O que é negociação de PoE?

Como funciona a negociação de PoE?

Definida pelos padrões de PoE IEEE 802.3, a negociação de PoE (também chamada de “handshake”) garante que os dispositivos sejam compatíveis com o PoE e recebam apenas a quantidade de energia necessária para operar. Isso maximiza a eficiência e evita que energia prejudicial seja aplicada a dispositivos que não são PoE.

A negociação de PoE acontece em três estágios sequenciais:

1. Descoberta: Um PSE determina se um PD compatível com PoE está conectado e se é um dispositivo de assinatura simples ou dupla.
2. Classificação: Um PSE determina se a energia PoE é necessária e que classe de PoE deve ser fornecida.
3. Operação: O PSE fornece energia suficiente para que o PD se torne totalmente funcional. O PD pode operar apenas quando os estágios de descoberta e classificação tiverem sido concluídos com sucesso.

Primeiro estágio de negociação: Descoberta

As portas PSE permanecem sem energia quando nenhum dispositivo está conectado. O estágio de descoberta começa quando o PSE detecta que alguma coisa está conectada. Durante a descoberta, que leva menos de meio segundo, o PSE aplica uma pequena quantidade de tensão para verificar a presença de um resistor no PD. O PSE envia a tensão de detecção por dois pares para 802.3af/at e por quatro pares para 802.3bt, e realiza medições em vários níveis (com pelo menos 1 V de diferença) para detectar um PD de forma confiável.

Os padrões IEEE exigem que dispositivos compatíveis com PoE apresentem uma resistência entre 23,75 kW e 26,25 kW em cada par para que sejam considerados um PD válido. Se o PSE detectar qualquer coisa diferente da resistência especificada, ele interrompe a alimentação imediatamente. É importante observar que a energia aplicada durante o estágio de descoberta varia entre 2,7 V e 10,1 V e não pode exceder uma corrente de 5 mA (0,005 W), que é baixa o suficiente para evitar qualquer dano a dispositivos que não são PoE.

Durante a descoberta, o PSE IEEE 802.bt Tipo 3 e Tipo 4 também detectam se um PD é um dispositivo de assinatura única ou dupla. Um PD de assinatura única mantém a mesma assinatura de energia nos dois conjuntos de pares (pares 1,2 e 3,6, e pares 4,5 e 7,8). Um dispositivo de assinatura dupla pode ter uma assinatura de energia independente de até 35,5 W em cada conjunto de pares. Embora a maioria dos PDs sejam dispositivos de assinatura única devido ao custo, um dispositivo de assinatura dupla pode distribuir diversos níveis de energia para componentes internos, como uma câmera que precisa de um nível de energia para operação e outro para funcionalidade de pan/tilt/zoom. Se um PD de assinatura dupla for detectado durante o estágio de descoberta, o PSE executa a classificação nos dois conjuntos de pares.

^{Um dispositivo de assinatura dupla pode ter uma assinatura de energia independente nos conjuntos de pares 1,2 e 3,6}

Próximo estágio: Classificação de PoE

Quando um PSE detecta um PD válido, ele deve determinar a quantidade de energia a fornecer. Os padrões de PoE IEEE 802.3 atribuem classes aos sistemas PoE, que vão de 0 (mais baixo) a 8 (mais alto). Para que o PoE funcione, a classe do PSE deve ser igual ou superior à classe do PD.

As classes são baseadas na saída de energia do PSE e na quantidade de energia disponível no PD, uma vez que parte da energia é perdida no link. PoEs do Tipo 1 e Tipo 2 englobam Classe 0 a Classe 4, Tipo 3 inclui Classe 5 e Classe 6, e Tipo 4 inclui Classe 7 e Classe 8.

Classes de PoE

Durante o estágio de negociação da classificação, o PSE determina a classe do PD em um ou mais eventos, dependendo do tipo de PoE:

• • PSE Tipo 1 (classificação em um evento): Envia um único pulso de tensão e mede o consumo de corrente do PD para determinar se é Classe 0, Classe 1, Classe 2 ou Classe 3.
• • PSE Tipo 2 (classificação em dois eventos): Envia um segundo pulso de tensão se o consumo de corrente do PD indicar que ele é de Classe 4 para verificar a necessidade de maior potência.
• • PSE Tipo 3 e Tipo 4 (classificação em cinco eventos): Envia três pulsos adicionais para determinar se o dispositivo é Classe 5, Classe 6, Classe 7 ou Classe 8.

