次世代デバイスは、IoTデバイスに拡張されたPoE機能をもたらします

より高速な高度なモバイルインターネット接続を提供する次世代5Gテクノロジーは、さまざまなIoTおよびビッグデータアプリケーションを可能にすることにより、新しいビジネスチャンスを生み出します。これらのアプリケーションは、IP監視カメラ、802.11acおよび802.11axアクセスポイント、LED照明器具、5Gスモールセル、その他のIoTアプライアンスなどのイーサネットネットワークに追加のタイプの受電装置（PD）を接続するという前例のない需要を推進しています。 Power-over-Ethernet（PoE）テクノロジーは、5G展開および最新のIEEE ^® でこれらのデバイスに電力を供給するための多くの利点を提供します。 802.3bt規格は、Power Sourcing Equipment（PSE）とPowered Devices（PD）の電力制限をそれぞれ90Wと71.3Wに押し上げることで、これを可能にします。

課題は、この最新世代のPoEテクノロジーをサポートするPDを展開して、既存のIEEE ^® 以前と連携できるようにする方法です。 802.3bt 2ペアおよび4ペアのPDは、以前の先行標準のユニバーサルPoE（UPOE）およびPower-over-HDBaseT（POH）仕様をサポートします。業界は現在、この相互運用性のギャップを埋め、先行標準と新しいIEEE ^® の両方を保証しています。 802.3bt-2018準拠のPDは、既存のスイッチやケーブルを変更することなく、同じイーサネットインフラストラクチャを共有できます。

IEEE802.3btへの道

2003年に最初のPoE規格が承認されて以来、PoEの使用は劇的に増加し、新しいアプリケーションに前進しました。 PoEは、設置の容易さに関して大きなメリットを提供し、CAPEXとOPEXのコストを節約し、世界中で使用できる統一された安全な電力標準を提供します。

新しいアプリケーションでのPoEの使用に影響を与える主な制限要因は、利用可能な電力の量です。ほとんどのIP電話と802.11a / b / gアクセスポイントには電源で15.4Wで十分ですが、IPビデオ電話、802.11n、およびパンチルトズーム（PTZ）IPカメラには十分ではありません。このため、米国電気電子学会（IEEE）は2009年にIEEE 802.3atをリリースし、PoEソースで30Wを指定しました。

今日、イーサネットネットワークに接続された追加のデバイス（PTZセキュリティカメラ、キオスク、POS端末、シンクライアント、802.11acおよび802.11axアクセスポイント、スモールセル、接続されたLED照明など）をサポートするために、さらに高い電力が求められています。そのうちPoEの恩恵を受けることができます。この需要を満たすために、新しいIEEE 802.3bt規格は、主に4対の構造化配線すべてを利用することにより、利用可能な最大PoE電力を増やしています。 IEEE 802.3btは、初期ネゴシエーション中に交換される電力分類情報を拡張して、意味のある電力管理機能を可能にし、複数のPoEクラスのサポートを可能にすると同時に、下位互換性を備えています。これらの拡張機能は、より高電力でより効率的なPoE配信システムの課題を解決します。

IEEE 802.3bt Call for Interest（CFI）活動は、2013年の初めに開始され、規格の承認は2018年9月に行われました。新しい規格は、既存の市場ニーズに対応し、拡大を促進するため、PoE市場の成長の主要な触媒と見なされます。 PSEとPDの電力制限をそれぞれ90Wと71.3Wにプッシュすることにより、PoEのユースケースを削減します。

ただし、このIEEE 802.3btイニシアチブの前は、PDへの電力供給を増やすための並行した取り組みがありました。それは、カテゴリ5e（Cat5e）ケーブルの2つのペアを介して各デバイスに最大15.4Wの出力電力を提供するIEEE 802.3af-2003PoE規格から始まりました。 IEEE 802.3at-2009規格は、PoE +とも呼ばれ、30Wの出力電力と25.5Wの負荷電力をサポートできる「タイプ2」PSE / PDを導入しました。後者は主に最初の標準の拡張です。次に、HDBaseT AllianceはHDBaseTプロトコルを標準化しました。これにより、HDMIリンクをCat5e以上のケーブルで最大100mまで延長できます。 2011年、HDBaseT Allianceは、4ペアで最大電力供給量を95Wに拡張するPower over HDBaseT（PoH）標準を作成しました。

