Gracias al estándar Ethernet, podemos contar con las redes tal cual son hoy en día. Es uno de los estándares fundamentales que permitieron que millones de dispositivos lograran comunicarse entre ellos. Sus estandarizaciones también contribuyeron a que su adopción sea verdaderamente masiva. En esta guía, conoceremos al estándar PoE (Power over Ethernet), el cual permite que sea posible alimentar con energía eléctrica a un gran número de dispositivos conectados en red, a través del mismo cable de red Ethernet por el que pasamos los datos.
Esta tecnología presenta ventajas significativas en ahorro de costes y simplificación del cableado de red Ethernet y el eléctrico. No obstante, no está exenta de limitaciones, y hay que tener en cuenta tanto sus puntos fuertes como sus puntos débiles. A lo largo de esta guía determinaremos si la implementación de PoE es la solución óptima para tu proyecto de red o no lo es.
Qué significa PoE
Las siglas en inglés corresponden a Power-over-Ethernet. En español, básicamente, significan alimentación sobre Ethernet. Se refiere a la transmisión de energía eléctrica a dispositivos compatibles. Esto es posible mediante el mismo cable de red que permite la conexión a las redes de área local. Una de sus principales ventajas es que ya no es necesario contar con cableado exclusivo para la alimentación eléctrica, como los populares cableados AC y los sockets especiales que acostumbran a colocarse cerca de los dispositivos para que puedan funcionar. Esto es ideal para dispositivos como puntos de acceso Wi-Fi de interior o exterior o cámaras IP entre otros dispositivos.
Este estándar está presente desde el año 2003 y supuso un cambio importante. Está diseñado de tal forma que no impida lograr una conectividad óptima y que no reduzca el rendimiento. Permite así a los usuarios poder utilizar con total seguridad dispositivos que sean compatibles con el estándar PoE.
Como vemos, el cable de red pasa a tener dos funciones principales: transmisión de datos y alimentación eléctrica. ¡Mucho más práctico! Evitamos así tener que utilizar dos diferentes.
Ventajas de PoE
- Ahorro de costos: PoE puede reducir considerablemente los costos al no necesitar un suministro de electricidad independiente, lo que elimina la necesidad de contratar a un profesional de electricidad para la instalación. Además, la instalación es más simple que alargar un cable eléctrico.
- Seguridad: La infraestructura PoE es segura, ya que los dispositivos PSE solo suministran energía cuando detectan que un dispositivo está presente y habilitado para PoE. Esto protege a los usuarios y equipos de descargas o sobrecargas eléctricas y ayuda a reducir el consumo de energía, lo que alarga la vida de los componentes.
- Funciones adicionales: Del mismo modo permite habilitar funciones como apagado automático por las noches, reinicio remoto y recopilación de datos desde los dispositivos conectados a la red. Es similar a un enchufe inteligente, pero mucho más rápido, fácil y sencillo.
Desventajas de PoE
- Insuficiencia energética: Las fuentes de alimentación PoE de última generación tienen ciertas limitaciones, ya que, si bien son perfectas para cámaras estándar con movimiento, no pueden proporcionar suficiente energía para dispositivos de alto consumo como cámaras PTZ de red. Además, no permiten conectar múltiples dispositivos a través de un ladrón, como sí lo hace la red eléctrica, incluso si se aumenta su potencia, algo que aquí es inviable.
- Dependencia de una sola fuente: Si una fuente de alimentación o un switch PoE tiene algún problema, todos los dispositivos conectados dejarán de funcionar.
- Costos elevados: Para reducir el riesgo de fallos, se podría optar por alimentar los dispositivos con fuentes independientes, pero esto elevaría considerablemente los costes frente a otras alternativas disponibles.
- Limitación de distancia: A diferencia de la red eléctrica, que ofrece la misma potencia tanto a 1 metro como a 200 metros, la alimentación PoE está limitada en distancia, lo que puede ser un problema en grandes superficies, naves industriales o empresas.
Alimentación PoE
Como hemos comentado, una de las principales ventajas de los PoE es que pueden suministrar energía. Esta es capaz de llegar a los 30 vatios si contamos con un PoE+, y si hasta 15,4 vatios si es PoE normal. Todo esto, por cada puerto. En cambio, siempre vamos a perder algo de energía cuando se pasa por el cable. En esto influye directamente la distancia, donde iremos perdiendo potencia cuanto más largo sea el cable. La alimentación mínima que se debe garantizar, es de 12,95 vatios por puerto con un PoE normal. Mientras que la mínima con un PoE+ es de 25,5 vatios.
