede dar la fuente de
alimentación es de 15.4W (400mA @ 48V o
350mA @ 44V)[ La norma no deja muy clara estas
últimas medidas]. Si contamos las pérdidas,
entonces la potencia máxima será de 12.95W
(350mA @ 37V). En muchos casos esta cifra
también se queda algo corta, pues, supone que el
convertidor DC/DC tiene eficiencia máxima. Al
final, la potencia será un valor comprendido entre
12.95 – 10.36 W (el último valor será el peor caso
posible).
EQUIPOS DOTADOS DE CONEXIÓN
ETHERNET QUE NO SOPORTN POE
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Los equipos dotados de conexión Ethernet que no soportan PoE se
conectan del siguiente modo:
Dispositivo Ethernet convencional
Los equipos que son compatibles con tecnología PoE se conexionan de dos
modos fundamentales, mediante inyectores PoE:
Dispositivo con Inyector PoE
Mediante Switches PoE que pueden alimentar a los equipos que
están enlazados a ellos mediante cable de red:
Dispositivo alimentado por Switch PoE
Por norma general, en redes con dispositivos alimentados
mediante tecnología PoE, se utiliza Cat5 aunque las
categorías 3, 5E y 6 también son válidas.
HILOS UTILIZADOS
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Los hilos utilizados para transmitir corriente
dependen del protocolo empleado a nivel Ethernet, es
decir, 10/100BaseT o Gigabit Ethernet, así como de si
se emplea el Modo A o B del estándar 802.3at. Cada
uno de los 8 hilos del cable Ethernet Cat5 se emplea
en al menos 2 de las combinaciones Ethernet-PoE. En
el caso de Ethernet 10/100BaseT es sencillo, ya que
solo se emplean 4 hilos para transmisión de datos, por
lo que otros 4 hilos quedan libres para suministrar
corriente continua a un dispositivo PoE. En el caso de
Gigabit Ethernet, se emplea un método conocido como
potencia fantasma, que permite que los hilos que
transportan información, también suministren
potencia eléctrica al PD
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