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NOVEMBRE 2022 FIELDBUS & NETWORKS 34 Fieldbus & Networks Da PoE a PoDL Nel contesto dell’Ethernet per applicazioni azien- dali e industriali le due principali tecnologie di condivisione dati-potenza sono due: Power over Ethernet (PoE) e Power over Data Line (PoDL). Power over Ethernet, nelle sue diverse varianti compatibili con le LAN tradizionali, rende possibile alimentare dispositivi con potenze comprese tra una decina e un centinaio di Watt, su distanze che possono raggiungere il centinaio di metri. Le varie implementazioni di PoDL, che trovano incarnazione nello standard Single Pair Ethernet (SPE), coprono un intervallo di potenza che va da 0,5Wa 50W, su distanze comprese tra 15 m e 40 m (fino a 1.000 m per la variante 10Base T1 Long Range). L’accoppiata SPE+PoDL è particolarmente adatta ad applicazioni snelle e di bassa potenza, come reti di sensori e attuatori in ambito automotive e, più in generale, nel contesto dell’IoT (Internet of Things) e della sua estensione industriale. Più in generale, la possibilità di alimentare dispositivi dalla potenza di svariate decine di watt apre la strada a una mol- teplicità di scenari applicativi che includono illumi- nazione LED, videocamere motorizzate e riscaldate per esterni, sensori e piccoli attuatori per sistemi di controllo, domotica e building automation. Lo standard PoE (Tipo 1) è stato ratificato nel 2003 come Ieee 802.3af. Nella ‘alternativa A’, la ten- sione di alimentazione viene sovrapposta come se- gnale di modo comune utilizzando due doppini del cavo UTP Cat.3 o Cat.5 della connessione Ethernet tra i nodi della rete. Con una corrente massima di 350 mA e un limite di potenza erogabile al nodo alimentato di 12,95 W, questo è lo standard PoE di più bassa potenza. La variante PoE+ (Tipo 2), ra- tificata come Ieee 802.3at nel 2009, porta il livello fino a 25,5 W, mentre la più recente (2018) Ieee 802.3bt, nota come PoE++ o 4PPoE, utilizza tutti e 4 i doppini di un cavo Cat.5 o superiore, per ero- gare, utilizzando l’iniezione come segnale di modo comune alla presa centrale dei trasformatori Ether- net, fino a 51 W nella variante di Tipo 3 e fino a 71,3 W in quella di Tipo 4. Un sistema PoE minimale è costituito da due bloc- chi funzionali: un’apparecchiatura che eroga l’ali- mentazione (PSE - Power Sourcing Equipment) e uno o più dispositivi alimentati attraverso il cavo Ethernet (PD - Powered Device). L’alimentazione dei nodi può essere fornita direttamente da uno switch conforme allo standard, oppure può essere iniettata sul cavo da dispositivi che si frappongono tra uno switch tradizionale e il dispositivo alimen- tato. Il cavo Ethernet tradizionale contiene 4 doppini in- trecciati. In alcune varianti di PoE è possibile dedi- care i doppini non utilizzati alla sola alimentazione, ma la condizione più comune è la condivisione dei conduttori in un sistema ‘phantom power’. In que- sto caso, l’alimentazione viene iniettata come un segnale di modo comune sulla presa centrale dei trasformatori Ethernet, rendendolo di fatto invisi- bile al prelievo differenziale dei segnali che codi- ficano i dati. Il problema di Power over Ethernet è che richiede 2 coppie di doppini intrecciati per Fast Ethernet (100BaseT) o tutti i 4 doppini per Gigabit Ethernet. In Power over Data Line, essendoci un solo dop- pino, l’alimentazione viene sovrapposta diretta- mente al segnale dati, delegando a filtri capacitivi e induttivi il compito di separare i due. I filtri inte- ragiscono con il canale di comunicazione e com- portano un degrado delle prestazioni rispetto alla versione tradizionale di Ethernet, che si traduce in una riduzione delle lunghezze di tratta a pari velo- cità di trasmissione. Lo standard Ieee 803.bu , che definisce PoDL, è stato separato dagli standard che specificano le caratteristiche e il protocollo SPE 10Base-T1, 100Base-T1 e 1000Base-T1, così da renderlo indi- pendente e adattabile a future evoluzioni dell’E- thernet su singolo doppino. Lo standard Ieee 802.3bu prevede 10 classi di po- tenza, numerate tra 0 e 9, con le opzioni da 1 W, 3 W e 5 W al nodo terminale, associabili ad ali- mentatori stabilizzati e non da 12 V e 24 V, mentre le potenze estreme di 0,5 W e 10 W richiedono, rispettivamente, alimentatori da 12 V e 24 V. Le classi di potenza più alta, 30 W e 50 W, richiedono Power over Data Line (PoDL) permette di ridurre da 4 a 2 il numero di conduttori necessari per trasportare tanto il segnale dati, quanto l’alimentazione