La proliferazione di dispositivi wireless nel settore aziendale è accelerata grazie a tendenze chiave, tra cui il fenomeno di distribuzione della mobilità BYOD (Bring Your Own Device). Ciò, combinato con la migrazione a nuovi standard Wi-Fi gigabit e multi-gigabit come IEEE 802.11n e IEEE 802.11ac, sta aumentando il numero di problemi associati all'alimentazione di un array in rapida crescita di punti di accesso WLAN con varie funzioni di portata e prestazioni. La soluzione consiste nel trarre vantaggio da un'erogazione di alimentazione superiore dello standard Power over Ethernet (PoE) IEEE 802.3 dove necessario e nell'utilizzare la tecnologia midspan per consentire un posizionamento dei punti di accesso WLAN più flessibile e, al tempo stesso, migliorare la scalabilità dell'infrastruttura e la fornitura di funzioni per la gestione della potenza importanti a livello di rete.
Tecnologie Wi-Fi nuove ed emergenti
Lo standard IEEE 802.11n WLAN è diventato la tecnologia Wi-Fi predominante del settore grazie alla portata e all'ampiezza di banda migliori e alle caratteristiche chiave che migliorano notevolmente la qualità di riproduzione video rispetto alle soluzioni precedenti. Secondo un report di giugno 2012 di Infonetics Research, le spedizioni dei punti di accesso WLAN sono più che raddoppiate negli ultimi cinque anni e più di tre quarti di tutte le unità si basano sulla tecnologia 802.11n. Ora un nuovo standard wireless multi-gigabit IEEE 802.11ac
promette di sostituire 802.11n e offrire una velocità tre volte
superiore. Allo stesso tempo, il gruppo di lavoro IEEE 802.11ad, insieme a Wireless Gigabit Alliance (WiGig), sta sviluppando tecnologie wireless a 60 GHz che garantiscono velocità di dati addirittura superiori su distanze relativamente brevi.
Chiaramente non vi sono mai state così tante tecnologie dei punti di accesso WLAN, in grado di causare problemi per gli amministratori di rete che cercano di distribuire e gestire l'infrastruttura di alimentazione PoE associata. Il consumo energetico per queste varie tecnologie Wi-Fi può variare notevolmente in termini di prestazioni per watt. È difficile conoscere la portata del miglioramento dell'efficienza energetica nel tempo. Ad esempio, il consumo energetico delle prime soluzioni IEEE 802.11n superava i limiti IEEE 802.3af, ma da allora è diminuito negli ultimi prodotti anche se le prestazioni sono migliorate. Allo stesso tempo, tuttavia, le soluzioni IEEE 802.11n che aumentano la portata e le prestazioni grazie all'utilizzo di più di una radio, o più antenne trasmittenti per radio, consumano più energia, invertendo i requisiti.
Ad esempio, l'apparecchiatura di alimentazione (PSE, Power Sourcing Equipment) IEEE 802.3af può essere adeguata per 2 x 2 punti di accesso a doppia frequenza MIMO (multiple input multiple output) 802.11n con due catene radio in trasmissione e due in ricezione,
ma i 12,5 watt (W) di erogazione di alimentazione potrebbero non essere sufficienti per 4 x 4 punti di accesso MIMO che dispongono di quattro radio in trasmissione e quattro in ricezione. Alcuni punti di accesso multiradio potrebbero avere bisogno di 20 W di potenza, per un'erogazione massima di 30 W di IEEE 802.11at. Il consumo energetico varia da un venditore all'altro. Inoltre possono esservi variazioni tra i modelli prodotti dallo stesso venditore.
È probabile che i punti di accesso 802.11ac richiedano la potenza di 802.3at a causa del maggiore assorbimento di potenza della tecnologia più veloce e delle radio associate. I punti di accesso 802.11ac vanno oltre i canali a 20 MHz e 40 MHz di 802.11n per aggiungere canali a 80 MHz, con l'obiettivo di fornire la stessa velocità di dati con un numero ridotto di catene RF. Tuttavia generalmente una singola antenna non sarà sufficiente per servizi come la diffusione video, che richiedono una trasmissione dei dati stabile e affidabile. Si prevede che 802.11ac utilizzerà un massimo di 8 x 8 configurazioni di antenna MIMO. Queste radio aggiuntive aumenteranno decisamente i requisiti di potenza.
