Cos'è e come funziona PoE, Power over Ethernet

Un cavo Ethernet viene tipicamente utilizzato per trasferire dati. In realtà lo stesso cavo può essere utilizzato anche per fornire alimentazione ai dispositivi di rete collegati.
La tecnica PoE (Power over Ethernet) è definita dagli standard IEEE 802.3 af e 802.3 at: il dispositivo che fornisce l’alimentazione è chiamato PSE (Power Sourcing Equipment) mentre quello alimentato è denominato PD.

Si può ricorrere alla tecnica PoE quando ci si trova nelle condizioni di dover alimentare e utilizzare un dispositivo di rete in luoghi dove non risultasse disponibile, nelle vicinanze, una presa elettrica a muro.
Quando si installano telecamere IP per la videosorveglianza in luoghi in cui non è possibile portare facilmente l’alimentazione di solito ci si orienta su dispositivi che integrano una batteria a lunga durata (e che registrano o si attivano in modalità registrazione solo per il tempo strettamente necessario) oppure, appunto, su prodotti dotati di supporto PoE.

Collegare in rete telefoni VoIP, telecamere di videosorveglianza IP, dispositivi per la trasmissione video-over-IP, sensori di prossimità, dispositivi di illuminazione LED, serrature di accesso sicuro e altri dispositivi IoT sono solo alcune delle possibilità che offre la tecnica PoE.
Grazie alla tecnologia PoE si può spazzar via la necessità di collegare separatamente l’alimentazione, evitare l’utilizzo di telecamere di sicurezza tradizionali in luoghi in cui l’alimentazione potrebbe essere facilmente tolta da parte di terzi, rendere più pratico l’utilizzo di telefoni VoIP (che non necessiteranno di essere collegati anche alla presa a muro; con conseguente riduzione del numero di cavi…) e così via.

Power over Ethernet (PoE): quali sono gli standard attualmente disponibili

Gli standard supportati da varie tipologie di dispositivi sono due: PoE e PoE+.

Il primo standard (specifiche IEEE 802.3 af) consente di erogare fino a 15,4 W in corrente continua (DC) su ciascuna porta Ethernet mentre con PoE+ (IEEE 802.3 at) è possibile spingersi più avanti (circa il doppio, fino a circa 30 W per porta). Inutile dire che più lunghi sono i tratti di cavo Ethernet che vengono stesi, maggiore sarà la potenza che andrà persa.

Chi fornisce l’energia mediante PoE su cavo Ethernet? Appositi switch con supporto PoE/PoE+. Come abbiamo spiegato nell’articolo Come funziona uno switch e a cosa serve: le funzionalità più importanti, gli switch più versatili consentono di definire, per ciascuna porta Ethernet PoE, la potenza richiesta. Inoltre, indicano quando il dispositivo di rete collegato a valle risulta effettivamente alimentato e possono essere configurati anche per inviare messaggi d’allerta in caso di problemi o situazioni anomale.

Fonte dell’immagine: NETGEAR

Grazie a uno switch di questo tipo, impostando opportunamente l’accesso da remoto a livello di router o meglio ancora configurando un server VPN, sarà possibile accendere o spegnere i dispositivi in modalità remota alimentandoli all’occorrenza o togliendo l’alimentazione.

Come funziona PoE

Indipendentemente dal fatto che si utilizzi PoE e/o PoE+, ogni dispositivo PSE, quindi lo switch di rete che fornisce l’alimentazione, dispone di un budget massimo erogabile. In altre parole, il PSE non può complessivamente fornire ai dispositivi PoE un numero di Watt superiore a quello dichiarato dal produttore nelle specifiche.

Se si intendessero acquistare dispositivi PoE come quelli citati in precedenza (ad esempio telecamere (qui alcuni esempi) e access point (vedere questi esempi)) è importante sommarne la potenza singolarmente richiesta quindi acquistare un prodotto PSE opportunamente dimensionato.

I dispositivi PoE sono contraddistinti da un numero di classe che varia tra 0 e 4: quando sono connessi al PSE tali prodotti indicano la classe in modo da chiedere l’erogazione del corretto quantitativo di potenza.
I prodotti PoE di classe 4 sono quelli più affamati di energia e richiedono necessariamente l’utilizzo di PSE di tipo PoE+.

Limiti fisici dei collegamenti PoE

Con il PoE è possibile utilizzare i normali cavi Ethernet UTP abitualmente adoperati per realizzare le reti LAN.
Come abbiamo visto nell’articolo Cavi ethernet: differenze e caratteristiche, il limite fisico per il trasferimento dei dati con i cavi Cat-5 e Cat-5e è pari a 100 metri (rispettivamente fino a 100 Mbps e 1 Gbps). Con i cavi di categoria superiore è possibile arrivare a trasferire fino a 100 Gbps (Cat-7a) ma le velocità di trasferimento dati decrescono rapidamente in funzione della distanza.

Con PoE abilitato e dispositivi compatibili, è possibile arrivare ad erogare corrente e tensione (quindi potenza) fino, al massimo, a 100 metri. Massima attenzione, quindi, alla lunghezza del cavo Ethernet e anche alla tipologia se si prevedesse di collegare a valle un access point WiFi PoE che a sua volta offrirà banda di rete a diversi altri dispositivi wireless. È vero che anche un cavo Cat-5 consente di trasferire fino a 100 Mbps ma è bene ormai attrezzarsi almeno con un cavo Cat-5e (fino a 1 Gbps) per velocizzare i trasferimenti di dati all’interno della rete locale e non creare un collo di bottiglia se si utilizzasse una connessione Internet a banda ultralarga oltre 100 Mbps in downstream.

Strumenti come quelli presentati nell’articolo Speed test WiFi, quanto è veloce la connessione wireless consentono di provare la velocità di trasferimento all’interno della propria rete locale verificando le prestazioni di alcuni rami sia su connessione cablata (Ethernet) che via WiFi.

Facendo riferimento a questa pagina è possibile trovare una lunga lista di switch (PSE) compatibili con lo standard PoE tra i quali è possibile scegliere a seconda delle proprie specifiche necessità.

Come alimentare via PoE dispositivi che non supportano questa tecnica

Si supponga di non avere la possibilità di portare direttamente l’alimentazione a un dispositivo smart, ad esempio una telecamera IP o un access point WiFi. Non tutte le videocamere installabili a casa o in ufficio sono PoE, così come gli access point, ma gran parte di quelle disponibili sul mercato dispongono di un alimentatore di tipo tradizionale da collegarsi alla rete elettrica.

Ricorrendo ad appositi convertitori o splitter è possibile alimentare via PoE, usando il solo cavo Ethernet, dispositivi che dovrebbero essere adoperati con un alimentatore di tipo tradizionale.

In queste pagine su Amazon Italia si possono trovare molteplici splitter PoE. Come si vede nello schema di seguito, da un lato essi vanno connessi allo switch PoE mentre dall’altro si ha a disposizione una porta Ethernet per collegare tramite cavo il dispositivo e un connettore per l’alimentazione a 5V, 9V o 12V (a seconda delle esigenze).

Per allestire un’infrastruttura sicura alimentata da remoto scongiurando qualunque potenziale problema (evitando di usare numeri alimentatori singoli), la scelta deve ricadere necessariamente su splitter PoE di tipo attivo.

Gli adattatori passivi sono utili per “simulare” l’approccio PoE: in questo caso si utilizza l’alimentatore della telecamera IP o di un altro tipo di dispositivo.