次世代PoEがIoTを駆動：5G時代に向けた90W給電

5Gの到来はより高速なモバイル接続をもたらし、IoTとビッグデータアプリケーションの急増を解き放ちます。これらの革新は、IPカメラ、802.11ac/ax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、拡大し続ける給電デバイス向けのEthernet接続を要求します。Power-over-Ethernet（PoE）が理想的なソリューションであり、新しいIEEE 802.3bt標準がPower-Sourcing Equipment（PSE）で90W、Powered Devices（PD）で71.3Wまで上限を引き上げます。

IEEE 802.3btをサポートする次世代PDを、レガシーの2ペアおよび4ペアデバイスと共に展開することは長年の課題でした。業界は現在、この相互運用性ギャップを埋め、スイッチやケーブルを変更せずに、プリスタンダードと新しいIEEE 802.3bt-2018準拠PDの両方が同じEthernetインフラストラクチャを共有できるようにしました。

IEEE 802.3btへの道のり

2003年に最初のPoE標準が批准されて以来、PoE採用は急増し、新しいアプリケーションを推進し、大幅なCAPEXとOPEX削減をもたらしました。PoEは、設置をシンプルにしコストを削減する統一的、安全、世界標準の電源ソリューションを提供します。

初期PoEの主な制限は利用可能な電力でした。ソースからの15.4WはIP電話とレガシー802.11a/b/gアクセスポイントには十分でしたが、IPビデオ電話、802.11n、PTZ IPカメラには不足していました。2009年、IEEEは802.3atをリリースし、ソース出力を30Wに引き上げました。

今日、PTZセキュリティカメラ、キオスク、POS端末、シンクライント、802.11ac/axアクセスポイント、5Gスモールセル、LED照明など、より高電力なデバイスがさらに多くの電力を必要としています。IEEE 802.3btは、Cat5e配線のすべての4ペアを利用し、電力分類を拡張し、複数のPoEクラスを可能にし、完全な後方互換性を維持することでこの需要に応えます。

IEEE 802.3btのCall for Interestは2013年初頭に始まり、標準は2018年9月に批准されました。PSEとPDの上限をそれぞれ90Wと71.3Wに拡張し、PoE市場成長の触媒として機能します。

IEEE 802.3bt以前にも、いくつかのイニシアチブが電力限界を押し上げました：IEEE 802.3af（2003）が2ペアで最大15.4Wを供給；IEEE 802.3at（2009）がType 2デバイスで30Wを導入；HDBaseTアライアンスがCat5e経由で100mまでHDMIを標準化；PoH（2011）が4ペアで最大95Wまで拡張。

表1: チャネル長が既知の場合、PD入力電力は最大95Wに到達可能

IEEE 802.3btはType 3とType 4のPSE/PDを導入し、すべての4ペアで動作し、シングルおよびデュアルシグネチャ構成をサポートし、電力クラス範囲を5〜8に拡張します。また、自動クラス検出、既知チャネル長ベースの電力拡張、低スタンバイ電力、10G-BASE-T PoEをサポートします。

表2: チャネル長既知の場合、Type 3で最大60W、Type 4で最大90WまでPD入力電力が到達可能

IEEE 802.3btはISO/IEC 60950のSafety Extra Low Voltage（SELV）限界にも準拠し、ポートあたり電力を100Wで上限設定します。この上限でも、以前はサポートされていなかったすべてのアプリケーションをカバーし、PoE展開の可能性を大幅に拡大します。

相互運用性の確保

IEEE 802.3bt仕様は、PSEが必要な電力を供給できる限り、レガシーType 1とType 2デバイスとのシームレスな動作を保証します。より高電力のIEEE 802.3bt PDが低電力PSEに接続された場合、デバイスは単純にオフのままか、利用可能な電力のみを消費します。

代表的な例はMicrochipのPSEチップセットで、プリスタンダードスイッチが新しいIEEE 802.3bt-2018製品と相互運用可能になります。同じチップセットがPoH 4ペア95Wソリューションと、互換性ギャップを埋めるPoEインジェクター/ミッドスパンを支えています。

IEEE 802.3bt準拠インジェクターやミッドスパンをスイッチとPDの間に設置することで、ユーザーはレガシーと新デバイスのあらゆる組み合わせに給電できます。シングルおよびマルチポートオプションにより、新しいスイッチがプリスタンダードPDにも給電可能になります。

システム設計者向けには、IEEE 802.3af/at/btをサポートするPoEチップセットが、単一ボード上で拡張可能な2ペアおよび4ペアソリューションを提供します。バランスの取れた熱放散管理、完全なマネージャーとコントローラー機能、ポートあたり最大99.9W供給、Type 3（クラス1-6）とType 4（クラス7-8）で最大48ポートサポートが必要です。重要なのは、これらのプラットフォームがソフトウェア経由でIEEE 802.3btへアップグレード可能で、ハードウェア変更を回避できることです。

逆極性保護、電力遮断安全性、Type 4クラス8電力供給コストといった懸念は、PoE接続の受電側にあるフルブリッジ整流デバイスで対処されます。

IEEE 802.3btはCat5eの4ペアで90Wを供給します——より高い出力は既存のケーブルとコネクタを危険にさらすため、これが定義される最大レベルと予想されます。すべてのプリスタンダードソリューション（60W、75W、95W）を置き換え、以前の実装と共存します。適切な展開により、プリスタンダードとIEEE 802.3bt準拠PDの両方が、スイッチやケーブルを変更せずに同じEthernetインフラストラクチャを共有できます。