Alcuni venditori cercano di aumentare l'erogazione di alimentazione per le applicazioni in un'infrastruttura IEEE 802.3af mediante l'utilizzo di doppie porte Ethernet compatibili con IEEE 802.3af. Ciò significa inoltre che è necessario utilizzare un tratto di cavo doppio. In alternativa è possibile disabilitare uno o più trasmettitori 802.11n per conservare energia. Tuttavia in questo modo si riducono allo stesso tempo le prestazioni e le capacità del sistema di punti di accesso WLAN.
La soluzione migliore consiste nell'aggiornare l'infrastruttura di alimentazione a uno standard IEEE 802.3at a potenza maggiore e il modo migliore per farlo non è tramite un aggiornamento dell'interruttore, ma attraverso l'installazione di midspan PoE con interfacce gigabit e altre funzionalità per supportare i punti di accesso WLAN di nuova generazione. Facili da distribuire, i midspan vengono semplicemente installati tra un interruttore esistente e i dispositivi alimentati della rete e non richiedono alcuna modifica dell'interruttore o all'infrastruttura di cablaggio Categoria 5 (CAT5) e superiore. Supportano una combinazione dei punti di accesso IEEE 802.3af e IEEE 802.3at, possono essere utilizzati per alimentare i punti di accesso fino a 100 m di distanza (e oltre mediante il collegamento a cascata dei dispositivi estensori PoE) e sono dotati di funzioni di gestione remota basata su cloud che semplificano notevolmente il monitoraggio e il controllo dei punti di accesso per riavviarli in remoto e per sfruttare la tecnologia PoE basata sul tempo durante i periodi di non utilizzo pianificato per un'efficienza energetica ottimale.
I midspan posizionano i punti di accesso WLAN dove necessario
Diversamente dagli interruttori abilitati per PoE, che richiedono che vengano prese decisioni a lungo termine sulla densità della porta al momento dell'installazione, i midspan consentono l'aggiunta delle porte PoE una alla volta, in base alle esigenze. Ciò è particolarmente importante per le organizzazioni che installano punti di accesso Wi-Fi di nuova generazione, in quanto gli amministratori potrebbero non sapere precisamente
di quanti ne avranno effettivamente bisogno, se questi punti di accesso possono essere alimentati con 802.11af o se avranno bisogno della tecnologia 802.11at e se avranno bisogno di posizionare questi punti di accesso. Al contrario gli amministratori potrebbero volere aggiornare l'interruttore dopo l'implementazione dell'infrastruttura di alimentazione. Poiché i midspan scollegano le infrastrutture di alimentazione e di dati, le infrastrutture di dati possono essere aggiornate senza incorrere di nuovo nel costo del PoE.
Lo standard PoE IEEE 802.3af a bassa potenza, originale utilizzava due coppie di cavi nel cavo CAT5 per erogare fino a 15,4 W su distanze fino a 100 m. Lo standard IEEE 802.3at più recente raddoppiava l'erogazione dell'alimentazione fino a 30 W su due coppie e richiedeva il supporto della classificazione a 2 eventi per abilitare la comunicazione tra il PSE e i punti di accesso gigabit ad alta potenza e altri dispositivi alimentati. Lo standard IEEE 802.3at rendeva inoltre possibile implementare la funzionalità PoE standard del settore completamente compatibile su tutte le quattro coppie di cavi Ethernet, che consentivano l'erogazione di 60 W di energia CC su un singolo cavo Ethernet per i punti di accesso WLAN gigabit ad alta potenza e altri dispostivi alimentati.
L'alimentazione a quattro coppie migliora inoltre l'efficienza usando una corrente inferiore, che riduce le perdite sul cavo e si traduce in una maggiore portata dell'alimentazione con il cavo standard. La portata può essere estesa ulteriormente, fino ad altri 100 m o più, mediante l'utilizzo della tecnologia degli estensori PoE. Nella tabella 1 sono riportate le estensioni delle distanze di riferimento risultanti. Gli estensori possono inoltre essere collegati a cascata per raggiungere distanze di alimentazione addirittura più lunghe. Ciò offre agli amministratori di rete una flessibilità nettamente maggiore per distribuire i punti di accesso WLAN dove servono e dove saranno meno vulnerabili all'inevitabile indebolimento del segnale e alle zone morte nel tipico ambiente aziendale.