次の表1は、IEEE802.3btより前の規格をまとめたものです。

表1：拡張電力機能により、チャネル長がわかっている場合、PD入力電力は最大95Wに達することができます。

IEEE 802.3btは、多くの機能を追加します。タイプ3およびタイプ4のPSE / PDを導入し、4ペアで動作することに加えて、シングルシグニチャとデュアルシグニチャの両方のPD構造をサポートし、改善された相互識別プロセスの一部としてクラス5から8を追加します。自動クラス機能が追加され、チャネル長がわかっている限り、電力機能が拡張されました。最後に、低待機電力のサポートが含まれ、PoEを備えた10G-BASE-Tをサポートします。以下の表2は、IEEE802.3bt規格の承認時に利用可能になったPoE機能を示しています。

表2：拡張電力機能により、PD入力電力はタイプ3で最大60W、チャネル長がわかっている場合はタイプ4で最大90Wに達することができます。

IEEE 802.3bt規格の目的の1つは、ISO / IEC 60950で定義されている制限された電源および安全超低電圧（SELV）要件に準拠することです。ただし、この準拠は、電力がポートあたり100Wを超えてはならないことを意味します。この電力の上限にもかかわらず、以前のIEEE標準ではサポートされていなかったアプリケーションには、ポートあたり100 Wで十分であり、PoEポートの展開の潜在的な数が増えます。

相互運用性の確保

IEEE 802.3bt仕様は、PSEがPDをサポートでき（電力に関して）、両方が標準に準拠している限り、IEEE802.3btシステムがレガシータイプ1およびタイプ2デバイスで自動的に動作することを保証します。 PDがより高い電力を必要とし（IEEE 802.3bt PD）、PSEがそれをサポートできない場合（IEEE 802.3af / at PSE）、PDはオフのままになるか、オンになり、PSEから利用可能な電力のみを消費します。

この相互運用性を実現するソリューションの最初の例の1つは、Microchip社のPSEチップセットであり、これにより、先行標準スイッチが新しいIEEE802.3bt-2018準拠製品と相互運用できるようになります。このチップセットは、95 WPDに広く採用されているPoH4ペア電力規格を実装するためのMicrochipの以前のPSEチップセットに続き、相互運用性のギャップを埋めるIEEE802.3bt-2018準拠のPoEインジェクターとミッドスパンの提供の中心でもあります。ユーザー向け。

IEEE 802.3bt-2018準拠のPoEインジェクターとミッドスパンは、PDと既存のスイッチの間にインストールされ、ユーザーが先行標準とIEEE802.3bt-2018準拠のPDの任意の組み合わせに電力を供給できるようにします。シングルポートおよびマルチポートオプションが利用できるため、新しいIEEE802.3bt準拠のスイッチで先行標準のPDに電力を供給できます。

システム開発者向けに、IEEE 802.3af / at / bt PoEチップセットは、先行標準およびIEEE802.3bt-2018準拠のPoEをサポートするために必要な2ペアおよび4ペアのシステムをシングルボード設計に組み込むためのスケーラビリティを提供します。 。これらのチップセットは、システム全体で熱放散のバランスをとることができなければならず、IEEE 802.3btタイプ3で最大48ポートをサポートしながら、ポートあたり90〜99.9ワットの電力を供給できるPSE機器を構築するために必要なすべてのマネージャーおよびコントローラー機能を備えている必要があります。 （クラス1〜6）およびタイプ4（クラス7〜8）アプリケーション。追加の考慮事項は、これらのチップセットに基づくシステムを、ハードウェアを変更せずにソフトウェアアップデートを介して以前の標準からIEEE802.3btにアップグレードできることです。

開発者にとっての最後の懸念は、逆極性接続からPDを保護し、電力スペースを削減できるかどうか、およびIEEE802.3btタイプ4クラス8電力を提供するコストです。これも、PoE接続の電源側で使用されるフルブリッジ整流器デバイスの可用性を通じて、最新のIEEE802.3btソリューションで解決されました。

新しいIEEE802.3bt規格により、4ペア以上のCat5eケーブルで90Wを供給できます。このPoEレベルは、定義された最大レベルであると予想されます。これは、今日のインフラストラクチャに導入されている既存のケーブルおよびコネクタにとって、より高いレベルは安全ではない可能性があるためです。この標準は、UPOEや4PPoEなど、現在60W / 75W / 95Wを提供する既存のすべての先行標準ソリューションに取って代わります。 PoEシステムおよびデバイスのサプライヤは、これらの新しい標準を実装するためのロードマップを提供すると同時に、UPOEおよびPOH仕様をサポートするものを含む以前の標準化前の実装もサポートしています。適切に実装された、先行標準の新しいIEEE ^® 802.3bt-2018準拠のPDは、既存のスイッチやケーブルを変更することなく、同じイーサネットインフラストラクチャを共有できます。