Fibra energizada: ficha técnica
Quantas vezes a implantação de câmeras de alta definição, hotspots Wi-Fi ou small cells para redes celulares foi um grande problema para as empresas?
A necessidade de conectividade e mobilidade levou ao desenvolvimento de soluções inovadoras. Com a Internet das Coisas (IoT) penetrando em todos os cantos da vida diária, os gerentes de TI e tecnologia operacional (TO) ainda têm muitos desafios pela frente. Redes celulares, de segurança e Wi-Fi são alguns exemplos de tecnologia que precisam ser aprimorados para expandir a cobertura e criar conexões eficientes com dispositivos power-over-Ethernet (PoE). Por esse motivo, a simplificação da instalação desses dispositivos e a otimização de seu desempenho são um dos principais desafios para as operadoras de rede.
Outro problema comum é a alimentação de dispositivos PoE em distâncias maiores que 100 medidores definidos para uma rede de cabeamento estruturado. Para enfrentar este desafio, uma boa opção é implantar um sistema composto por cabos híbridos contendo fios de cobre e núcleos de fibra óptica que fornecem energia e dados para dispositivos extensores PoE, estendendo assim a cobertura de rede interna ou externa até uma distância de 3 quilômetros. A “fibra energizada”, como é conhecida, tornou-se, portanto, uma tecnologia essencial na implantação de redes corporativas e universitárias em todo o mundo.
Assistir ao vídeo: sistema de cabo de fibra energizada
Você quer ler off-line?
Baixe uma versão em PDF deste artigo para ler novamente mais tarde.
Mantenha-se informado!
Inscreva-se no The Enterprise Source e receba atualizações quando novos artigos forem publicados.
A conexão de rede original começou no século XIX com o telefone. Isso foi essencialmente conectividade ponto a ponto. Para se comunicar com vários locais, as pessoas precisavam de vários telefones. A troca telefônica permitiu a reconfiguração ou patching em diferentes locais remotos.
Os talksets tinham baterias no local do cliente, mas as baterias estavam rapidamente se tornando conhecidas como dor de cabeça para a manutenção. A solução veio na década de 1930 quando a alimentação da central de transferência eliminou a necessidade de baterias.
A rede de computadores chegou às empresas na década de 1970 com a conectividade ponto a ponto ou tronco e derivação da IBM. A AT&T, por sua vez, desenvolveu o StarLAN-1 para abordar a conectividade através de cabeamento estruturado (chamado assim porque uma topologia "estrela" foi usada em uma “LAN” (rede local) e ofereceu velocidades de apenas “1” Mbps. Isso foi posteriormente desenvolvido em StarLAN-10, mas o 10Base-T tornou-se a plataforma padrão (chamada assim porque usava transmissão de banda "base" em oposição à banda larga e oferecia 10 Mbps. O “T” era de par trançado (Categoria 3 na época).
Os aplicativos de voz sobre IP (VoIP) desktop a desktop foram desenvolvidos no início dos anos 90, mas não tinham boa QoS (qualidade de serviço, neste caso, significando priorização do tráfego de voz), e a energia local era necessária para os desktops (em comparação com a energia central para POTS — “antigo serviço telefônico simples”).
O PoE chegou inicialmente, em um formato exclusivo, em 1999 quando os aparelhos VoIP eram alimentados através da LAN. O padrão PoE foi publicado pela primeira vez em 2003, com aparelhos, câmeras e pontos de acesso aproveitando o novo desenvolvimento. Os padrões foram subsequentemente revisados para acomodar níveis de potência mais altos e mais dispositivos capazes de serem alimentados com PoE.
Por sua vez, a necessidade era de implantação PoE simplificada, uma vez que eletricistas qualificados não eram necessários e as instalações buscavam implantação de cabo único e redução de custos evitando o uso de conduítes.
