Fibra alimentada: ficha técnica
¿Cuántas veces la implementación de cámaras de alta definición, puntos de acceso Wi-Fi o small cells para redes celulares ha sido un problema importante para las empresas?
A necessidade de conectividade e mobilidade levou ao desenvolvimento de soluções inovadoras. Con la Internet de las Cosas (IoT) presente en cada aspecto de la vida cotidiana, TI y los administradores de tecnología operativa (operational technology, OT) aún tienen muchos desafíos por delante. Las redes celulares, de seguridad y Wi-Fi son algunos ejemplos de tecnología que necesita mejorar para ampliar su cobertura y crear conexiones eficientes con dispositivos de alimentación a través de Ethernet (PoE). Por este motivo, simplificar la instalación de esos dispositivos y optimizar su rendimiento es uno de los principales desafíos para los operadores de redes.
Otro problema común es la alimentación de los dispositivos PoE a distancias superiores a 100 metros definidas para una red de cableado estructurado. Para solucionar este desafío, una buena opción es implementar un sistema que consista en cables híbridos que contengan núcleos de alambre de cobre y fibra óptica que alimenten energía y datos a los sistemas extensores PoE y, por consiguiente, extiendan la cobertura de la red en interiores o exteriores a una distancia de hasta 3 kilómetros. Por lo tanto, la “fibra alimentada”, como se conoce, se ha convertido en una tecnología clave en la implementación de redes empresariales y de campus en todo el mundo.
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La conexión de red original comenzó en el siglo XIX con el teléfono. Se trataba básicamente de conectividad punto a punto. Para comunicarse con varias ubicaciones, las personas necesitaban varios teléfonos. Las centrales telefónicas permitieron la reconfiguración, o parcheo, en diferentes ubicaciones finales lejanas.
Los aparatos de comunicación tenían baterías en la ubicación del cliente, pero las baterías se convirtieron rápidamente en un dolor de cabeza de mantenimiento conocido por todos. La solución llegó en la década de 1930 cuando la alimentación de las centrales telefónicas eliminó la necesidad de baterías.
Las redes informáticas llegaron a la empresa en la década de 1970 con la conectividad punto a punto o troncal y derivación de IBM. A su vez, AT&T desarrolló StarLAN-1 para abordar la conectividad a través de cableado estructurado (denominada así porque se utilizó una topología “estrella” en una “LAN” [red de área local]) que ofrecía velocidades de solo “1” Mbps. Posteriormente, esto evolucionó a StarLAN-10, pero 10Base-T se convirtió en la plataforma estándar (denominada así porque utilizaba una transmisión de banda “base” en lugar de banda ancha) que ofrecía 10 Mbps. La “T” era por par trenzado (categoría 3 en ese momento).
Las aplicaciones de voz sobre IP (VoIP) de escritorio a escritorio se desarrollaron a principios de la década de 1990, pero no tenían una buena QoS (calidad de servicio, es decir, se priorizaba el tráfico de voz) y se necesitaba energía local para los escritorios (en comparación con la energía central para el servicio telefónico tradicional [plain old telephone service, POTS]).
La PoE llegó inicialmente, en un formato patentado, en 1999, cuando los teléfonos VoIP se alimentaban a través de la LAN. La norma de PoE se publicó por primera vez en 2003, con teléfonos, cámaras y puntos de acceso que aprovechaban el nuevo adelanto. Las normas se han revisado posteriormente para adaptarse a niveles de potencia más altos y a más dispositivos capaces de ser alimentados con PoE.
Esta vez la necesidad fue de una implementación simplificada de PoE, ya que no se necesitaban electricistas calificados y las instalaciones buscaban una implementación de cable único y una reducción de costos proveniente de evitar el uso de conductos.