Estos PSE tienen un consumo máximo, que se trata de la alimentación total que se puede suministrar a la vez. La cual de nuevo está medida en vatios. La gran mayoría de los PSE no tienen una capacidad de alimentación muy elevada, por lo cual les puede ser complicado suministrar potencia a todos los puertos que sean compatibles con PoE. Por otro lado, toda esa energía es algo que pocos usuarios llegan a necesitar. Cuando se quiera adquirir algún PSE con PoE, debemos asegurarnos que la capacidad de alimentación necesaria está correctamente calculada.
Para ello es necesario saber de antemano, que vamos a conectar. Puesto que no se requiere la misma capacidad de potencia en todos los casos. A más dispositivos, más potencia vamos a necesitar. Si nos quedamos cortos, se pueden producir funcionamientos que no son adecuados. Incluso en algunos casos que los dispositivos se dañen, o que directamente no lleguen a funcionar. Esto es especialmente importante, si queremos utilizar la opción de combinar dispositivos. Y también pensar que, si tenemos aparatos sin PoE, vamos a necesitar fuentes de alimentación alternativas. En estos casos, el hardware puede ser un poco más caro. Pero seguimos con muchas opciones a precios muy económicos.
Seguridad alimentación PoE
A medida que la demanda de soluciones de red más flexibles y escalables aumenta, la adopción de sistemas de cable PoE se ha vuelto cada vez más popular. Sin embargo, con esta conveniencia también vienen preocupaciones de seguridad. Una de las principales preocupaciones con los sistemas de cables PoE es el riesgo de sobrecalentamiento y sobrecarga. Si los dispositivos PoE no están diseñados para soportar la potencia suministrada a través del cable, pueden sobrecalentarse o incluso fallar, lo que puede tener graves consecuencias para la seguridad y el rendimiento de la red.
Otro riesgo potencial es la interferencia electromagnética (EMI), que puede ser causada por la transmisión de energía eléctrica y datos a través del mismo cable. Esto puede afectar la calidad de la señal y la fiabilidad de la red. Además, existe el riesgo de que los dispositivos conectados a la red PoE sean vulnerables a ataques de seguridad. Si un dispositivo PoE está mal configurado o no se ha actualizado con los últimos parches de seguridad, puede ser explotado por atacantes para obtener acceso no autorizado a la red o para lanzar ataques de denegación de servicio.
Sin embargo, a pesar de estos riesgos, los sistemas de cables PoE también ofrecen ventajas significativas en términos de seguridad. Por ejemplo, los sistemas pueden proporcionar energía y datos a dispositivos de red ubicados en lugares remotos donde no hay una toma de corriente cercana. Esto puede aumentar la seguridad y la fiabilidad de la red al asegurar que los dispositivos críticos, como cámaras de seguridad y sistemas de control de acceso, estén siempre encendidos y conectados.
Además, los sistemas de cables PoE pueden ser más seguros que los sistemas de alimentación tradicionales porque utilizan tecnología de detección de dispositivos. Esto significa que solo se suministra energía a los dispositivos que cumplen con los requisitos de alimentación y que se apaga automáticamente cuando se desconectan.
Diferentes tipos de PoE
No todos los tipos de PoE son iguales. Vamos a ver cuáles son los principales estándares que podemos utilizar y qué especificaciones generales tiene cada uno. Los usos, como veremos, también varían de uno a otro. No obstante, la base del funcionamiento será la misma y permitirá usar un cable de red también para que pueda pasar energía.
PoE como estándar IEEE 802.3af
Haciendo un poco de historia, PoE se ha vuelto un estándar con la denominación IEEE 802.3af. La potencia máxima de salida por parte de la fuente de alimentación es de 15,4 Watts. Por otro lado, las categorías de cable Ethernet que soporta son las típicas Cat5e en adelante, aunque siempre es recomendable utilizar hoy en día Cat 6 ya que la relación calidad-precio merece mucho la pena.
A pesar de que la potencia máxima que mencionamos es de 15,4W, la alimentación real recibida es de 12,95W. Esto es así a razón de que la energía eléctrica se va «perdiendo» con la distancia. De todas formas, esto no afecta el desempeño de los dispositivos conectados mediante Ethernet, ya sea con enlaces de 10, 100 o 1000 Mbps.
