Como Utilizar “Power

over Ethernet” para

Reduzir o Consumo de

Energia

Documento Técnico

Setembro de 2011

Uso Como Utilizar “Power over Ethernet” para Reduzir o Consumo de Energia

2 PoE Systems

Visão Geral

A tecnologia 'Power over Ethernet' (PoE) tornou-se uma ferramenta cada vez mais importante para

simplificar a implantação da rede, melhorando a eficiência energética global. Os mais recentes

avanços tecnológicos apresentaram novas oportunidades para reduzir ainda mais o consumo de energia

e custos associados.

PoE possibilita que os dados e a energia sejam transportados por um único cabo Ethernet. A

tecnologia entrega até 60 watts (W) de energia, segura e contínua, em infraestrutura LAN existente

para dispositivos alimentados (PDs, ou Power Devices), com tensões de níveis 50-57 volt (V), com base

na norma mais recente IEEE802.3at-2009 de alta potencia (vide Fig. 1). A norma IEEE802.3at-

2009 é compatível e substitui as especificações anteriores da norma IEEE802.3af-2003.

Fig. 1: PoE possibilitou a infraestrutura de energia de rede.

PoE possibilita que os administradores de rede implantem telefones VoIP, pontos de

acesso WLAN (Access Points), câmeras de segurança IP, sistema de controle de acesso e outros

terminais IP em qualquer lugar da rede sem ter que instalar tomadas elétricas AC ou

enviar eletricistas para passar cabos, modificar as plantas de construção ou obter licenças de

segurança . Ao eliminar a necessidade de ter alimentação elétrica separada, a tecnologia PoE pode

oferecer uma economia de até 50 por cento em comparação com infraestruturas de rede de alimentação

tradicional.

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Escolha o PSE Correto: A Vantagem do Midspan

PoE pode ser implantado com um dos dois tipos diferentes de equipamentos de alimentação de

energia (PSE, de Power Sourcing Equipment): através de um switch PoE ou através da instalação de

midspans PoE entre um switch existente e os terminais IP (PDs-Power Devices) da rede. Os

Midspans oferecem a abordagem mais fácil para a rápida implantação de PoE de alta potência (vide

Fig. 2).

Fig. 2: Implantação de PoE com a tecnologia de Midspan

Ao contrário dos switches PoE, os midspans habilitam portas PoE para serem adicionadas aos poucos

ao longo do tempo, ao invés de ser feito de uma só vez durante a instalação inicial. Eles também

melhoram o tempo médio entre taxas de falha, já que switches PoE normalmente tem 50% da vida útil

dos modelos equivalentes sem PoE.

Os Midspans também são uma solução mais econômica e escalável que os switches PoE e facilitam

aos administradores de rede atualizarem a sua infraestrutura de energia independente de sua

infraestrutura de dados. Muitas vezes, os administradores de rede não podem justificar a despesa de

atualização para um switch PoE novo quando seu switch existente pode ter apenas poucos anos de

vida e/ ou eles podem precisar apenas de algumas portas com capacidade PoE. Além disso, os

midspans permitem que os administradores atualizem seus switches, conforme necessário, sem ter que

modificar simultaneamente a infraestrutura de energia.

Mais do que isso, com Midspans a tarefa de alimentar novos productos que consumem mais energia,

tais como Thin Clients usados em redes virtualizadas fica muito mais simples: somente as portas de 60W

necessárias para se alimentar os novos Thin Clients são adicionadas.

Por último, os midspans permitem aos administradores de rede gerenciar remotamente todos

os terminais IP alimentados (PDs-Power Devices) enquanto centralizam toda a gestão de energia e o

backup, o que melhora ainda mais a eficiência de energia e a confiabilidade da infraestrutura em

curso, reduz os custos operacionais e aumenta a segurança uma vez que os midspans também podem

detectar e desconectar automaticamente PDs (Power Devices) não compatíveis com PoE em caso

de sobrecarga, curto-circuito ou sob condições de carga.

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4 PoE Systems

Oportunidades Adicionais de Economia de Energia

Existem três formas principais em que os midspans podem ser utilizados para obter a maior eficácia

possível da energia da rede. A primeira é alavancar a capacidade dos midspans para entregar a energia

através dos quatro pares do cabo de rede. Os midspans hoje apresentam soluções que utilizam os 4-

pares, cada um- transportando 25.5W (uma pelos pares 1, 2, 3 e 6 e a outra pelos pares 4, 5, 7 e 8). A

conexão dos dois dobra a entrega de potência padrão para 51W mantendo total conformidade com a

norma 802.3at-2009 (vide Fig. 3).