Esta breve historia ha preparado la coyuntura para la fibra alimentada actual. Las redes corporativas modernas (en edificios y campus) suelen estar compuestas por una mezcla de cableado de cobre y fibra óptica:
El cobre ciertamente tiene algunas ventajas bien conocidas:
- Es compatible con la norma actual para cableado horizontal (soporte de 100 metros)
- Puede manejar velocidades de datos de hasta 10 Gbps a lo largo de toda la distancia
- Proporciona niveles de potencia de 802.3bt (PoE++)
- Los dispositivos finales y los conmutadores tienen puertos de conectividad de cobre de bajo costo
Sin embargo, durante mucho tiempo, la fibra ha dominado la red central debido a:
- Se requiere mayor ancho de banda en la red central (10 Gbps y superior)
- Se requieren distancias más largas para redes centrales de edificios grandes y campus
La fibra transmite señales ópticas, pero las señales eléctricas del cobre le dan una ventaja al proporcionar datos y energía en el mismo cableado.
Dado el éxito arrasador de Ethernet en el mundo de las redes, PoE ha surgido como la tecnología preferida para el abastecimiento de energía remota a los dispositivos conectados.
Para garantizar un rendimiento consistente de POE, en 2003 el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) estableció una norma de que se proporcionen 15,4 vatios desde la fuente de alimentación. En la actualidad, a medida que las empresas exigen más de la tecnología de PoE, se ha terminado el trabajo para crear una nueva norma (IEEE 802.3bt1) que suministre hasta 90 vatios desde la fuente de alimentación. Esta norma, también conocida como “four-pair PoE” (PoE de cuatro pares) o simplemente “4PPOE”, permite la alimentación remota de una gama más amplia de dispositivos conectados. También aumenta los efectos del calentamiento del cable, ya que la energía se disipa desde el paquete de cables.
Grand View Research2 predice que el mercado mundial de PoE alcanzará los 3770 millones de USD en 2025, con la norma 4PPoE que permite a los administradores de red, instaladores e integradores admitir una gama más amplia de aplicaciones y dispositivos alimentados con PoE. Los factores responsables del crecimiento del mercado incluyen el aumento de la demanda de automatización y control de edificios inteligentes, así como la gestión central de aparatos y otros dispositivos eléctricos.
Mientras que la norma IEEE 802.3at, también conocida como “PoE Plus” o “PoE+”, especifica la entrega de 25,5 vatios a dispositivos habilitados para PoE, 4PPoE está diseñada para suministrar al menos 71,3 vatios de potencia (suponiendo un canal de 100 metros) al dispositivo alimentado. Permitirá aplicaciones más eficientes y de mayor potencia en instalaciones comerciales e industriales.
¿Más preguntas sobre la alimentación a través de Ethernet? Revise estos recursos:
- Folleto: Preguntas frecuentes sobre la alimentación a través de Ethernet
- Documento: Sentar las bases para un nuevo nivel de energía por ethernet (POE)
- Folleto: Guía de implementación de PoE
1 IEEE 802.3bt-2018: Norma IEEE para la Enmienda 2 de Ethernet: Capa física y parámetros de gestión para alimentación a través de Ethernet sobre 4 pares
2 El tamaño del mercado de alimentación a través de Ethernet alcanzará 3,77 mil millones de USD para 2025 (grandviewresearch.com)
Un sistema de cableado de fibra alimentada incorpora electricidad de CC y conectividad Ethernet basada en fibra en un cable mediante la inclusión de hilos de fibra para datos y cables de cobre en la misma funda del cable; es todo lo que un cliente necesita para instalar equipos de alimentación a través de Ethernet (PoE), a distancias mucho más largas que el PoE estándar, sin tener que hacer ningún cálculo ni trabajo de diseño. El sistema de cable de fibra alimentada transfiere energía a un equipo (punto de acceso a Wi-Fi, cámara IP o small cell, por ejemplo) a una distancia de hasta dos millas.