Los dispositivos que se pueden alimentar mediante PoE son teléfonos VoIP, sensores y puntos de acceso inalámbricos. Además, es posible alimentar a cámaras de seguridad estáticas (aquellas que no se mueven de lado a lado, o de arriba para abajo). Puede alimentar a todo dispositivo que requiera bajo nivel de energía eléctrica, y que lógicamente, sea compatible con el estándar PoE.
PoE+ o 802.3at
Es una mejora en relación a PoE original y una de las características más importantes es que tiene retrocompatibilidad con el estándar anterior. Como estándar, recibe la denominación IEEE 802.3at. A diferencia del estándar anterior, se cuenta con una potencia máxima de salida de 30 Watts, la alimentación real recibida es de 25,50W. Así también, puede alimentar a dispositivos que necesiten de más alimentación eléctrica.
Algunos de los dispositivos que podemos alimentar son: puntos de acceso triple banda simultánea, sensores biométricos y cualquier tipo de pantalla LED. Hablando de las cámaras de seguridad, ya es posible alimentar mediante PoE (con su variante PoE+, por supuesto) a aquellas que tienen funcionalidades más avanzadas como las de zoom y movimientos de lado a lado, y que, por tanto, necesitan de mayor potencia.
PoE++ o 802.3bt, y estándar UPoE
Es el estándar más reciente y aprobado en el año 2018, supone un salto cualitativo importante al aprovechar los cuatro pares de hilos del cable Ethernet para la alimentación. Como estándar, recibe la denominación IEEE 802.3bt y se subdivide en dos tipos: Tipo 3 y Tipo 4.
- Tipo 3: con potencia máxima de salida de 60W en la fuente (PSE), la alimentación real recibida es de 51W como mínimo (PD).
- Tipo 4: con potencia máxima de salida de 90W en la fuente (PSE), la alimentación real recibida es de 71W como mínimo (PD).
En cualquiera de los casos se aprovecha por completo los cuatro pares de cables propios del típico cable Ethernet. El Tipo 3 es capaz de proveer alimentación eléctrica a dispositivos más exigente en cuanto a requerimientos de energía eléctrica, como los sistemas dedicados de videoconferencias. En cambio, el Tipo 4 ya alcanza a alimentar a dispositivos más modernos como los de tipo IoT, ordenadores portátiles e incluso Smart TV.
Un dato importante para tener en cuenta, es que el fabricante Cisco cuenta con su versión de PoE en relación a PoE++. Dicha versión se lo conoce como UPoE y sus siglas en inglés corresponden a Universal Power over Ethernet. La potencia máxima de salida que ofrece actualmente es de hasta 100W. Las prestaciones en relación a PoE++ son prácticamente similares, con algunos añadidos y mejoras orientadas a las soluciones de redes de Cisco, las cuales tienen un alto nivel de aceptación alrededor del mundo. Esta tecnología UPoE de Cisco no es un «Tipo 5» del estándar IEEE, sino una solución propietaria. La principal diferencia de UPoE respecto al resto de estándares de PoE está en su capacidad para manejar voltajes más elevados. Mientras que los estándares anteriores trabajan en el rango de 44-57 voltios, UPoE puede admitir voltajes de hasta 60 voltios. Esto se significa una mayor eficiencia y flexibilidad para dispositivos que pueden beneficiarse de voltajes más altos.
El funcionamiento de UPoE sigue el principio de PoE al transmitir energía eléctrica junto con datos a través de cables Ethernet. Sin embargo, la capacidad de trabajar con voltajes más altos, permite una entrega de potencia más eficiente, reduciendo pérdidas de energía en el proceso de transmisión. La capacidad de UPoE para suministrar hasta 60 vatios, es muy interesante para aquellos dispositivos que requieren una potencia más elevada, como sistemas de iluminación avanzados, pantallas interactivas, o incluso dispositivos médicos que requieren un suministro de energía mayor.
