Bagaimana PoE Generasi Berikutnya Mendayai IoT: Pengiriman 90 W untuk 5G dan Selanjutnya

Kedatangan 5G menghadirkan konektivitas seluler yang lebih cepat, membuka lonjakan aplikasi IoT dan Big Data. Inovasi ini menuntut konektivitas Ethernet untuk berbagai macam perangkat yang diberi daya—kamera IP, access point 802.11ac/ax, lampu LED, sel kecil 5G, dan alat IoT lainnya. Power-over-Ethernet (PoE) adalah solusi ideal, dan standar IEEE 802.3bt baru meningkatkan batas ke 90 W untuk Power-Sourcing Equipment (PSE) dan 71,3 W untuk Powered Devices (PD).

Penerapan PD generasi berikutnya yang mendukung IEEE 802.3bt bersama dengan perangkat 2-pair dan 4-pair lama telah lama menjadi tantangan. Industri kini telah menjembatani kesenjangan interoperabilitas itu, memungkinkan PD pre-standar dan IEEE 802.3bt-2018 yang kompatibel untuk berbagi infrastruktur Ethernet yang sama tanpa mengubah switch atau kabel.

Jalan Menuju IEEE 802.3bt

Sejahtera ratifikasi standar PoE pertama pada 2003, adopsi PoE melonjak, mendorong aplikasi baru dan memberikan penghematan CAPEX dan OPEX yang signifikan. PoE menawarkan solusi daya yang terpadu, aman, dan standar global yang menyederhanakan instalasi dan mengurangi biaya.

Keterbatasan utama PoE awal adalah daya yang tersedia. Sementara 15,4 W dari sumber cukup untuk telepon IP dan access point 802.11a/b/g lama, itu kurang untuk telepon video IP, 802.11n, dan kamera IP PTZ. Pada 2009, IEEE merilis 802.3at, meningkatkan output sumber ke 30 W.

Saat ini, perangkat daya yang lebih tinggi—kamera keamanan PTZ, kiosk, terminal POS, thin client, access point 802.11ac/ax, sel kecil 5G, dan pencahayaan LED—memerlukan lebih banyak lagi. IEEE 802.3bt memenuhi permintaan ini dengan memanfaatkan semua empat pasang kabel Cat5e, memperluas klasifikasi daya, mengaktifkan beberapa kelas PoE, dan tetap sepenuhnya kompatibel mundur.

Call for Interest IEEE 802.3bt dimulai pada awal 2013, dan standar disahkan pada September 2018. Ia memperluas batas PSE dan PD ke 90 W dan 71,3 W, masing-masing, dan bertindak sebagai katalis untuk pertumbuhan pasar PoE.

Sebelum IEEE 802.3bt, beberapa inisiatif mendorong batas daya: IEEE 802.3af (2003) menyediakan hingga 15,4 W melalui dua pasang Cat5e; IEEE 802.3at (2009) memperkenalkan perangkat Type 2 yang mampu 30 W; Aliansi HDBaseT menstandarkan HDMI melalui Cat5e hingga 100 m; dan PoH (2011) memperluas daya maksimum ke 95 W melalui empat pasang.

Tabel 1: Kemampuan daya diperpanjang memungkinkan input daya PD mencapai hingga 95 W jika panjang channel diketahui.

IEEE 802.3bt memperkenalkan PSE/PD Type 3 dan Type 4, beroperasi melalui semua empat pasang, mendukung konstruksi single- dan dual-signature, dan memperluas rentang kelas daya ke 5–8. Ia juga menambahkan deteksi kelas otomatis, memperpanjang daya berdasarkan panjang channel yang diketahui, menyediakan daya standby rendah, dan mendukung PoE 10G-BASE-T.

Tabel 2: Kemampuan daya diperpanjang memungkinkan input daya PD mencapai hingga 60 W untuk Type 3 dan hingga 90 W untuk Type 4 jika panjang channel diketahui.

IEEE 802.3bt juga mematuhi batas Safety Extra Low Voltage (SELV) ISO/IEC 60950, membatasi daya pada 100 W per port. Batas atas ini masih mencakup semua aplikasi yang sebelumnya tidak didukung, sangat memperluas kemungkinan penerapan PoE.

Memastikan Interoperabilitas

Spesifikasi IEEE 802.3bt menjamin operasi mulus dengan perangkat Type 1 dan Type 2 lama, asalkan PSE dapat menyediakan daya yang diperlukan. Jika PD IEEE 802.3bt daya lebih tinggi dihubungkan ke PSE daya lebih rendah, perangkat akan tetap mati atau hanya menarik daya yang tersedia.

Contoh terdepan adalah chipset PSE Microchip, yang memungkinkan switch pre-standar untuk berinteroperabilitas dengan produk IEEE 802.3bt-2018 baru. Chipset yang sama mendasari solusi PoH 95 W empat pasang dan PoE injectors/midspans yang menjembatani kesenjangan kompatibilitas.

Pemasangan injectors atau midspans yang kompatibel IEEE 802.3bt antara switch dan PD memungkinkan pengguna untuk memindayai campuran perangkat lama dan baru. Opsi satu-port dan multi-port memungkinkan switch baru untuk menyediakan daya pada PD pre-standar juga.

Bagi desainer sistem, chipset PoE yang mendukung IEEE 802.3af/at/bt menyediakan solusi dua dan empat pasang yang scalable pada satu papan. Mereka harus mengelola dissipasi termal seimbang, mencakup fungsi manajer dan pengontrol penuh, menyediakan hingga 99,9 W per port, dan mendukung hingga 48 port untuk Type 3 (Kelas 1–6) dan Type 4 (Kelas 7–8). Penting, platform ini harus dapat ditingkatkan ke IEEE 802.3bt melalui perangkat lunak, menghindari perubahan hardware.

Kesalahan seperti perlindungan polaritas terbalik, keamanan pemutusan daya, dan biaya pengiriman daya Type 4 Kelas 8 diatasi oleh perangkat rectifier jembat full di sisi terdaya dari koneksi PoE.

IEEE 802.3bt menyampaikan 90 W melalui empat pasang Cat5e—yang diharapkan menjadi tingkat maksimum yang ditentukan, karena output lebih tinggi dapat membahayakan kabel dan konektor yang ada. Ia akan mengganti semua solusi pre-standar (60 W, 75 W, 95 W) dan akan coexist dengan implementasi sebelumnya. Penerapan yang tepat memastikan bahwa PD pre-standar dan IEEE 802.3bt-kompatibel berbagi infrastruktur Ethernet yang sama tanpa mengubah switch atau kabel.