Esta breve história definiu o cenário para a fibra energizada hoje. As redes corporativas modernas (em edifícios e campi) são frequentemente compostas por uma mistura de cabeamento de cobre e fibra óptica:
O cobre certamente tem algumas vantagens bem conhecidas:
- Encaixa-se no padrão atual para cabeamento horizontal (suporte de 100 metros)
- Pode lidar com taxas de dados de até 10 Gbps em distância total
- Fornece níveis de potência de 802.3bt (PoE++)
- Os dispositivos e switches finais têm portas de conectividade por cobre de baixo custo
Por um longo tempo, no entanto, a fibra dominou o backbone devido a:
- Maior largura de banda necessária no backbone (10 Gbps e acima)
- São necessárias distâncias mais longas para grandes edifícios e backbones universitários
A fibra transmite sinais ópticos, mas os sinais elétricos do cobre lhe dão uma vantagem ao fornecer dados e energia no mesmo cabeamento.
Com o enorme sucesso da Ethernet no mundo das redes, a PoE tornou-se a tecnologia preferida para fornecer energia remota a dispositivos conectados.
Para assegurar um desempenho PoE consistente, em 2003, o Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE), definiu um padrão de 15,4 watts a ser fornecido pela fonte de alimentação. Hoje, como as empresas exigem mais da tecnologia PoE, o trabalho foi concluído para criar um novo padrão (IEEE 802.3bt1) que fornece até 90 watts da fonte de alimentação. Esse padrão, também conhecido como “PoE de 4 pares” ou simplesmente “4PPoE”, permite a alimentação remota de uma faixa mais ampla de dispositivos conectados. Ele também aumenta os efeitos do aquecimento do cabo à medida que a energia é dissipada do cabeamento entrelaçado.
A Grand View Research2 prevê que o mercado mundial de PoE atingirá 3,77 bilhões de dólares até 2025, com o padrão 4PPoE permitindo que gerentes de rede, instaladores e integradores suportem uma gama mais ampla de aplicações e dispositivos alimentados por PoE. Os fatores que alimentam o crescimento do mercado incluem o aumento da demanda por automação e controle de edifícios inteligentes, bem como o gerenciamento central de aparelhos e outros dispositivos energizados.
Enquanto o padrão IEEE 802.3at, também conhecido como “PoE Plus” ou “PoE+”, especifica a entrega de 25,5 watts para dispositivos compatíveis com PoE, o 4PPoE é projetado para fornecer pelo menos 71,3 watts de energia (supondo um canal de 100 metros) para o dispositivo energizado. Ele permitirá aplicações mais eficientes e de maior potência em instalações comerciais e industriais.
Mais perguntas sobre Power over Ethernet? Confira estes recursos:
- Folheto informativo: FAQ: Power over Ethernet
- Artigo técnico: Edificando as bases para um novo nível de tecnologia power over ethernet
- Folheto informativo: Guia de implementação de PoE
1 IEEE 802.3bt-2018 - Emenda ao Padrão IEEE para Ethernet2: Camada física e parâmetros de gerenciamento para Power over Ethernet em 4 pares
2 Tamanho do mercado de Power over Ethernet deve atingir 3,77 bilhões de dólares até 2025 (grandviewresearch.com)
Um sistema de cabeamento de fibra energizado incorpora energia CC e conectividade Ethernet baseada em fibra em um cabo, abrangendo linhas de fibra para dados e fios de cobre para cobre sob o mesmo revestimento de cabo – é tudo o que um cliente precisa para ser capaz de instalar equipamentos Power-over-Ethernet (PoE), em distâncias muito mais longas do que o padrão PoE permite, sem ter que fazer nenhum cálculo ou trabalho de projeto. Um sistema de cabos de fibra energizada estende a energia a um dispositivo (ponto de acesso Wi-Fi, câmera IP ou small cell, por exemplo) a uma distância de até duas milhas.
