Perangkat generasi berikutnya menghadirkan kemampuan PoE yang ditingkatkan untuk perangkat IoT

Teknologi 5G generasi berikutnya yang menawarkan konektivitas internet seluler canggih dengan kecepatan lebih cepat menciptakan peluang bisnis baru dengan mengaktifkan berbagai aplikasi IoT dan Big Data. Aplikasi ini mendorong permintaan yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk menghubungkan jenis perangkat bertenaga (PD) tambahan ke jaringan Ethernet termasuk kamera pengintai IP, titik akses 802.11ac dan 802.11ax, luminer LED, sel kecil 5G, dan peralatan IoT lainnya. Teknologi Power-over-Ethernet (PoE) menawarkan banyak keuntungan untuk memberi daya pada perangkat ini dalam penerapan 5G dan IEEE ^® terbaru Standar 802.3bt memungkinkan hal ini dengan mendorong batas daya Power Sourcing Equipment (PSE) dan Powered Devices (PDs) masing-masing menjadi 90W dan 71.3W.

Tantangannya adalah bagaimana menerapkan PD yang mendukung teknologi PoE generasi terbaru ini sehingga mereka dapat bekerja bersama pra-IEEE ^® yang sudah ada. 802.3bt 2-pasangan dan 4-pasangan PD yang mendukung spesifikasi Universal PoE (UPOE) dan Power-over-HDBaseT (POH) pra-standar sebelumnya. Industri kini telah menjembatani kesenjangan interoperabilitas ini, memastikan bahwa IEEE pra-standar dan baru ^® PD yang sesuai dengan 802.3bt-2018 dapat berbagi infrastruktur Ethernet yang sama tanpa memerlukan perubahan pada sakelar atau kabel yang ada.

Jalan Menuju IEEE 802.3bt

Sejak ratifikasi standar PoE pertama pada tahun 2003, penggunaan PoE telah meningkat secara dramatis dan membuat kemajuan dalam aplikasi baru. PoE memberikan manfaat besar dalam kaitannya dengan kemudahan pemasangan, menghemat biaya CAPEX dan OPEX, serta menyediakan standar daya terpadu dan aman untuk penggunaan di seluruh dunia.

Faktor pembatas utama yang mempengaruhi penggunaan PoE dalam aplikasi baru adalah jumlah daya yang tersedia. Sementara 15.4W pada sumber daya cukup untuk sebagian besar telepon IP dan titik akses 802.11a/b/g, itu tidak cukup untuk telepon video IP, kamera IP 802.11n, dan pan-tilt-zoom (PTZ). Untuk alasan ini, Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) merilis IEEE 802.3at-in 2009, menetapkan 30W pada sumber PoE.

Saat ini ada permintaan daya yang lebih tinggi untuk mendukung perangkat tambahan yang terhubung ke jaringan Ethernet, seperti kamera keamanan PTZ, kios, terminal POS, thin client, titik akses 802.11ac dan 802.11ax, sel kecil, dan lampu LED yang terhubung, semuanya yang bisa mendapatkan keuntungan dari PoE. Untuk memenuhi permintaan ini, standar IEEE 802.3bt yang baru meningkatkan daya PoE maksimum yang tersedia terutama dengan memanfaatkan keempat pasang kabel terstruktur. IEEE 802.3bt memperluas informasi klasifikasi daya yang dipertukarkan selama negosiasi awal untuk memungkinkan kemampuan manajemen daya yang berarti, memungkinkan dukungan beberapa kelas PoE, sementara juga kompatibel ke belakang. Penyempurnaan ini mengatasi tantangan daya yang lebih tinggi dan sistem pengiriman PoE yang lebih efisien.

Kegiatan Call for Interest (CFI) IEEE 802.3bt dimulai pada awal 2013, dan ratifikasi standar dilakukan pada September 2018. Standar baru menjawab kebutuhan pasar yang ada dan dianggap sebagai katalis utama pertumbuhan pasar PoE karena memfasilitasi ekspansi kasus penggunaan PoE dengan mendorong batas daya PSE dan PD masing-masing menjadi 90W dan 71.3W.

Namun, sebelum inisiatif IEEE 802.3bt ini, ada upaya paralel untuk meningkatkan pengiriman daya ke PD. Ini dimulai dengan standar PoE IEEE 802.3af-2003 yang menyediakan daya output hingga 15.4W untuk setiap perangkat melalui dua pasang kabel Kategori 5e (Cat5e). Standar IEEE 802.3at-2009, juga dikenal sebagai PoE+, memperkenalkan PSE/PD “Tipe 2” yang mampu mendukung daya keluaran 30W dan daya beban 25,5W. Yang terakhir ini terutama merupakan perpanjangan dari standar pertama. Selanjutnya, HDBaseT Alliance menstandarisasi protokol HDBaseT, yang memungkinkan perluasan tautan HDMI hingga 100m melalui kabel Cat5e atau yang lebih baik. Pada tahun 2011, HDBaseT Alliance menciptakan standar Power over HDBaseT (PoH) yang memperluas daya maksimum yang dapat disalurkan hingga 95W melalui empat pasang.

Tabel 1 berikut merangkum standar pra-IEEE 802.3bt:

Tabel 1:Kemampuan daya yang diperluas memungkinkan daya input PD mencapai hingga 95W jika panjang saluran diketahui.

