Requisiti elettrici attraverso PoE+

L'RJ45 è in uso da oltre 40 anni. Originariamente inteso come una semplice spina per i servizi telefonici, si è sviluppato nel tempo nel connettore informatico per eccellenza. Con l'introduzione del Power over Ethernet all'inizio del ventunesimo secolo, l'RJ45 non solo trasmette dati, ma anche energia per alimentare i dispositivi finali. Con le alte correnti che si verificano con l'attuale Power over Ethernet Plus (PoE+), i contatti della presa RJ45 possono essere rapidamente danneggiati. Per un funzionamento affidabile e sicuro, le prese RJ45 devono essere progettate per PoE+, altrimenti possono verificarsi guasti e, nel peggiore dei casi, interruzioni complete del collegamento.

A partire da Fast Ethernet con 100 Mbit/s, è stato affermato più volte che il connettore RJ45 ha raggiunto i suoi limiti. Ma di volta in volta ce l'ha fatta - con Gigabit Ethernet come con 10 Gigabit Ethernet. 40 Gigabit Ethernet (40GBASE-T) utilizza anche l'RJ45, e gli standard di cablaggio prescrivono la faccia di accoppiamento RJ45 per il connettore di categoria 8.1. Questo rende i dispositivi e le installazioni compatibili all'indietro con i miliardi di connettori RJ45 esistenti.

Alimentazione remota per i terminali

Anche ai tempi della classica telefonia analogica di rete fissa, i terminali erano alimentati tramite la stessa linea su cui ricevevano i segnali vocali. Qualcosa di simile accade con Power over Ethernet (PoE) e la variante più recente Power over Ethernet Plus (PoE+): il dispositivo terminale viene alimentato tramite la linea dati, il che offre numerosi vantaggi:

  • Non è necessaria una linea elettrica separata
  • Non è necessaria una presa da 230 V per il dispositivo finale
  • Grazie alla bassa tensione DC di meno di 60 V DC, non è necessario un elettricista per i lavori di cablaggio e connessione
  • Se i dispositivi di alimentazione sono collegati a un sistema UPS, tutti i dispositivi finali da essi alimentati rimangono in funzione anche in caso di mancanza di corrente.

Con PoE+, i dispositivi finali possono essere alimentati fino a 25,5 W secondo lo standard IEEE 802.3at. Anche se non è (ancora) possibile far funzionare computer portatili o stampanti, è possibile far funzionare punti di accesso WLAN, telecamere IP, lettori per il controllo degli accessi e la registrazione del tempo o display LCD per l'automazione degli edifici. Anche i sistemi di illuminazione a LED, che stanno diventando sempre più popolari negli uffici, possono essere gestiti con PoE+. Power over Ethernet con potenze superiori, come 60 W o 100 W, sono attualmente in discussione.

PoE

Standard: IEEE 802.3af

Anno di pubblicazione: 2003

Potenza al terminale: 13 W

Corrente per coppia di fili: 350 mA

PoE+

Standard: IEEE 802.3at

Anno di pubblicazione: 2009

Potenza al dispositivo finale: 25,5 W

Corrente per coppia di fili: 600 mA

4PPoE

Standard: IEEE 802.3bt

Anno di rilascio: 2019

Potenza al terminale: 51 W (tipo 3) / 71,3 W (tipo 4)

Corrente per coppia di fili: 600 mA (tipo 3) / 960 mA (tipo 4)

Le scintille a distanza danneggiano i contatti

Correnti fino a 600 mA per coppia di fili scorrono già con PoE+, e fino a 1.000 mA sono seriamente in discussione per le varianti future. Se la spina viene rimossa durante il funzionamento prima che il dispositivo finale sia stato completamente spento, si verificano le cosiddette scintille da distacco. Con PoE+ sono innocui per l'utente, ma i contatti sottili di una presa RJ45 sono inevitabilmente danneggiati gravemente nel processo. Lo sforzo di sostituire un jack in un patch panel o in una scatola di giunzione è di solito dispendioso in termini di tempo, costoso e porta a spiacevoli interruzioni nel funzionamento. Le norme pertinenti stabiliscono quindi che i dispositivi devono essere sempre spenti prima di essere scollegati. In un mondo in cui i terminali sono quasi sempre utilizzati da non professionisti dell'informatica, questo è impossibile da rispettare.

La tecnologia dei connettori praticabile deve quindi essere progettata in modo tale che le prese RJ45 funzionino ancora in modo affidabile anche se i dispositivi sono accidentalmente scollegati sotto carico. Con questi jack, il danno inevitabile ai contatti si verifica in un punto che non viene utilizzato per la trasmissione dei dati.

Se i dispositivi vengono scollegati mentre sono ancora alimentati tramite PoE+, si verificano inevitabilmente scintille che danneggiano i contatti sottili della presa RJ45.

Prestazioni di rete complete con Telegärtner

Se una spina viene scollegata durante il funzionamento PoE+ in corso, si verificano scintille da rottura. Con le prese RJ45 di Telegärtner, progettate in modo pratico, le scintille avvengono in una zona dei contatti (rossa) che è lontana da quella utilizzata per la trasmissione dei dati (verde).