La versatilidad de UPoE lo hace adecuado para una variedad de aplicaciones en entornos empresariales, industriales y de infraestructuras críticas. Permite alimentar dispositivos de alto rendimiento que pueden mejorar la eficiencia operativa y ofrecer nuevas posibilidades en términos de diseño y despliegue de sistemas. Este estándar es una implementación propietaria de Cisco basada en el PoE++.
| Estándar | Nombre Común | Potencia Máx. en Fuente (PSE) | Potencia Mín. en Dispositivo (PD) | Dispositivos Típicos |
|---|---|---|---|---|
| IEEE 802.3af | PoE | 15.4W | 12.95W | Teléfonos VoIP, cámaras de seguridad fijas, sensores de bajo consumo. |
| IEEE 802.3at | PoE+ | 30W | 25.5W | Cámaras PTZ (con movimiento y zoom), puntos de acceso Wi-Fi de doble banda, pantallas LED. |
| IEEE 802.3bt (Tipo 3) | PoE++ | 60W | 51W | Sistemas de videoconferencia, equipos de control de acceso, iluminación LED de alta potencia. |
| IEEE 802.3bt (Tipo 4) | PoE++ / Hi-PoE | 100W | 71W | Ordenadores portátiles, televisores pequeños, estaciones de trabajo ligeras (thin clients). |
¿Realmente me conviene utilizar algún estándar PoE?
Queda claro que uno de los objetivos directos de este estándar es eliminar la necesidad de instalación de equipamiento destinado a la alimentación eléctrica. En consecuencia, hay un ahorro significativo en los costes de implementación de una red. También beneficia a usuarios sin un perfil técnico, porque resulta mucho más intuitivo gestionar una instalación donde un único cable proporciona simultáneamente conectividad de red y alimentación a dispositivos como equipos IoT, cámaras o puntos de acceso, eliminando la confusión entre cableado de datos y eléctrico.
Así también, las personas que no precisamente están involucradas en redes pueden percibir las ventajas de usar PoE. Será mucho más fácil para cualquiera saber que mediante un sólo cable ya está logrando dar electricidad a un dispositivo (equipos IoT, por ejemplo) y a su vez, conectividad. A largo plazo, no tendrá que pensar en absoluto cuál es el cable para desconectar de la corriente, cuál es de la red, cuál no debo desconectar, etc. PoE puede considerarse como uno de los estándares más prácticos que podemos conocer.
Nosotros estamos cada vez más conectados. Casi todos los objetos que utilizamos o los que se encuentran a nuestro alrededor, precisan de energía eléctrica para funcionar. O en otros casos, precisan de energía eléctrica y a su vez, conexión a la red. Todo esto, 24 horas al día 7 días a la semana para varios de esos dispositivos como los puntos de acceso, es decir, la demanda de consumo de energía crece muchísimo y eso resulta bastante caro. Desde unas luces LED, a un simple interruptor inteligente, el cual se conecta a la red WiFi, y, por tanto, pese a ser muy poca, necesita algo de energía.
| Nº | Paso / Verificación Clave | Completado |
|---|---|---|
| 1 | Calcular el consumo total en vatios de todos los dispositivos (cámaras, APs, teléfonos) que se conectarán al switch PoE y añadir un 20% de margen de seguridad. Usar las fichas técnicas, no estimaciones. | ☐ |
| 2 | Seleccionar un switch PoE cuyo presupuesto de potencia total sea superior al cálculo del Paso 1. No solo mires el máximo por puerto (15W, 30W, etc.), sino el total que puede suministrar el equipo. | ☐ |
| 3 | Planificar las longitudes de cable. Ningún cable de cobre (Cat 5e/6/6a) entre el switch y un dispositivo PoE debe superar los 90 metros de forma permanente. Para distancias mayores, planificar un extensor PoE o un switch intermedio. | ☐ |
| 4 | Verificar la compatibilidad del estándar PoE. Asegurarse de que el switch y el dispositivo a alimentar soportan el mismo estándar IEEE (af/at/bt) o que el switch es retrocompatible. Comprobar la tensión del inyector si se usa uno pasivo. | ☐ |
| 5 | Elegir el cableado correcto. Usar siempre cable de cobre 100% (no CCA - Copper Clad Aluminium) de categoría Cat 5e como mínimo, preferiblemente Cat 6 o superior, especialmente para PoE+ y PoE++. | ☐ |
| 6 | Planificar la ventilación del switch PoE. No instalarlo en espacios cerrados sin flujo de aire. En armarios o racks, prever al menos 1U de espacio vacío sobre el switch para disipación del calor. | ☐ |
Los estándares PoE más recientes, en particular el IEEE 802.3bt, se han diseñado teniendo muy en cuenta este aumento en la demanda energética. Uno de sus focos principales es la eficiencia en la entrega de energía eléctrica. Esto es así gracias a que se utilizan todos los pares de cables en Ethernet Categoría 5e. En estándares anteriores, solamente se aprovechaban dos de los cuatro pares disponibles. Es el tipo de cable a partir del cual vamos a obtener velocidades Gigabit.
