Uso de la Alimentación por Ethernet (PoE) Para Reducir el Consumo de Energía en la Red

Transcripción

1 Uso de la Alimentación por Ethernet (PoE) Para Reducir el Consumo de Energía en la Red Artículo de Referencia Septiembre 2011

2 Introducción La tecnología de alimentación por Ethernet (Power over Ethernet, PoE) se ha convertido en una herramienta cada vez más importante para simplificar el despliegue de la red y mejorar la eficiencia energética en general. Los avances más recientes han añadido nuevas oportunidades para reducir aún más el consumo de energía y los costes energéticos. PoE permite transportar los datos y la alimentación por un único cable Ethernet. Esta tecnología suministra hasta 60 W de potencia segura e ininterrumpida mediante la infraestructura LAN existente a los dispositivos alimentados a tensiones de 50 a 57 V en cumplimiento del estándar más avanzado de alta potencia IEEE802.3at-2009 (ver Fig. 1). El estándar IEEE802.3at-2009 es compatible con las especificaciones del anterior IEEE802.3af-2003, al cual sustituye. Fig. 1: infraestructura de alimentación de la red apta para PoE PoE permite que los administradores de la red dispongan de teléfonos VoIP, puntos de acceso a WLAN, cámaras de seguridad IP, sistemas de control de acceso y otros dispositivos alimentados en cualquier punto de la instalación sin necesidad de instalar tomas de CA o de contratar electricistas para tirar cables, modificar los planes del edificio u obtener homologaciones de seguridad. Al eliminar la necesidad de un cableado eléctrico y de tomas eléctricas por separado, la tecnología PoE puede ofrecer un ahorro de hasta el 50% si se compara con las infraestructuras tradicionales de alimentación de red. 2 PoE Systems

3 Elección del equipo de alimentación adecuado: ventajas de los equipos midspan La alimentación por PoE se puede implementar con uno o dos tipos diferentes de equipos de alimentación: por medio de un conmutador PoE o mediante la instalación de equipos midspan PoE entre un conmutador no PoE existente y los dispositivos alimentados a través de la red. Los midspans ofrecen la solución más sencilla para un rápido despliegue de PoE de alta potencia (ver Fig. 2). Fig. 2: despliegue de PoE con la tecnología de los midspans A diferencia de los conmutadores aptos para PoE, los midspans permiten añadir puertos PoE a lo largo del tiempo en lugar de instalar todos ellos simultáneamente durante la instalación inicial. También mejoran el tiempo medio entre fallos (MTBF) si se compara con los conmutadores PoE, que concentran la disipación de alta potencia de la sección PoE y la sección de datos altamente sensible en una sola caja. Los midspans también constituyen una solución más económica y escalable que los conmutadores PoE y facilitan a los administradores de la red la actualización de su infraestructura de alimentación de manera independiente respecto a su infraestructura de datos. A menudo los administradores de la red no pueden justificar el gasto que supone la instalación de un nuevo conmutador PoE cuando es posible que el conmutador existente tenga unos pocos años de antigüedad y /o pudieran necesitar unos pocos puertos con capacidad PoE. Además, los midspans permiten que los administradores actualicen su conmutador, en función de las necesidades, sin tener que modificar de forma simultánea la infraestructura de alimentación. Finalmente, los midspans permiten que los administradores de la red gestionen remotamente los dispositivos alimentados centralizando toda la gestión y la reserva de la alimentación, lo cual mejora aún más la eficiencia energética y la fiabilidad de la infraestructura en desarrollo, reduce los gastos operativos y mejora la seguridad dado que los midspans también pueden PoE Systems 3

4 detectar y desconectar automáticamente los dispositivos alimentados no compatibles con PoE en caso de sobrecarga, cortocircuito o carga baja. Otras oportunidades para el ahorro de energía Los midspans tienen tres vías principales para obtener la máxima eficiencia posible de la alimentación de la red. La primera consiste en aprovechar la capacidad de los midspans de suministrar alimentación mediante los cuatro pares de hilos de cable estructurado. Los midspans actuales incorporan dos interfaces, cada uno de los cuales lleva 25,5W a la misma caja (uno mediante los dos pares que utilizan las líneas 1, 2, 3 y 6, y el otro mediante los dos pares que utilizan las líneas 4, 5, 7 y 8). La conexión de los dos interfaces duplica el suministro de potencia estándar hasta 51W y sigue cumpliendo íntegramente el estándar 802.3at-2009 (ver Fig. 3). Fig. 3: Alimentación con cuatro pares Como alternativa, se puede emplear la alimentación mediante cuatro pares para reducir la disipación de potencia en lugar de suministrar 51W por cable CAT5, se puede utilizar esta misma configuración de cuatro pares para alimentar dispositivos de dos pares con 30W de potencia, que disipa hasta la mitad de la potencia y consume casi un 15 por ciento menos de energía si se compara con las soluciones convencionales de dos pares para ahorrar más de 2,5W por puerto. Al recurrir a esta técnica con un midspan de 12 puertos, la disipación de potencia se reduce aproximadamente en 30W, lo cual arroja un ahorro anual de 263kWh (30W x 24 horas x 365 días). Con un coste de 0,10 dólares/kwh, esto equivale a un ahorro anual de 26 dólares por cada 12 puntos de acceso a WLAN. La siguiente estrategia para mejorar la eficiencia consiste en utilizar la capacidad de monitorización y configuración remota de los dispositivos alimentados que proporcionan los midspans. Los administradores de la red pueden monitorizar el consumo de energía para cada puerto y en total, y configurar los dispositivos alimentados para las funciones de conexión/desconexión del puerto de manera instantánea o programada, así como las funciones de conexión/desconexión del puerto de 4 PoE Systems