Como se ha mencionado, los cables de fibra alimentada incluyen cables de cobre, pero no son los mismos que podemos encontrar en los cables de cobre de par trenzado. Para empezar, no transportan datos, solo energía; por lo tanto, pueden optimizarse para una tarea así. Por lo general, son más gruesos; mientras un cable de cobre de categoría utiliza cables de calibre 23-26 AWG, los cables de fibra alimentada utilizan cables de cobre de calibres que van de 20 AWG a 12 AWG (un número menor de AWG se refiere a un cable de mayor diámetro y mayores capacidades de alimentación).
A medida que más dispositivos en red, como cámaras de seguridad IP, puntos de acceso Wi-Fi, in-building wireless, sistemas de gestión de edificios e iluminación LED, comienzan a usar alimentación remota, continúa creciendo la oportunidad de ahorrar en costos de infraestructura al alimentarlos a través de un cable o medio común.
Existe un masivo cambio hacia la tecnología IP en el mercado. Por ejemplo, las cámaras de vigilancia pasan de CCTV a IP y cada vez son más los equipos conectados a Ethernet, como los dispositivos de IoT/OT y los puntos de acceso a Wi-Fi, que se instalan tanto en exteriores como en interiores.
Las soluciones de cables híbridos de alimentación/fibra normalmente requieren una ingeniería costosa para instalarse y electricistas que conecten los extremos del cable. Los clientes tales como aeropuertos, universidades, empresas y bases militares buscaban una forma más sencilla y rentable de implementar equipos PoE remotos, como cámaras IP, puntos de acceso a Wi-Fi y small cells de telecomunicaciones.
Estas necesidades son la causa de la demanda de sistemas de cableado de fibra alimentada, porque ofrecen:
Una plataforma completa de soluciones de energía y datos para dispositivos IP
Alimentación de bajo voltaje proporcionada por UPS de origen/respaldo centralizado
Una fuente de alimentación que puede llegar a un máximo de 32 dispositivos simultáneamente
Distancia de PoE ampliada hasta tres kilómetros (a 15 vatios)
Instalación y configuración de bajo costo
Admite aplicaciones de red óptica pasiva (passive optical network, PON)
Una solución ideal para entornos de campus, aeropuertos, áreas de parking, estadios, estaciones base de small cells, fibra a la sala y mucho más
Las soluciones de cableado de fibra de alimentación combinan conectividad de datos de fibra óptica de baja latencia y alto rendimiento con una conexión de alimentación de CC de bajo voltaje de cobre. Esto permite la conexión de cualquier número de dispositivos remotos alimentados sin necesidad de un conducto nuevo. Con la solución de cable de fibra de alimentación, su red obtiene acceso a un amplio y creciente ecosistema de aplicaciones, entre ellas:
- LAN óptica
- Teléfonos de emergencia
- Cámaras de seguridad HD
- Señalización digital
- Puntos de acceso Wi-Fi
- Small Cells
- O prácticamente cualquier dispositivo de CC de bajo voltaje
Se utiliza ampliamente en situaciones en las que grandes áreas necesitan ser atendidas de forma rentable por una única red de alimentación y datos, p. ej.:
Por lo general, las organizaciones consideran la posibilidad de utilizar fibra alimentada si necesitan:
Conectar un número significativo de dispositivos situados muy lejos de las salas de telecomunicaciones
Evitar el costo de construir nuevas salas de telecomunicaciones
Contraer/eliminar salas de telecomunicaciones para centralizar la energía y los datos
Gestionar una alta densidad de dispositivos en un área como un aeropuerto, un entorno de hotelería, un parque de atracciones o un campus universitario
El sistema de cableado de fibra alimentada tiene beneficios económicos y operativos son prácticos e inmediatos porque reduce la cantidad de dispositivos PoE instalados, ya que su ubicación depende de su rendimiento, no de la disponibilidad de una línea de alimentación. Por otra parte, la seguridad y disponibilidad de equipos conectados ha aumentado mucho gracias a la gestión de fuentes de alimentación centralizadas de 48 voltios de CC, las cuales pueden conectarse a dispositivos de respaldo de mayor capacidad que mantendrán la operación de los circuitos por un período de tiempo en el caso de que haya una falla eléctrica.