IEEE 802.3bt menambahkan sejumlah kemampuan. Selain memperkenalkan PSE/PD Tipe 3 dan Tipe 4 dan bekerja lebih dari empat pasang, ini juga mendukung konstruksi PD tanda tangan tunggal dan ganda dan menambahkan kelas 5 hingga 8 sebagai bagian dari proses identifikasi timbal balik yang ditingkatkan. Fungsionalitas kelas otomatis ditambahkan, dan kemampuan daya telah diperpanjang selama panjang saluran diketahui. Terakhir, ini mencakup dukungan daya siaga rendah dan mendukung 10G-BASE-T dengan PoE. Tabel 2 di bawah ini menunjukkan kemampuan PoE yang tersedia setelah ratifikasi standar IEEE 802.3bt.

Tabel 2:Kemampuan daya yang diperluas memungkinkan daya input PD mencapai hingga 60W untuk Tipe 3 dan hingga 90W untuk Tipe 4 jika panjang saluran diketahui.

Salah satu tujuan standar IEEE 802.3bt adalah untuk memenuhi persyaratan sumber daya terbatas dan Keselamatan Tegangan Ekstra Rendah (SELV) sebagaimana didefinisikan dalam ISO/IEC 60950. Namun, kepatuhan ini berarti bahwa daya tidak boleh melebihi 100W per port. Terlepas dari batas daya ini, 100W per port masih cukup untuk aplikasi yang sebelumnya tidak didukung di bawah standar IEEE sebelumnya, sehingga memperluas jumlah potensi penyebaran port PoE.

Memastikan Interoperabilitas

Spesifikasi IEEE 802.3bt memastikan bahwa sistem IEEE 802.3bt akan bekerja secara otomatis dengan perangkat Tipe 1 dan Tipe 2 yang lama, selama PSE mampu (dalam hal daya) mendukung PD dan keduanya memenuhi standar. Jika PD memerlukan daya yang lebih tinggi (IEEE 802.3bt PD) dan PSE tidak dapat mendukungnya (IEEE 802.3af/di PSE), PD akan tetap mati atau akan menyala dan hanya menggunakan daya yang tersedia dari PSE.

Salah satu contoh solusi pertama yang menghadirkan interoperabilitas ini adalah chipset PSE dari Microchip yang memungkinkan sakelar pra-standar untuk beroperasi dengan produk baru yang sesuai dengan IEEE 802.3bt-2018. Chipset tersebut mengikuti chipset PSE sebelumnya dari Microchip untuk menerapkan standar daya empat pasang PoH yang diadopsi secara luas untuk 95 W PD dan juga merupakan inti dari penawaran injektor dan midspan PoE yang sesuai dengan IEEE 802.3bt-2018 yang menjembatani kesenjangan interoperabilitas untuk pengguna.

Injektor dan midspans PoE yang sesuai dengan IEEE 802.3bt-2018 dipasang di antara PD dan sakelar yang ada, memungkinkan pengguna untuk memberi daya pada kombinasi apa pun dari PD pra-standar dan yang sesuai dengan IEEE 802.3bt-2018. Ketersediaan opsi port tunggal dan multi-port memungkinkan sakelar baru yang sesuai dengan IEEE 802.3bt untuk memberi daya pada PD pra-standar.

Untuk pengembang sistem, chipset PoE IEEE 802.3af/at/bt memberikan skalabilitas untuk menggabungkan, ke dalam desain papan tunggal, sistem dua dan empat pasang yang diperlukan untuk mendukung PoE pra-standar dan IEEE 802.3bt-2018. . Chipset ini harus mampu menyeimbangkan pembuangan panas secara merata di seluruh sistem, dan harus mencakup semua fungsi pengelola dan pengontrol yang diperlukan untuk membangun peralatan PSE yang dapat menyediakan daya 90 hingga 99,9 watt per port sambil mendukung hingga 48 port untuk IEEE 802.3bt Tipe 3 (Kelas 1-6) dan Tipe 4 (Kelas 7-8) aplikasi. Pertimbangan tambahan adalah kemampuan sistem berdasarkan chipset ini untuk ditingkatkan dari standar sebelumnya ke IEEE 802.3bt melalui pembaruan perangkat lunak tanpa perubahan perangkat keras.

Satu kekhawatiran terakhir bagi pengembang adalah apakah mereka dapat melindungi PD dari koneksi polaritas terbalik dan memotong ruang daya dan biaya pengiriman daya IEEE 802.3bt Tipe 4 Kelas 8. Ini juga telah diselesaikan dengan solusi IEEE 802.3bt terbaru, melalui ketersediaan perangkat penyearah jembatan penuh yang digunakan pada sisi daya koneksi PoE.

Standar IEEE 802.3bt yang baru memungkinkan pengiriman 90W melalui empat pasang kabel Cat5e ke atas. Level PoE ini diharapkan menjadi level maksimum yang ditentukan, karena level yang lebih tinggi mungkin tidak aman untuk pemasangan kabel dan konektor yang ada di infrastruktur saat ini. Standar ini akan menggantikan semua solusi pra-standar yang ada saat ini yang menghasilkan 60W/75W/95W, seperti UPOE atau 4PPoE. Sistem PoE dan pemasok perangkat menyediakan peta jalan ke depan untuk menerapkan standar baru ini sambil juga mendukung implementasi pra-standar sebelumnya termasuk yang mendukung spesifikasi UPOE dan POH. Diimplementasikan dengan benar, IEEE pra-standar dan baru ^® PD yang sesuai dengan 802.3bt-2018 dapat berbagi infrastruktur Ethernet yang sama tanpa memerlukan perubahan pada sakelar atau kabel yang ada.