Les appareils de nouvelle génération offrent une capacité PoE améliorée pour les appareils IoT

La technologie 5G de nouvelle génération offrant une connectivité Internet mobile avancée avec des vitesses plus rapides crée de nouvelles opportunités commerciales en permettant une variété d'applications IoT et Big Data. Ces applications génèrent une demande sans précédent pour connecter des types supplémentaires d'appareils alimentés (PD) aux réseaux Ethernet, notamment des caméras de surveillance IP, des points d'accès 802.11ac et 802.11ax, des luminaires LED, des petites cellules 5G et d'autres appareils IoT. La technologie Power-over-Ethernet (PoE) offre de nombreux avantages pour alimenter ces appareils dans les déploiements 5G et les derniers IEEE ^® La norme 802.3bt rend cela possible en poussant la limite de puissance de l'équipement d'alimentation électrique (PSE) et des appareils alimentés (PD) à 90 W et 71,3 W respectivement.

Le défi est de savoir comment déployer des PD prenant en charge cette dernière génération de technologie PoE afin qu'ils puissent fonctionner avec les pré-IEEE ^® existants. PD 802.3bt 2 paires et 4 paires qui prennent en charge les précédentes spécifications pré-standard Universal PoE (UPOE) et Power-over-HDBaseT (POH). L'industrie a maintenant comblé cette lacune d'interopérabilité, garantissant que les pré-normes et les nouveaux IEEE ^® Les PD conformes à la norme 802.3bt-2018 peuvent partager la même infrastructure Ethernet sans qu'il soit nécessaire de modifier les commutateurs ou le câblage existants.

La route vers IEEE 802.3bt

Depuis la ratification de la première norme PoE en 2003, l'utilisation du PoE a considérablement augmenté et a fait des progrès dans de nouvelles applications. PoE offre d'énormes avantages en termes de facilité d'installation, de réduction des coûts CAPEX et OPEX et de fourniture d'une norme d'alimentation unifiée et sûre pour une utilisation dans le monde entier.

Le principal facteur limitant affectant l'utilisation du PoE dans les nouvelles applications est la quantité d'énergie disponible. Alors que 15,4 W à la source d'alimentation sont suffisants pour la plupart des téléphones IP et des points d'accès 802.11a/b/g, ce n'est pas suffisant pour les vidéophones IP, 802.11n et les caméras IP pan-tilt-zoom (PTZ). Pour cette raison, l'Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) a publié IEEE 802.3at-en 2009, spécifiant 30 W à la source PoE.

Aujourd'hui, il existe une demande pour une puissance encore plus élevée pour prendre en charge des périphériques supplémentaires connectés au réseau Ethernet, tels que les caméras de sécurité PTZ, les kiosques, les terminaux de point de vente, les clients légers, les points d'accès 802.11ac et 802.11ax, les petites cellules et l'éclairage LED connecté, tous dont peuvent bénéficier du PoE. Pour répondre à cette demande, la nouvelle norme IEEE 802.3bt augmente la puissance PoE maximale disponible principalement en utilisant les quatre paires de câblage structuré. IEEE 802.3bt étend les informations de classification de l'alimentation échangées lors de la négociation initiale pour permettre une capacité de gestion de l'alimentation significative, permettant la prise en charge de plusieurs classes PoE, tout en étant également rétrocompatible. Ces améliorations résolvent le défi des systèmes de distribution PoE plus puissants et plus efficaces.

L'activité d'appel à participation IEEE 802.3bt (CFI) a commencé début 2013 et la ratification de la norme a eu lieu en septembre 2018. La nouvelle norme répond aux besoins existants du marché et est considérée comme un catalyseur majeur de la croissance du marché PoE car elle facilite l'expansion des cas d'utilisation de PoE en poussant la limite de puissance des PSE et des PD à 90 W et 71,3 W respectivement.

Avant cette initiative IEEE 802.3bt, cependant, des efforts parallèles ont été déployés pour augmenter la fourniture d'énergie aux PD. Tout a commencé avec la norme PoE IEEE 802.3af-2003 qui fournissait jusqu'à 15,4 W de puissance de sortie à chaque appareil sur deux paires de câbles de catégorie 5e (Cat5e). La norme IEEE 802.3at-2009, également connue sous le nom de PoE+, a introduit le PSE/PD « Type 2 » capable de prendre en charge une puissance de sortie de 30 W et une puissance de charge de 25,5 W. Ce dernier est principalement une extension du premier standard. Ensuite, l'Alliance HDBaseT a standardisé le protocole HDBaseT, qui permet d'étendre les liaisons HDMI jusqu'à 100 m sur des câbles Cat5e ou supérieurs. En 2011, l'Alliance HDBaseT a créé la norme Power over HDBaseT (PoH) qui étend la puissance maximale livrable à 95 W sur quatre paires.

Le tableau 1 suivant résume les normes pré-IEEE 802.3bt :

Tableau 1 :La capacité de puissance étendue permet à la puissance d'entrée du PD d'atteindre jusqu'à 95 W si la longueur du canal est connue.

IEEE 802.3bt ajoute un certain nombre de capacités. En plus d'introduire les PSE/PD de type 3 et de type 4 et de travailler sur quatre paires, il prend également en charge les constructions de PD à signature unique et double et ajoute les classes 5 à 8 dans le cadre d'un processus d'identification mutuelle amélioré. Une fonctionnalité de classe automatique est ajoutée et la capacité de puissance a été étendue tant que la longueur du canal est connue. