Prueba del conmutador PoE IDS-108HP de Perle Systems

Con el IDS-108HP, Perle Systems tiene en su cartera un conmutador PoE que proporciona una potencia PoE de hasta 90 vatios por puerto. Hemos examinado a fondo este conmutador compacto. Publicado originalmente por iX.

De Hubert Sieverding

La alimentación a través de Ethernet (PoE) es muy útil si se va a colocar un sensor o un punto de acceso WLAN en un lugar donde no hay toma de corriente. Con PoE, la alimentación se suministra a través del cable Ethernet (véase la ilustración).

Los pares de hilos libres del cable Ethernet se utilizan para la alimentación. En el caso de las líneas gigabit, también se pueden utilizar las líneas de señal. En este caso, se acopla y desacopla una tensión continua. La tensión de alimentación típica es de 48 voltios. Dependiendo de la especificación, es posible una alimentación del dispositivo de entre unos 13 vatios y, más recientemente, hasta 100 vatios (IEEE 802.3bt-2018, Clase 8+).

Como los proveedores de PoE no saben si el dispositivo final es apto para PoE, la aplicación sin más puede resultar destructiva. Por esto, el arranque se realiza en varios pasos. En la detección se comprueba si el dispositivo terminal tiene una resistencia comprendida entre 19 y 26 kiloohmios. En el siguiente paso, se aumenta la tensión hasta que finalmente se alcanza el modo de alimentación con un valor típico de 48 voltios.

Para la alimentación de PoE se utilizan divisores PoE, unos dispositivos que combinan la señal Ethernet con una corriente continua de 48 voltios. La desventaja es que se necesita un divisor para cada línea de señal. Si se van a alimentar varios dispositivos PoE, se recomienda utilizar un conmutador PoE. Hemos probado Perle IDS-108HP, el modelo básico de la serie 100.

Además de los puertos mencionados, la compacta carcasa (An 44 × Al 145 × P 122 mm) tiene un terminal de carril DIN en la parte trasera, una regleta de conectores para la conexión de alimentación, indicadores de estado en la parte delantera y una fila de interruptores DIP en la parte superior. El aparato se entrega en una simple caja de cartón, sin instrucciones de instalación adjuntas y sin fuente de alimentación. Esto es sin duda ventajoso para los clientes que deseen instalar varios conmutadores; los demás tendrán que buscar las instrucciones en Internet bajo la denominación ids-100hp.

Los clientes nuevos necesitan buscar una fuente de alimentación adecuada después de estudiar las instrucciones de instalación. Solo se puede encontrar un modelo adecuado en la tienda del proveedor después de recorrer minuciosamente largas tablas. Es aconsejable adquirir dos fuentes de alimentación, ya que el conmutador dispone de dos conexiones redundantes. Los cables están enchufados, no atornillados. Si la fuente de alimentación solo tiene un fusible simple, un LED de estado rojo le avisa. El conmutador también dispone de un conmutador de relé que siempre abre o cierra un contacto de alarma cuando ambas fuentes de alimentación no suministren corriente. El modelo probado puede utilizarse en interiores secos a temperaturas comprendidas entre -40 °C y 70 °C.

El conmutador Perle reconoce automáticamente los dispositivos PoE y lo señala con un LED independiente para cada puerto. En nuestro entorno de pruebas, acoplamos los puertos Gigabit de un servidor Dell (sin PoE) a tres ordenadores monoplaca (SBC): dos Raspberry Pi y un StarFive VisionFive 2 con RISC-V. Este último tiene dos interfaces Gigabit, una de las cuales con capacidad PoE. En principio, tanto los Raspberry como el VisionFive son dispositivos PoE ideales, ya que su consumo de energía es limitado. Sin embargo, no tienen capacidad PoE de por sí, sino que requieren una placa adicional (PoE-HAT). A partir de Raspberry Pi 3B+, hay disponibles cuatro pines de conexión adicionales junto a la regleta de conectores GPIO.