Como mencionado anteriormente, os cabos de fibra energizada incluem fios de cobre, mas estes não são os mesmos fios que podemos encontrar em cabos de cobre de par trançado. Para começar, eles não carregam dados, apenas energia; portanto, eles podem ser otimizados para essa tarefa. Em geral, eles são mais espessos; ao passo que um cabo de cobre da categoria use fios de bitola 23-26 AWG, os cabos de fibra energizada usam fios de cobre de bitolas variando de 20 AWG a 12 AWG (um número menor de AWG significa um cabo de maior diâmetro e maior capacidade de alimentação).
À medida que mais dispositivos em rede, como câmeras IP de segurança, pontos de acesso Wi-Fi, sistemas in-building wireless, sistemas de gestão predial e iluminação LED, começam a usar alimentação remota, a oportunidade de economizar em custos de infraestrutura ao energizá-los através de um meio/cabo comum continua a crescer.
Há uma mudança massiva para a tecnologia IP no mercado. Por exemplo, as câmeras de vigilância estão se afastando do CFTV e indo em direção ao IP, e há um número crescente de dispositivos conectados à Ethernet, como dispositivos de IoT/TO e pontos de acesso Wi-Fi sendo implantados em ambientes internos e externos.
As soluções híbridas de cabos de energia/fibra geralmente exigem engenharia extensiva para serem implementadas e eletricistas para fazer a terminação de energia na extremidade do cabo. Clientes como aeroportos, universidades, empresas e bases militares buscavam uma maneira mais fácil e econômica de implantar dispositivos PoE remotos, como câmeras IP, pontos de acesso Wi-Fi e small cells de telecomunicações.
Essas necessidades estão impulsionando a demanda por sistemas de cabos de fibra energizada, porque oferecem:
Uma plataforma de solução de energia e dados completa para dispositivos IP
Energia de baixa tensão fornecida por fonte/backup centralizado UPS
Uma fonte de alimentação pode alimentar até 32 dispositivos simultaneamente
Distância PoE estendida até 3 quilômetros (em 15 watts)
Preparação e instalação de baixo custo
Suporte a aplicativos de rede óptica passiva (PON)
Uma solução ideal para ambientes do campus, aeroportos, áreas de estacionamento, estádios, estações base rádio de small cells, fibra para o quarto e muito mais
As soluções de cabos de fibra energizada combinam conectividade de dados de fibra óptica de baixa latência e alto desempenho com uma conexão de alimentação CC de cobre de baixa tensão. Isso permite a conexão de qualquer número de dispositivos remotos energizados sem a necessidade de um novo conduíte. Com a solução de cabo de fibra alimentada, sua rede obtém acesso a um vasto e crescente ecossistema de aplicativos, incluindo:
- LAN óptica
- Telefones de emergência
- Câmeras de segurança HD
- Sinalização digital
- Pontos de acesso para Wi-Fi
- Small cells
- Ou praticamente qualquer dispositivo alimentado por CC de baixa tensão
Isso é amplamente usado em situações em que grandes áreas precisam ser atendidas de forma econômica por uma única rede de energia e dados, por exemplo:
Em geral, as organizações estão considerando a fibra energizada quando precisam:
Conectar um número significativo de dispositivos localizados a uma longa distância das salas de telecomunicações
Evitar o custo de construir novas salas de telecomunicações
Diminuir/eliminar salas de telecomunicações para centralizar energia e dados
Gerenciar uma alta densidade de dispositivos em uma área como um aeroporto, ambiente de hotelaria, parque de diversões ou campus universitário
Os sistemas de cabos de fibra energizada apresentam benefícios econômicos e operacionais práticos e imediatos, pois reduz os dispositivos PoE instalados, cuja localização depende do desempenho e não da disponibilidade de linha de energia. Por outro lado, a segurança e a disponibilidade de equipamentos conectados aumentam grandemente graças à gestão de fontes de alimentação centralizadas CC de 48 volts, que podem ser conectadas a dispositivos de backup de maior capacidade que manterão o funcionamento do circuito por um período de tempo no caso de falta de energia.
Desempenho prático
As soluções de fibra energizada combinam fibras monomodo ou multímodo com condutores elétricos em um único cabo híbrido. Isso fornece sinais de fibra óptica confiáveis para e de dispositivos remotos, juntamente com CC de baixa tensão, que os alimenta simultaneamente.