È importante comprendere che gli standard Ethernet limitano la trasmissione dei dati a 100 m dall'interruttore (solitamente situato nella sala comunicazioni) e da qualsiasi dispositivo a esso collegato, ad esempio un punto di accesso 802.11n. L'integrità dei dati non può essere garantita oltre questa distanza. Sono disponibili diverse tecniche per l'aumento della portata, compreso l'uso della tecnologia degli estensori. La tecnologia degli estensori di Microsemi, con l'alimentazione a quattro coppie, trasmette 60 W su 200 m e 25,5 W oltre questa distanza, un requisito chiave per gli ultimi punti di accesso Wi-Fi. Un'alternativa, ovvero l'implementazione di xDSL o del cablaggio in fibra tra il PSE e il dispositivo alimentato, estende
la portata della sola trasmissione di dati e non della potenza. E mentre la distribuzione di una combinazione di fibra e rame tra il PSE e il dispositivo alimentato consente di realizzare l'obiettivo desiderato di trasmettere potenza e dati su distanze più lunghe, è decisamente più costosa rispetto alla tecnologie degli estensori PoE.
La combinazione degli estensori PoE con l'alimentazione a quattro coppie garantisce che l'alimentazione possa essere trasmessa ai livelli IEEE802.3at a 60 W più elevati sulle stesse distanze di 200 m, e a 25,5 W oltre, supportando allo stesso tempo le velocità gigabit complete necessarie per i punti di accesso WLAN 802.11n e altri dispositivi alimentati. La tecnologia degli estensori PoE aumenta la distanza a cui i punti di accesso WLAN gigabit possono essere sistemati dalla fonte di dati e alimentazione, continuando a mantenere alti livelli di efficienza energetica e integrità dei dati. In altre parole i punti di accesso WLAN possono essere implementati nella posizione ottimale e non nel luogo più vicino a una presa di corrente.
I midspan non solo espandono le opzioni per posizionare i punti di accesso dove sono necessari, ma abbattono anche i costi di distribuzione per i punti di accesso gigabit e multigigabit ad alta potenza. Generalmente ciò è dovuto al fatto che solo gli interruttori di fascia alta supporteranno IEEE 802.3at ad alta potenza. Investire in un interruttore di fascia alta solo per usufruire delle funzionalità PoE ad alta potenza generalmente non è una soluzione economica intelligente. Inoltre i midspan offrono una varietà di funzionalità per la gestione remota che non sono disponibili negli interruttori PoE, consentendo agli utenti di realizzare un'efficienza energetica nettamente migliore e risparmi sui costi associati.
Miglioramento dell'efficienza energetica e della gestione dei punti di accesso WLAN
Poiché vengono distribuiti sempre più punti di accesso WLAN gigabit e altri dispositivi alimentati ad alta potenza, è sempre più importante gestirne l'uso, la manutenzione e il consumo energetico, individualmente e complessivamente. I midspan rendono ciò possibile tramite la combinazione di un'architettura di alimentazione distribuita con un'allocazione dinamica della potenza e la capacità di monitorare e gestire i punti di accesso WLAN e altri dispositivi alimentati in remoto.
La maggior parte delle applicazioni IEEE 802.3at ad alta potenza non richiede piena potenza su alcuna porta singola. Inoltre molti PSE IEEE 802.3at devono alimentare i dispositivi alimentati a potenza ridotta nonché quelli ad alta potenza come i punti di accesso IEEE 802.11a/b/g e IEEE 802.11n, complicando ulteriormente la gestione della potenza e le allocazioni. Oltre a fornire maggiore flessibilità di alimentazione a costi ridotti, i midspan PoE migliorano anche l'efficienza energetica complessiva riducendo al minimo gli effetti del consumo in modalità inattiva. Ad esempio, molti midspan PoE e interruttori utilizzano gli alimentatori di commutazione che sono efficienti solo al 90% a pieno carico. Ciò significa che vengono consumati fino a 220 W di energia CA per 200 W di alimentazione PoE o 440 W per 400 W di alimentazione PoE.