Desde allí, el PoE-HAT toma 48 voltios de alimentación PoE que suministra a la placa base como 5 voltios. El ordenador chino RISC-V dispone de una regleta de conectores compatible con Raspberry, por lo que también puede funcionar con la extensión Raspberry.

Por desgracia, el Raspberry Pi 3B que utilizamos no era compatible con PoE, por lo que fue alimentado a través de un divisor. Estos se pueden conseguir en Internet por unos pocos euros. Transmiten las señales a través de RJ45 y la energía a través de Micro-USB o USB-C. Desde el punto de vista del conmutador PoE, no hay diferencia entre las dos soluciones. La fuente de alimentación de carril DIN MDR-60-48 que utilizamos tiene una potencia máxima de 60 vatios y, por lo tanto, es totalmente suficiente para los dispositivos finales PoE utilizados.

Rendimiento

El rendimiento del conmutador (Raspberry Pi 4 a Dell) medido con iperf3 es de unos 940 MBit/s, independientemente de la carga PoE, por lo que se corresponde exactamente con el rendimiento del modelo TL-SG116 de TP-Link utilizado para la comparación, un conmutador con 16 puertos Gigabit que no ofrece soporte PoE. Las diferencias se aprecian en el consumo de energía. En reposo, el conmutador Perle consume unos considerables 5,6 vatios; bajo carga con una conexión iperf3, la media es de 6,5 vatios. En esta disciplina, el conmutador TP-Link muestra un rendimiento significativamente mejor con 2,95 y 3,65 vatios, respectivamente. Todas las mediciones son brutas, es decir, incluyen la fuente de alimentación, lo que, además de la alimentación de 48 voltios, podría ser la razón de que el consumo de energía del conmutador PoE de Perle sea casi el doble. Si el Raspberry Pi 4 recibe su alimentación del conmutador Perle, el consumo medio para el tráfico de red puro con iperf3 se eleva a 11,5 vatios. Si el Pi 4 se conecta a través de una fuente de alimentación independiente (cargador USB), el conmutador y el Raspberry tienen un consumo bastante menor, algo menos de 10 vatios (véase la tabla "Consumo de energía sbc-bench").

Consumo de Energía – Punto de referencia SBC

Medición	Máximo (Watts)	Promedio (Watts)
Raspi 4 with PoE on Perle Switch	13.13	11.02
Raspi 4 with own power supply on Perle Switch	11.62	9.37

La diferencia corre a cargo del PoE-HAT y aumenta considerablemente si se tiende un cable Ethernet muy largo, lo que conlleva las correspondientes pérdidas debido a la reducida sección transversal del cable. Esta diferencia también se aprecia al ejecutar sbc-bench, que consume mucha capacidad de CPU: ocupa plenamente los núcleos durante un periodo de tiempo más largo, pero no utiliza ninguna red. En este caso, el conmutador PoE de Perle y el Raspberry Pi 4 alimentado por PoE consumen juntos un máximo de unos 13 vatios. Si se utiliza una fuente de alimentación USB externa para el Raspi 4, el consumo de energía de ambos dispositivos es de 11,6 vatios (véase la tabla "Consumo de energía iperf3 benchmark"). Dado que los dispositivos finales PoE típicos suelen estar en funcionamiento continuo, el consumo adicional debido a PoE se va sumando rápidamente con un número correspondiente de dispositivos.