5 estado del SAI. Una organización con 12 puntos de acceso a WLAN podría reducir su actividad, por ejemplo, a 10 horas por semana (de 8h a 18h, lunes a viernes), reduciendo así el consumo de 2933kWh (12 puntos de acceso x 27,9W x 24 horas x 365 días) a 837kWh (12 puntos de acceso x 27,9W x 10 horas x 250 días), con un ahorro de 2096kWh al año a 0,10 dólares/kwh o 210 dólares anuales. La tercera manera de aumentar la eficiencia pasa por minimizar los efectos del consumo en reposo. Muchos midspans y conmutadores PoE utilizan fuentes de alimentación conmutadas con una eficiencia del 90% a plena carga, lo cual significa hasta 220W de potencia AC consumida para 200W de potencia PoE, o hasta 440W para 400W de potencia PoE. El problema es que las fuentes de alimentación conmutadas sufren altas pérdidas de potencia en conmutación cuando están en modo de reposo: de 20W a 40W con una carga de 0W para unidades con una potencia nominal de 200W, y de 40W a 80W con una carga de 0W para unidades con una potencia nominal de 400W. La solución pasa por aprovechar la arquitectura de alimentación distribuida de un midspan, con la cual el equipo de alimentación emplea una fuente de alimentación interna o por defecto y por tanto se pueden añadir otras fuentes de alimentación en función de las necesidades, dependiendo de los requisitos del cliente. Con este planteamiento, se instalan midspans con fuentes de alimentación incorporadas que son capaces de ofrecer una alimentación que se adapta a las necesidades reales y solo pueden adaptarse a la potencia máxima por puerto cuando y donde se necesite por medio de una alimentación externa. Gracias a esta eficiencia mejorada es posible utilizar una pequeña fuente de alimentación interna de 450W para atender todos los requisitos en tiempo real, y luego ampliarla con una fuente de alimentación externa de 450W a 1kW cuando se precise. De esta manera se obtiene un ahorro anual de 394kWh/año (45W x 24 horas x 365 días) que a 0,10 dólares/kwh equivale a 39 dólares anuales por cada 12 puntos de acceso a WLAN. Al sumar las oportunidades de ahorro posibles a cada una de estas soluciones resulta evidente que las organizaciones pueden reducir los costes notablemente utilizando la tecnologías más recientes de equipos midspan PoE. Entre estas oportunidades de ahorro se encuentran: Alimentación mediante cuatro pares: ahorra 2W por puerto o 53 dólares/año; Gestión de la alimentación: ahorra 210 dólares/año al permitir la desconexión de los puertos cuando no se necesitan; y Fuentes de alimentación internas de menor tamaño (añadiendo fuentes externas si se necesita): ahorra 39 dólares/año reduciendo el consumo de energía en modo de reposo. La tecnología PoE facilita notablemente el despliegue y la ampliación de las redes. Las organizaciones pueden utilizar la tecnología PoE para mejorar aún más la disponibilidad de la red y su eficiencia energética reduciendo además los gastos en capital y de tipo operativo con la elección de los equipos midspan más recientes para PoE de alta potencia. Estos sistemas incorporan alimentación mediante cuatro pares y capacidad de gestión de la alimentación así como un consumo minimizado en modo de reposo gracias al uso de fuentes de alimentación internas de menor tamaño. Para más información, por favor contacte con PowerDsine@microsemi.com o llame PoE Systems 5

6 Sede Central de Microsemi One Enterprise, Aliso Viejo, CA Phone; Fax: Microsemi Corporation (Nasdaq: MSCC) ofrece un catálogo completo de soluciones de semiconductor para los mercados aeroespacial, defensa y seguridad; empresas y comunicaciones; e industrial y energías alternativas. Entre sus productos se incluyen dispositivos analógicos y de RF de altas prestaciones y alta fiabilidad, circuitos integrados de señal mixta e integrados de RF, SoC a medida, FPGA y subsistemas completos. Microsemi tiene su sede central en Aliso Viejo (California, EE.UU.) Microsemi Corporation. Todos los derechos reservados. Microsemi y el logo de Microsemi son marcas comerciales de Microsemi Corporation. Las restantes marcas comerciales y de servicios pertenecen a sus PD WPSP