Como Utilizar Power over Ethernet para Reduzir o Consumo de Energia

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1 Como Utilizar Power over Ethernet para Reduzir o Consumo de Energia Documento Técnico Setembro de 2011

2 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 volt (V), com base na norma mais recente IEEE802.3at-2009 de alta potencia (vide Fig. 1). A norma IEEE802.3at é compatível e substitui as especificações anteriores da norma IEEE802.3af 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. 2 PoE Systems

3 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. PoE Systems 3

4 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 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 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 4 PoE Systems

5 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 PoE Systems 5

6 Sede da Microsemi Corporate One Enterprise, Aliso Viejo, CA Phone; Fax: A Microsemi Corporation (Nasdaq: MSCC) oferece um portfólio abrangente de soluções de semicondutores para: aeroespacial, defesa e segurança; empresa e comunicações e os mercados de energia industrial e alternativo. Os produtos incluem dispositivos de alto desempenho, dispositivos analógicos e RF de alta confiabilidade, circuitos integrados de sinal misto e RF, SoCs customizados, FPGAs e subsistemas completos. Microsemi está sediada em Aliso Viejo, na Califórnia. Saiba mais em Microsemi Corporation. Todos os direitos reservados. Microsemi e o logo Microsemi são marcas registradas da Microsemi Corporation. Todas as outras marcas registradas e marcas de serviço são propriedade de seus respectivos proprietários. PD WPSP