Rendimiento práctico
Las soluciones de fibra alimentada combinan fibras monomodo o multimodo con conductores eléctricos en un solo cable híbrido. Esto proporciona señales de fibra óptica fiables hacia y desde dispositivos remotos, junto con CC de bajo voltaje, que los alimenta de manera simultánea.
Implementaciones sencillas
Los conductores de cobre flexibles se combinan con fibra de alto rendimiento tolerante a curvatura para hacer que el cableado sea flexible y fácil de extraer. A pesar de combinar dos cables en uno, el sistema alimentado debe caber fácilmente en un conducto estándar, cuando se requiera un conducto.
Instalaciones sencillas de bajo costo
Las soluciones de fibra alimentada, utilizadas como parte de un circuito de clase 2 SELV/NEC de bajo voltaje, simplifican el diseño eléctrico. Las instalaciones lograrán reducciones de costos al eliminar la necesidad de circuitos de distribución de energía separados. También reducen los costos de material para cables eléctricos y fibra separados, y reducen los costos de conductos, porque la solución se puede instalar en cualquier lugar donde se instalen cables de categoría.
Como la amplia implementación de small cells de telecomunicaciones se demoró debido las capacidades limitadas de administración de la frecuencia de dichos equipos, los mercados de empresas/universidades/aeropuertos fueron los primeros compradores del sistema de cableado de fibra alimentada de CommScope. Dichas organizaciones se vieron en la necesidad de instalar miles de cámaras IP y puntos de acceso a Wi-Fi en ubicaciones remotas, pero no deseaban diseñar cada conexión. En cualquier caso, estas soluciones personalizadas de diseño planteaban problemas de fiabilidad.
En CommScope, a medida que vemos cómo esos nuevos equipos aparecen en el mercado, trabajamos en nuevas versiones del sistema de cableado de fibra alimentada para brindar más potencia y/o una conectividad más rápida que cubra mayores distancias para las aplicaciones futuras. El cableado híbrido brinda backhaul y alimentación a todos estos equipos remotos, y la alimentación de respaldo puede ubicarse de manera central. Les permite a las empresas instalar todos esos equipos en cajas donde antes habría sido imposible o extremadamente costoso.
Creemos que esta innovación irá evolucionando con el tiempo para admitir mayores distancias, mayores anchos de banda y niveles de potencia más elevados. CommScope espera continuar perfeccionando su cartera de soluciones para incluir nuevos equipos y aplicaciones. También anticipamos versiones de puerto múltiple del sistema de cableado de fibra alimentada, que ahora admiten una sola conexión por cable. CommScope planea también admitir los nuevos puntos de acceso 802.11ac Wave 2 que requieren una conectividad de 6,9 Gbps, así como también los equipos de 60 vatios, tales como las cámaras remotas basculantes con calentadores incorporados.
Diferentes proveedores ofrecen sus propias soluciones para fibra alimentada, que deben incorporarse de tal manera que cumplan con las normas aprobadas del sector y utilicen los mismos componentes básicos, por ejemplo: fuentes de alimentación, cableado, extensores de PoE y cajas de montaje en superficie. Las siguientes descripciones e imágenes son de las propias soluciones de CommScope, pero sirven como ilustraciones útiles de la tecnología utilizada en el mercado.
fuentes de alimentación de CC
- 1 unidad de rack de altura de 19 pulgadas o 26 pulgadas con montaje en rack estándar
- Hasta cuatro (4) módulos de distribución por chasis, cada uno con ocho (8) canales de salida de CC
- Cada salida es capaz de proporcionar un chasis de rectificador de sistema de potencia Slimline de 100 vatios de CC
- 1 unidad de rack de altura de 19 pulgadas o 26 pulgadas con montaje en rack estándar
- Hasta tres (3) módulos de rectificador por chasis, cada uno con una potencia de CC de hasta 1600 vatios
Cableado de fibra/cobre híbrido
La fibra y el cobre híbrido en un cable simplifican la instalación, lo que ahorra material, costos de mano de obra, espacio y tiempo.