Fig. 3: Quatro Pares de Alimentação

Uma forma alternativa é utilizar quatro pares de alimentação para cortar a energia de dissipação. Ao

invés de entregar 51W através de um cabo CAT5, essa mesma configuração de quatro pares pode ser

utilizada para alimentar dispositivos de dois pares com 30W de potência, que se dissipa até metade da

energia, enquanto consome quase 15 por cento menos de energia em comparação com a convencional

solução de dois pares, para uma economia acima de 2,5 W por porta. Utilizando essa abordagem com

um midspan de 12 portas, a dissipação de energia é reduzida em cerca de 30W, que rende uma

economia anual de 263kWh (30W x 24 horas x 365 dias). A US$ 0.10/kWh, significa 26 dólares em uma

economia anual por 12 Pontos de Acesso em WLAN.

A próxima tática para melhorar a eficiência de energia é a utilização de monitoramento remoto dos

terminais IP (PDs-Power Devices) de midspans e recursos de configuração. Os administradores de rede

podem efetuar o monitoramento por porta e consumo de energia total e configurar os PDs (Power

Devices) para funções ON/OFF instantâneas e programadas por porta, bem como funções ON/OFF no

status UPS por porta. Uma organização com 12 APs WLAN poderia reduzir o tempo de 24 horas por dia

para, digamos, 10 horas por semana (08:00-18:00, de segunda à sexta-feira), o que reduziria o

uso de 2.933 KWh (12 APs x 27.9W x 24 horas x 365 dias) para 837KWh (12 APs x 27.9W x 10 horas x

250 dias), para uma economia de 2.096 KWh por ano de US$ 0.10/KWh ou US$210 dólares por ano.

A terceira maneira de melhorar a eficiência de energia é minimizar os efeitos do consumo de energia

ociosa. Muitos midspans e switches de PoE utilizam fontes de energia de comutação (SPSs) que são 90

por cento eficientes em plena carga, o que significa que 220W de energia AC é

consumida para 200W de energia PoE ou até 440W para 400W de energia PoE. O problema é que as

unidades SPS tem grandes perdas de energia de comutação, quando ociosas, de 20W para 40W

com 0V de carga para unidades classificadas de 200W e 40W para 80W com 0V de carga

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para unidades classificadas de 400W. A solução é explorar uma arquitetura midspan de energia

distribuída, em que o PSE utiliza uma fonte de alimentação interna ou energia padrão e pode

então ser aumentada com fontes de alimentação adicionais, conforme necessário, dependendo dos

requisitos do cliente. Utilizando essa abordagem, midspans são implantados com suprimentos de

energia 'built-in' que são capazes de alimentar necessidades reais e são atualizados para potência

máxima por porta, apenas quando e onde necessário, através de uma alimentação externa. Com

este aumento da eficiência, é possível usar uma pequena (450W) fonte de alimentação interna para lidar

com todos os requisitos em tempo real e depois aumentá-la com uma fonte de alimentação externa de

450W para 1kW, quando necessário. Isso gera uma economia anual de 394kWh/ano (45W x 24

horas x 365 dias), o que equivale a US$0.10/kWh para US$39 por ano para cada 12 Pontos de Acesso

WLAN.

Ao agregar as possíveis oportunidades de economia com cada uma dessas abordagens, fica claro

que as empresas podem reduzir significativamente os custos utilizando a mais recente tecnologia de

eficiência de energia midspan de PoE. As oportunidades de economia incluem:

• Quatro pares de alimentação: economiza 2W por porta ou US$ 53/ ano;

• Gerenciamento de energia: economiza US$ 210/ ano, permitindo que as portas

sejam desligadas quando não forem necessárias e ...

• Fontes internas menores (aumentadas com fornecimentos externos, conforme necessário): economiza

US$ 39/ ano, reduzindo o consumo de energia ociosa.

A tecnologia PoE facilita significativamente a implantação e expansão das redes. As organizações

podem utilizar a tecnologia PoE para aumentar ainda mais a disponibilidade da rede e da eficiência de

energia, reduzindo capital e despesas operacionais, escolhendo os midspans de PoE de alta potência

mais novos. Estes sistemas implantam energia de quatro pares e recursos de gerenciamento de energia

built-in enquanto minimizam o consumo de energia ociosa através do uso de fontes menores de

alimentação interna. Para maiores informações, contate PowerDsine@microsemi.com ou ligue para +97-9-7755123.

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