Anche dopo ripetuti scollegamenti sotto carico, il jack di Telegärtner offre prestazioni di rete complete.

Sicurezza grazie ai contatti della presa ottimizzati in modo costruttivo

Con i contatti della presa ottimizzati costruttivamente, l'area di contatto superiore, più interna, viene utilizzata per la trasmissione dei dati. Quando la spina scivola fuori dalla presa, il punto in cui i contatti della spina e della presa si toccano si sposta verso il basso verso l'apertura della presa. Con i contatti ottimizzati, le scintille di distacco si verificano nella zona inferiore ed esterna dei contatti della presa. Ciò significa che le aree danneggiate dalle scintille sono così lontane dall'area di contatto utilizzata per la trasmissione dei dati che non la influenzano. Anche se la spina è ripetutamente scollegata sotto carico, il jack fornisce la piena velocità di dati di 10 Gbit/s alla categoria 6A.

Requisiti meccanici

Oltre ai maggiori requisiti elettrici dovuti alle correnti relativamente alte con Power over Ethernet Plus (PoE+), i requisiti meccanici posti su una connessione pratica della spina RJ45 stanno diventando sempre più severi.

Sempre più dispositivi mobili di misurazione, presentazione e diagnostica vengono utilizzati nella tecnologia medica, nell'industria, nei laboratori e nelle sale riunioni. Nei casi più rari, possono essere sensibilmente equipaggiati con una connessione WLAN. Nelle applicazioni mobili, le prese RJ45 sono esposte a maggiori sollecitazioni meccaniche oltre alle scintille da rottura già descritte. Se i dispositivi vengono spostati solo un po' troppo lontano, cosa che può accadere rapidamente nella pratica, il cavo di collegamento viene strappato dalla presa. Troppo spesso, la connessione dell'attrezzatura è danneggiata, il che significa quasi sempre alti costi di riparazione e lunghi tempi di inattività. Nel caso peggiore, le persone possono essere ferite, per esempio, se qualcuno inciampa nel cavo di collegamento teso.

Le prese RJ45 con una forza di rilascio definita forniscono un rimedio efficace in questo caso. Con un cosiddetto collegamento CP a disconnessione definita (DDCP link in breve), un tale jack è attaccato a un'estremità di un breve pezzo di cavo che viene inserito tra il cavo patch e la scatola di giunzione o tra il cavo patch e il dispositivo terminale. Se la forza di rilascio della presa viene superata, la connessione a innesto si rilascia come un attacco di sicurezza per gli sci prima che si verifichi qualsiasi danno. Grazie al pezzo di cavo flessibile, la soluzione funziona in modo affidabile anche in caso di forze di taglio e trasversali, per esempio quando il dispositivo terminale viene spostato lungo la parete.

Protezione attraverso il collegamento DDCP

Se i terminali mobili vengono spostati troppo lontano, il cavo di collegamento viene strappato dalla presa, il che porta quasi sempre a dei danni. Un collegamento DDCP offre una protezione efficace in questo caso. Se viene superata una forza di trazione definita, la spina RJ45 del cavo di collegamento scivola fuori dalla presa prima che si verifichi un danno.

Senza carico di trazione

Con carico di trazione

Scollegare la connessione

Se i terminali mobili vengono spostati troppo lontano, il cavo di collegamento viene strappato dalla presa, il che porta quasi sempre a dei danni. Un collegamento DDCP offre una protezione efficace in questo caso. Se viene superata una forza di trazione definita, la spina RJ45 del cavo di collegamento scivola fuori dalla presa prima che si verifichi un danno.

Protezione integrata contro l'overbend dei contatti

Le prese ottimizzate costruttivamente offrono ancora più vantaggi. Per esempio, le spine RJ11 o RJ12 di apparecchi telefonici o fax sono difficili da distinguere dalle spine RJ45 a prima vista dai non esperti. Tuttavia, sono più stretti e poiché i bordi dell'alloggiamento sono leggermente più alti delle lingue di contatto, possono piegarsi sui due contatti esterni del jack RJ45. Le prese Telegärtner sono efficacemente protette da questo perché hanno una protezione integrata e brevettata contro l'overbend dei contatti. Anche se una spina RJ11 o RJ12 viene inserita ripetutamente, le prese forniscono prestazioni di trasmissione complete e offrono quindi all'utente la sicurezza di una connessione a spina con tolleranza di errore.

Conclusione

Nelle reti di dati di oggi, le prese RJ45 sono esposte a sollecitazioni maggiori e più diverse che mai. I danni causati dai cavi di collegamento strappati nei terminali mobili, i contatti troppo piegati causati dalle spine RJ11 e RJ12 e, in particolare, le scintille da strappo quando si stacca la spina sotto carico durante l'alimentazione a distanza richiedono un design ottimizzato del jack e dei suoi contatti. Questo è l'unico modo per garantire che il cablaggio funzioni in modo tollerante ai guasti e possa trasmettere le più alte velocità di dati in modo sicuro e affidabile per molto tempo.