- Opciones de tamaño de conductor de 12 AWG, 16 AWG y 20 AWG
- De uno a 12 fibras ópticas, G657 A2 monomodo u OM3 y OM4 multimodo
- Polietileno con clasificación exterior (PE), baja emisión de humo y libre de halógenos para interiores o exteriores (LSZH/riser) y opciones con clasificación plenum
- No se necesitan herramientas especiales para acceder a los cables para cables de estilo plano y se utiliza hardware de instalación de cable plano de uso común
Extensores de PoE
- Componentes electrónicos de conversión CC/CC
- Simplifica los cálculos de ingeniería eléctrica al convertir la tensión recibida en el nivel de voltaje de CC correcto para la salida de PoE (48 VCC)
- Es compatible con NEC Class 2 y SELV
- Sellado IP68: los gabinetes están diseñados para instalaciones exteriores con protección contra la humedad y el medioambiente
- Alberga componentes electrónicos, terminaciones de alimentación, gestión de fibra y terminación de cables
- Instalación discreta
- La variante de 2 puertos de 60 vatios permite conectar dos dispositivos PoE o PoE+ a través de un cable híbrido
- La variación de un puerto de 60 vatios admite niveles de potencia 802.3bt de clase 6; puede equiparse con transceptores SPF+ y suministrar 5 Gbps de Ethernet a través del puerto de cobre
Cajas de montaje en superficie
- Admiten el etiquetado y la administración de cableado estructurado
- Protegen el cable de fibra alimentada y las conexiones
- Proporcionan un punto de extremo limpio para terminar los nuevos cables de fibra alimentada plena para interiores
- Admiten puntos de acceso a Wi-Fi multigigabit
- Admiten cables de fibra alimentada nuevos y existentes
El sistema de cableado de fibra alimentada de CommScope incorpora dos innovaciones. Uno es un nuevo cable híbrido que combina alimentación (cobre) y conectividad de datos (fibra) en una carcasa de cable. El otro es el uso de un pequeño dispositivo utilizado con ese cable, llamado extensor PoE.
Los cables híbridos de alimentación/fibra han estado en el mercado durante algunos años, pero son voluminosos, costosos para terminar y requieren la instalación de expertos. El sistema de cableado de fibra alimentada de CommScope utiliza un cable similar al cable de bajada FTTH y puede ser instalado en 30 segundos por técnicos de red estándar sin herramientas especiales.
El extensor PoE resuelve otros problemas de instalación. Los ingenieros de CommScope incorporaron algo nuevo al mundo de los circuitos: una conversión eléctrica de CC a CC accesible y altamente eficiente para eliminar de forma automática la caída de voltaje en el sistema. El sistema de cableado de fibra alimentada se encarga automáticamente de la caída eléctrica de voltaje y elimina de esa forma la necesidad de cálculos eléctricos. Esta innovación en el sistema permite que el cable sea más económico y rápido de instalar, mientras que la innovación de los componentes electrónicos elimina los incordios en el diseño para el cliente.
El sistema de cableado de fibra alimentada de CommScope elimina la necesidad de desarrollar una compleja ingeniería personalizada para cada equipo conectado, así como de contratar a electricistas para que instalen los cables en los equipos. Funciona dentro de los límites de SELV y NEC clase 2, por lo que no se requieren electricistas y se reduce drásticamente el costo de instalación de cámaras de seguridad, puntos de acceso, small cells y otros equipos. Puede ser muy costoso contratar electricistas para instalar salidas de CC y conversores de CA/CC en los cientos de ubicaciones inhóspitas donde se necesitan los equipos remotos, mientras que el sistema de cableado de fibra alimentada suministra la alimentación de CC requerida de manera automática, por lo que no se necesitan equipos conversores. El sistema de cableado de fibra alimentada también incorpora la conversión de medios de fibra a cobre, por lo que se acelera el trabajo de diseño y la solución general se vuelve más fiable.
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