Consumo de Energía Punto de referencia iPerf3

Punto de referencia	Desde… Hasta…	Medición	Máximo (Watts)	Promedio (Watts)
Idle	--	Perle Switch	--	5.60
Idle	--	TP-Link Switch	--	2.95
IPerf3	Raspi 4 PoE – Dell Server	Perle Switch	11.95	11.58
IPerf3	Raspi 4 – Dell Server	Perle Switch, Raspi 4 with own power supply	10.14	9.96
IPerf3	Raspi 4 – Dell Server	Perle Switch	6.68	6.54
IPerf3	Raspi 4 – Dell Server	TP-Link Switch	3.72	3.65

El conmutador PoE de Perle está diseñado para un funcionamiento continuo fiable. La alimentación redundante mediante dos fuentes de alimentación no es la única característica ejemplar; el control de alarma realizado de forma muy sencilla mediante relés en caso de fallo de la redundancia es una solución sin complicaciones. Para ello, se han previsto dos conexiones en la regleta de conectores de alimentación, con posibilidad de apertura o de cierre. Perle ofrece un circuito de vigilancia (watchdog) para dispositivos terminales PoE que envían regularmente señales a través del cable Ethernet (por ejemplo, sensores o cámaras de vigilancia). Los puertos que se van a supervisar se pueden seleccionar mediante los interruptores DIP en la parte superior.

Si no hay tráfico de red a través de un puerto en 30 segundos, el conmutador interrumpe brevemente el suministro PoE, haciendo que el dispositivo terminal se reinicie. Para garantizar que el sistema operativo arranca correctamente, la primera comprobación se realiza a los 10 minutos o a los 5 minutos, lo que puede configurarse mediante el interruptor DIP. El reajuste dentro del control de 30 segundos tiene lugar por cada puerto. Es importante reiniciar el conmutador después de la reconfiguración.

Este control es ideal para SBC como el Raspberry Pi, ya que un reinicio por hardware solo puede llevarse a cabo desconectando la fuente de alimentación. A primera vista, el mecanismo parece un poco tosco. Sin embargo, la alternativa, es decir, el control remoto de la fuente de alimentación PoE, requiere un conmutador gestionado y un hardware de supervisión adicional.

En nuestra prueba, comprobamos el principio de funcionamiento con una conexión WLAN adicional al dispositivo terminal. Mientras fluyan datos por el cable Ethernet, el conmutador se vuelve a activar. Si faltan, el sistema se reinicia cíclicamente al cabo de diez minutos y medio como máximo. Por lo tanto, es aconsejable supervisar únicamente los consumidores PoE que envían datos con regularidad, como sensores o cámaras.

Conclusión

Con el IDS-108HP, Perle Systems ofrece un conmutador PoE para el uso robusto y fiable. Sin embargo, dependiendo de las fuentes de alimentación utilizadas y debido a su alimentación de 48 voltios, el consumo de energía es significativamente mayor que el de otros conmutadores comparables.

Datos y precios

Perle IDS-108HP: conmutador PoE compacto con 8 puertos y carcasa metálica sin ventilador con certificación IP30 o IP40

Equipamiento: 8 puertos 10/100/1000BASE-TX, PoE watchdog, fijación para carril DIN estándar de 35 mm según DIN EN 60175

Alimentación PoE: 90 vatios por puerto, presupuesto de energía de 270 vatios

Fuente de alimentación:: Doble alimentación mediante fuente de alimentación externa

URL: https://www.perlesystems.es/products/switches/ids-108hp-8-port-unmanaged-industrial-poe-switch.shtml

Price: IDS-108HP (IP30, -10 °C - 60 °C): 526 €; IDS-108HP-XT (IP40, -40 °C - 75 °C): 568 €

CALIFICACIÓN

Fuente de alimentación redundante con cables enchufados

Hasta 90 vatios de potencia PoE por puerto con un presupuesto de potencia de 270 vatios

Circuito de vigilancia conmutable por puerto

No incluye instrucciones de instalación ni fuente de alimentación

Interruptor DIP de vigilancia solo accesible desde arriba; inadecuado para la instalación en un armario eléctrico

HUBERT SIEVERDING

trabaja como autor independiente tras muchos años en la industria del automóvil.

*Un PoE HAT (“hardware attached on top”) es un accesorio de Raspberry Pi.