La soluzione consiste nello sfruttare l'architettura di alimentazione distribuita di PoE, consentendo ai midspan di sostituire un alimentatore di grandi dimensioni con un alimentatore predefinito interno, più economico e più piccolo potenziato da alimentatori esterni per un'ulteriore potenza incrementale quando necessario. Mediante la misurazione del consumo energetico e la gestione dinamica della potenza, i midspan erogano solo l'alimentazione necessaria a ciascuna porta e possono attingere da alimentatori esterni quando è necessaria ulteriore potenza. Ad esempio, gli amministratori di rete possono iniziare con un alimentatore interno a 450 W per gestire tutti i requisiti in tempo reale e passano solo alla piena potenza per porta con un alimentatore esterno da 450 W a 900 W, come PowerDsine RPS1000 di Microsemi quando necessario.
Un altro vantaggio di questa architettura distribuita è rappresentato dal fatto che, quando i midspan sono interconnessi, possono essere utilizzati per sostenersi a vicenda. La potenza di backup per porta prioritarizzata è una caratteristica importante per gli amministratori di rete che supportano i punti di accesso WLAN gigabit. Tutti i dispositivi sono supportati con un'architettura di alimentazione centralizzata e vengono tutti sottoposti a backup. Se un midspan PoE gestito viene utilizzato insieme a un alimentatore UPS gestito, i dispositivi possono comunicare e gli utenti possono predefinire i dispositivi con la priorità più alta che dovrebbero continuare a funzionare quando si verifica un'interruzione di corrente. Ad esempio, un utente può definire che, se il livello della batteria UPS scende al di sotto del 50%, il midspan PoE interrompe l'alimentazione ai punti di accesso selezionati e ad altri dispostivi alimentati, continuando a erogare potenza ad altri.
Le funzionalità di gestione della potenza remota dei midspan consentono inoltre agli amministratori di rete di ottimizzare l'efficienza energetica di rete accendendo o spegnendo i punti di accesso in momenti predeterminati durante i periodi di traffico ridotto. Ciò può ridurre il consumo energetico del 70%. Il consumo energetico di ciascun dispositivo può essere misurato e il consumo medio può essere ridotto in modo attivo. Un'organizzazione con, ad esempio, 12 punti di accesso WLAN in funzione 24 ore al giorno potrebbe diminuire l'utilizzo di questi punti di accesso a 10 ore alla settimana e realizzare risparmi associati sui costi energetici annuali.
Infine la gestione della potenza remota consente inoltre il monitoraggio basato su Web a scopi di manutenzione. I punti di accesso WLAN basati sul campo malfunzionanti possono essere reimpostati in remoto, eliminando la necessità di una chiamata costosa all'assistenza. Quando il midspan è integrato con un sistema UPS, la funzionalità di accensione/spegnimento remota consente inoltre ai punti di accesso a bassa priorità di essere scollegati durante i guasti di alimentazione.
Conclusione
Considerati le funzionalità e i requisiti in evoluzione delle tecnologie Wi-Fi di nuova generazione, il corso di azione più prudente consiste nello stabilire un'infrastruttura di alimentazione facilmente scalabile in base all'erogazione di alimentazione superiore, un numero maggiore di punti di accesso WLAN e tipi diversi della tecnologia dei punti di accesso WLAN, con la massima flessibilità possibile di posizionare i punti di accesso dove sono più necessari e dove vi è il numero minore di indebolimenti del segnale. Allo stesso tempo
più densa è la proliferazione dei punti di accesso, più è importante disporre di funzionalità di gestione della potenza a livello di rete, compresa l'opzione di aumentare o ridurre la potenza dei punti di accesso in base alle esigenze ed eseguire operazioni di manutenzione remota. I midspan forniscono tutti questi vantaggi migliorando la scalabilità e gli investimenti nell'infrastruttura di rete a prova di futuro.