新的IEEE 802.3bt標準如何為5G部署中的設備供電提供優勢

2020-11-19 電子發燒友

新的IEEE 802.3bt標準如何為5G部署中的設備供電提供優勢

EEWORLD 發表於 2020-01-23 17:40:00

下一代5G技術通過提供多種物聯網（IoT）和大數據應用程式，以更快的速度提供先進的移動網際網路連接，創造了新的商機。新興的應用推動了有源設備（PD）連接到乙太網的需求，這些設備包括IP監控攝像頭，802.11ac和802.11ax接入點，LED照明器，5G小型蜂窩以及其他IoT設備。乙太網供電（PoE）技術為在5G部署中為這些設備供電提供了眾多優勢，最新的IEEE 802.3bt標準通過推動供電設備（PSE）更大功率來實現這一目標，將分別達到90 W和71.3W。

目前最新一代POE面臨的挑戰是如何部署以便它們能夠與現有的IEEE 802.3bt之前的兩對和四對PD一起兼容工作，這些PD對支持更早的標準通用PoE（UPOE）和HDBaseT供電（PoH）。業界現在已經彌合了這種互操作性鴻溝，從而確保標準前和新的符合IEEE 802.3bt標準的產品可以共享相同的乙太網基礎架構，而無需更改現有的交換機或電纜。

IEEE 802.3bt之路

自2003年第一個PoE標準批准以來，PoE的使用已急劇增加，並已進入新的應用程式。PoE在簡化安裝，節省資本支出和運營成本以及為全球使用提供統一和安全的電源標準方面提供了巨大的好處。

在新應用中影響PoE使用的主要限制因素是可用功率。雖然15.4 W的電源足以滿足大多數IP電話和802.11a/b/g接入點的要求，但不足以支持IP視頻電話，802.11n和全景雲臺（PTZ）IP攝像機。因此，（IEEE）在2009年發布了IEEE 802.3at，在PoE電源上指定了30W。

如今，要求更高的功率來支持連接到乙太網網絡的其他設備，例如PTZ安全攝像機，信息亭，POS終端，瘦客戶端，802.11ac和802.11ax接入點，小型蜂窩以及連接的LED照明，所有這些都可以從PoE中受益。為了滿足這一需求，新的IEEE 802.3bt標準主要通過利用所有四對結構化布線來增加可用的最大PoE功率。IEEE 802.3bt擴展了初始交換功率分類信息，以提供更多的功率管理功能，支持多個PoE類，同時還向後兼容。這些增強功能解決了更高功率和更高效的PoE交付系統的挑戰。

IEEE 802.3bt徵集權益（CFI）活動於2013年初開始，並於2018年9月批准了該標準。新標準滿足了現有的市場需求，並被視為PoE市場增長的主要催化劑，因為它促進了PoE市場的發展。通過將PSE和PD的功率限制分別推至90 W和71.3 W來擴展PoE的應用範圍。

但是，在此IEEE 802.3bt倡議之前，曾有過其他方法來增加向PD的功率傳輸。它始於IEEE 802.3af-2003 PoE標準，該標準通過兩對5e類（Cat5e）電纜為每個設備提供高達15.4 W的輸出功率。IEEE 802.3at-2009標準（也稱為PoE +）引入了「 Type 2」 PSE/PD，能夠支持30W輸出功率和25.5W負載功率。後者主要是對第一標準的擴展。HDBaseT聯盟也對HDBaseT協議進行了標準化，該協議允許通過Cat5e或更好的電纜將HDMI連結擴展到100 m。2011年，HDBaseT聯盟創建了PoH標準，該標準將四對電纜的最大輸出功率擴展到95W。

表1總結了IEEE 802.3bt之前的標準。

表1：擴展的功率功能可使PD輸入功率達到95W。

IEEE 802.3bt增加了許多功能。除了引入類型3和類型4 PSE/PD並在四對上工作之外，它還支持單籤名和雙籤名PD結構，並在改進的相互識別過程中添加了5至8類。只要知道通道長度，就可以添加自動類功能，並且可以擴展電源功能。最後，它包括低待機功耗支持，並支持帶有PoE的10G-BASE-T。表2顯示了IEEE 802.3bt標準可用的PoE功能。

表2：擴展的功率功能允許PD輸入功率對於類型3高達60 W，對於類型4高達90 W（如果已知通道長度）。

IEEE 802.3bt標準的目標之一是符合ISO / IEC 60950中定義的受限電源和安全超低電壓（SELV）要求。合規性意味著每個埠的功率不能超過100 W。儘管有此功率上限，但100 W已經足以支撐此前IEEE標準下無法滿足的應用，從而擴大了PoE部署的潛在規模。

確保互操作性

IEEE 802.3bt規範可確保IEEE 802.3bt系統將自動與舊式1型和2型設備一起使用，只要PSE有能力（就功率而言）支持PD，並且兩者均符合標準。如果PD需要更高的功率（IEEE 802.3bt PD）而PSE無法支持它（IEEE 802.3af / at PSE），則PD將保持關閉狀態，或者將打開並僅消耗PSE可用的功率。

提供這種互操作性的解決方案的第一個例子是Microchip的PSE晶片組，它使標準交換機能夠支持IEEE 802.3bt-2018的產品互操作。該晶片組是Microchip早期的PSE晶片組的基礎，用於實施廣泛採用的針對95W PD的PoH四對電源標準，並且是IEEE 802.3bt-2018兼容PoE注入器和中跨產品的核心，可通過橋接解決互操作性用戶的差距。

PD和現有交換機之間安裝了符合IEEE 802.3bt-2018標準的PoE注入器和中跨設備，使用戶能夠為預標準和IEEE 802.3bt-2018兼容的PD的任意組合供電。單埠和多埠選件的可用性使符合IEEE 802.3bt的新交換機能夠為預標準PD供電。

對於系統開發人員而言，IEEE 802.3af/at/bt PoE晶片組提供了可擴展性，可將支持預標準和IEEE 802.3bt-2018兼容PoE所需的兩對和四對系統整合到單板設計中。這些晶片組必須能夠平衡整個系統的散熱，並應具備構建PSE設備所需的所有管理器和控制器功能，這些設備可以為每個埠提供90 W至99.9 W的功率，同時最多支持48個IEEE 802.3bt Type 3埠（1–6類）和4類（7–8類）應用程式。另一個需要考慮的因素是，基於這些晶片組的系統可以通過軟體更新從較早的標準升級到IEEE 802.3bt，而無需更改硬體。

開發人員需要考慮的最後一個問題是，他們是否可以保護PD免受反極性連接的影響，並減少電源空間以及提供IEEE 802.3bt Type 4 Class 8電源的成本。通過提供用於PoE連接的供電側的全橋整流器設備，最新的IEEE 802.3bt解決方案也解決了這一問題。

新的IEEE 802.3bt標準可通過四對以上Cat5e電纜提供90 W的功率。預計該PoE級別是已定義的最大級別，因為更高的級別對於當今基礎架構中部署的現有電纜和連接器可能並不安全。該標準將取代目前提供60 W / 75 W / 95 W的所有現有標準解決方案，例如UPOE或4PPoE。PoE系統和設備供應商正在提供實施這些新標準的路線圖，同時還支持早期的標準前實施，包括那些支持UPOE和POH規範的實施。正確實施的，符合標準的，符合IEEE 802.3bt-2018標準的新PD可以共享相同的乙太網基礎架構，而無需更改現有的交換機或電纜。

責任編輯：gt

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