Instalações fáceis
Os condutores de cobre flexíveis são combinados com fibra de alto desempenho, tolerante à curvatura para tornar o cabeamento flexível e fácil de puxar. Apesar de combinar dois cabos em um, o sistema energizado deve caber facilmente em um conduíte padrão, onde o conduíte é necessário.
Instalações simples e de baixo custo
Usadas como parte de um circuito de classe 2 SELV/NEC de baixa tensão, as soluções de fibra energizada simplificam o projeto elétrico. As instalações alcançarão reduções de custo eliminando a necessidade de circuitos de distribuição de energia separados. Eles também reduzem os custos de material para cabos de fibra e elétricos separados, e cortam os custos de conduítes, porque a solução pode ser instalada em qualquer lugar onde os cabos da categoria estejam instalados.
Com a ampla introdução de small cells de telecomunicações atrasada devido às capacidades limitadas de manipulação de frequência desses dispositivos, os mercados empresarias/universitários/aeroportuários foram os primeiros compradores do Sistema de Cabos de Fibra Energizada da CommScope. Essas organizações precisavam implantar milhares de câmeras IP e pontos de acesso Wi-Fi em locais remotos, mas não queriam ter que projetar cada conexão. Em qualquer caso, essas soluções personalizadas representaram problemas de confiabilidade.
Na CommScope, à medida que vemos esses novos dispositivos surgindo no mercado, trabalhamos em novas versões do Sistema de Cabos de Fibra Energizada que fornecem mais potência e/ou conectividade mais rápida em distâncias maiores para atender futuras aplicações. O cabo híbrido fornece backhaul e energia para todos esses dispositivos remotos e a energia de backup pode se localizar no centro. Ele abre as portas para as empresas instalarem todos esses dispositivos nos casos em que teria sido impossível ou proibitivamente caro anteriormente.
Vemos esta inovação evoluindo ao longo do tempo para suportar distâncias maiores, maior largura de banda e níveis de potência mais elevados. A CommScope pretende continuar desenvolvendo este portfólio de soluções para suportar novos dispositivos e aplicações. Também prevemos versões multiportas do Sistema de Cabos de Fibra Energizada, que agora suporta uma conexão por cabo. A CommScope planeja também suportar os novos pontos de acesso 802.11ac Wave 2 que precisam de até 6,9 Gbps de conectividade, bem como dispositivos de 60 watts, como câmeras pan-tilt remotas com aquecedores integrados.
Diferentes fornecedores oferecem suas próprias soluções para fibra energizada, que precisam ser construídas de tal forma que sigam os padrões aprovados do setor e usem os mesmos blocos de construção básicos, por exemplo: fontes de alimentação, cabeamento, extensores PoE e caixas de montagem em superfície. As descrições e imagens a seguir são das próprias soluções da CommScope, mas servem como ilustrações úteis da tecnologia usada em todo o mercado.
Fontes de alimentação CC
- 1 altura da unidade de rack, montagem em rack padrão de 19 pol. ou 26 pol.
- Até quatro (4) módulos de distribuição por chassi, cada um com oito (8) canais de saída CC
- Cada saída é capaz de fornecer um chassi retificador Slimline Power System de alimentação CC de 100 watts
- 1 altura da unidade de rack, montagem em rack padrão de 19 pol. ou 26 pol.
- Até três (3) módulos retificadores por chassi, cada um fornecendo alimentação CC de até 1.600 watts
Cabeamento híbrido de fibra/cobre
O cobre e a fibra híbridos em um cabo simplificam a instalação, economizando material, custos de mão de obra, espaço e tempo.