Para PoE Tipo 2 e superior que usa vários eventos de classificação, o primeiro evento ocorre no nível de hardware, enquanto os eventos subsequentes podem ocorrer no nível de hardware ou software. Os padrões IEEE exigem que PDs Tipo 2 e superiores dêm suporte à classificação nos níveis de hardware e software para o segundo evento. Embora os PSEs possam suportar classificação de hardware ou de software, a maioria dos switches habilitados para PoE suporta ambas.

• • Para classificação por hardware, o PSE lê o valor da corrente do PD na camada física.
• • Para classificação por software, o PSE e o PD negociam requisitos de energia usando o LLDP (Link Layer Discovery Protocol), uma rede de protocolo Ethernet que os dispositivos usam para anunciar seus recursos.

O primeiro evento durante a negociação sempre ocorre no nível de hardware. Se durante o primeiro evento, o PSE determinar que o PD é de Classe 4 ou superior, ele fornecerá apenas energia de Classe 3. Para o segundo evento, o PSE negocia os requisitos de energia com o PD usando o LLDP. Um dos principais benefícios da negociação de software é a capacidade de um PD solicitar uma quantidade específica de energia que pode ser inferior à sua designação de classe. Isso permite que o PSE aloque a energia restante para outros dispositivos para um orçamento de energia mais eficiente.

O padrão IEEE 802.3bt para PoE Tipo 3 e Tipo 4 também introduziu a funcionalidade opcional de autoclassificação, que permite que o PSE determine a energia máxima consumida pelo PD. O PSE mede o consumo de energia do PD ao longo do tempo para determinar e definir a saída de energia máxima. PSEs Tipo 3 e Tipo 4 identificam PDs com funcionalidade de autoclassificação durante o estágio de descoberta.

Etapa final: Operação

Depois que um PSE determina que um PD compatível com PoE está conectado e quanta energia é necessária, ele entra em modo de operação e fornece energia suficiente ao PD. Durante a operação, o PD gera um sinal de assinatura de manutenção de energia (MPS) para garantir a funcionalidade contínua. O PSE monitora continuamente o PD com relação a esse sinal de MPS e desliga a energia se o sinal for perdido. Isso garante que não haja desperdício de energia se o dispositivo for desconectado e também evita que você tenha uma surpresa desagradável se tocar em um cabo desconectado. O PSE então reinicia o processo de negociação.

O testador de PoE certo importa!

Ao testar PoE, procure um testador que considere o processo de negociação de PoE para todos os padrões IEEE 802.3. Por exemplo, o Fluke Networks LinkIQ Cable+Wi-Fi+Network Tester exibe os cabos de uma rede de quatro pares que transportam energia e indica se o switch pode negociar energia de uma assinatura ou de assinatura dual. Essa informação pode ser útil para solução de problemas. Por exemplo, se um PD 802.3bt não estiver funcionando corretamente, pode ser porque ele é um dispositivo de assinatura dupla, mas seu switch só oferece suporte a dispositivos de assinatura única. Nesse caso, pode ser necessário atualizar seu switch ou conectar o dispositivo a um switch diferente que suporte dispositivos de assinatura dupla.

^{O resultado da porta do comutador PoE exibe os pares usados, a potência e classe disponíveis, além dos resultados do teste PoE sob carga.}

O testador LinkIQ também mostra a classe de energia negociada (0-8) nos níveis de hardware e software, para garantir que o dispositivo possa se conectar à rede e permitir a alocação dinâmica pelo switch PoE. Para testar o PoE, ele aplica uma carga na linha enquanto consome a energia negociada. Se a tensão cair abaixo do mínimo exigido pelo PD (o que pode ser causado por um problema de cabeamento ou um PSE sobrecarregado), a energia não estará realmente disponível e o teste falhará.

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