Tecnologías en constante crecimiento como IoT se benefician enormemente mediante la alimentación eléctrica por Ethernet. PoE++ provee soporte a productos IoT como focos, los cuales necesitan de alimentación eléctrica potente pero eficaz a nivel de consumo. Además, mediante este estándar se cuenta con un buen nivel de desempeño si es que el dispositivo se encuentra en estado stand-by. Cada vez tenemos más aparatos de lo que se conoce como el Internet de las Cosas y sin duda esta tecnología aporta una ventaja muy importante.
Por tanto, sí, es una tecnología muy práctica y recomendada, siempre y cuando no nos influya alguna de las desventajas como la necesidad de más potencia, o un lugar demasiado grande donde la distancia sea un problema. Es decir, a nivel empresarial podríamos necesitar optar por otros métodos, sin embargo, para particulares como posiblemente tú y yo, es una gran ventaja.
Ejemplos reales de problemas con PoE
No hay duda que los sistemas Power over Ethernet ofrecen muchas ventajas por los simples y eficientes que son. Pero hablamos de una tecnología de red, y como tal, pueden surgir fallos que nos traigan de cabeza.
No se recibe la potencia necesaria
Uno de los problemas más habituales ocurre cuando los dispositivos no reciben potencia necesaria, es decir, que el equipo quizás no encienda o se apague de golpe. Podemos salir de dudas comprobando los cables Ethernet y mirando que sean de la categoría adecuada (al menos Cat5e) y que no sea excesivamente largo. También es importante comprobar los switches o inyectores PoE, confirmando que el puerto esté habilitado para PoE y que la potencia total disponible no esté sobrecargada por múltiples dispositivos. Por si acaso, intentaremos actualizar el firmware del PSE y del Powered Device a la versión más reciente.
Cuando instalamos un sistema de videovigilancia, el límite teórico está en los 100 metros que indica el estándar, pero hay que tenerlo en cuenta como restricción, porque la caída de tensión del PoE puede hacer que las cámaras no arranquen, que se reinicien al activar los infrarrojos o al realizar el movimiento motorizado, es decir, cuando requieren más potencia de la habitual para trabajar. Existen extensores PoE que podemos usar para mitigar este problema cuando se superan muchos metros de distancia.
No podemos descartar las famosas, pero invisibles interferencias electromagnéticas, que también afectan a PoE, y pueden ser la causa de la degradación en la transmisión de datos y energía, con síntomas como paquetes perdidos o conexiones inestables. Para esto también hay códigos de error como «EMI Interference» o «Signal Noise High» en los registros de red.
Sobrecarga o sobrecalentamiento
Un sobrecalentamiento es también un fallo habitual, sobre todo cuando hablamos de entornos con alta densidad de dispositivos o en los que la temperatura ambiente no ayude por ser también alta. Aquí podemos estar ante una mala disipación del calor en el cable o en el equipo. Es ahí cuando veremos códigos de error como «Overheat Detected» o LED parpadeantes que señalan alerta térmica. Es importante comprobar la ventilación alrededor del PSE y ver que no haya obstrucciones. En la medida de lo posible, también es conveniente reducir la carga desconectando dispositivos no esenciales.
Muchos switches PoE no están bien refrigerados, y cuando están muy cerca de su límite de potencia máxima de PoE, ocurren las alarmas por sobrecalentamiento, o sobrecarga, cortando inmediatamente todos los puertos PoE tras horas de uso continuo. Además, podría también degradar la fuente de alimentación interna, e incluso provocar apagados aleatorios o muerte prematura del switch PoE, sobre todo en verano donde no haya climatización.
Compatibilidad PoE y dispositivos finales
Otro problema bastante habitual es cuando usamos un switch PoE genérico, aunque cumplan el estándar, es posible que no sean compatibles con ciertas cámaras IP o puntos de acceso Wi-Fi, mientras que si se usa el dispositivo del mismo fabricante del AP o cámara sí funciona correctamente. También suele haber problemas con tiradas de cable más largas, unos 50 metros, donde aparecen problemas de voltaje que deberían aparecer sobre los 90-100 metros y no antes, lo que apunta a caídas de tensión.
Nuestra recomendación es que compréis e instaléis switches o inyectores PoE de marcas reconocidas, y si esa marca puede coincidir con el fabricante del AP o cámara IP, mucho mejor.