- Opções de tamanho de condutor: 12 AWG, 16 AWG e 20 AWG
- De uma a 12 fibras ópticas, G657 A2 monomodo ou OM3 e OM4 multimodo
- Polietileno classificado para uso externo (PE), opções classificadas para ambientes internos/externos com baixa fumaça, zero halogênio (LSZH/riser) e plenum
- Nenhuma ferramenta especial de acesso a cabo é necessária para o cabo plano e usa hardware de instalação de cabo plano comumente disponível
Extensor de PoE
- Sistema eletrônico de conversão CC/CC
- Simplifica os cálculos de engenharia elétrica ao converter a tensão recebida para o nível de tensão CC correto para a saída PoE (48 VCC)
- Compatível com SELV e NEC Classe 2
- Vedação IP68 — Gabinetes e racks são projetados para instalações externas com proteção contra umidade e ambiente
- Armazena componentes eletrônicos, terminação de energia, gerenciamento de fibra e terminação de cabo
- Instalação sem obstruções
- A variante de duas portas de 60 watts permite que dispositivos PoE ou PoE+ sejam conectados por meio de um cabo híbrido
- A variação de porta única de 60 watts suporta níveis de potência classe 6 802.3bt; isso pode ser equipado a transceptores SPF+ e fornecer Ethernet de 5 Gbps através da porta de cobre
Caixa de montagem em superfície
- Compatível com etiquetagem e administração de cabeamento estruturado
- Protege conexões e cabo de fibra energizada
- Fornece um ponto de extremidade limpo para terminar novos cabos de fibra energizada plenum internos
- Compatível com pontos de acesso Wi-Fi multigigabits
- Compatível com cabos de fibra novos e existentes
O sistema de cabos de fibra energizada da CommScope incorpora duas inovações. Uma delas é um novo cabo híbrido que combina energia (cobre) e conectividade de dados (fibra) em um invólucro de cabos. A outra é o uso de um pequeno dispositivo usado com esse cabo, chamado extensor PoE.
Cabos híbridos de energia/fibra estão no mercado há alguns anos, mas são volumosos, de terminação cara e requerem especialistas para serem implantados. O Sistema de Cabos de Fibra Energizada da CommScope usa um cabo semelhante a um cabo drop FTTH e pode ser acessado em 30 segundos por técnicos de rede padrão sem ferramentas especiais.
O extensor de PoE dribla outros problemas de implantação. Os engenheiros da CommScope incorporaram algo novo no mundo dos circuitos: a conversão elétrica CA para CC econômica e altamente eficiente para eliminar automaticamente a queda de tensão no sistema. O Sistema de Cabos de Fibra Energizada gerencia automaticamente a queda de tensão elétrica, eliminando a necessidade de cálculos elétricos. Esta inovação do sistema torna o cabo mais barato e mais rápido de ser implantado e é uma inovação de componentes eletrônicos que elimina dores de cabeça de projeto para o cliente.
O Sistema de Cabos de Fibra Energizada da CommScope elimina a necessidade de engenharia personalizada complexa para cada dispositivo conectado, bem como a necessidade de eletricistas caros para a terminação de cabos em dispositivos. Ele opera dentro dos limites SELV e NEC Classe 2, reduzindo drasticamente o custo de implantação de câmeras remotas, pontos de acesso, small cells e outros dispositivos. Pode ser muito cara a contratação de eletricistas para instalar tomadas de CA e conversores CA/CC em centenas de locais estranhos onde dispositivos remotos são necessários, mas o Sistema de Cabos de Fibra Energizada fornece automaticamente a energia CC necessária, portanto não requer dispositivos conversores. O Sistema de Cabos de Fibra Energizada também incorpora a conversão de mídia de fibra para cobre e, portanto, acelera o trabalho de projeto e torna a solução geral mais confiável.
Edificando as bases para um novo nível de tecnologia power over ethernet
Uma visão geral da tecnologia PoE que explica o status dos esforços de padronização e as principais diretrizes e recomendações para garantir que sua infraestrutura de cabeamento consiga suportar PoE.
Como a fibra energizada está impulsionando a educação da sua família
Nós olhamos para a rede híbrida onipresente de um campus conectado moderno, conectando estudantes e funcionários dentro e fora dos recursos, aplicativos e sistemas para viver, trabalhar e aprender.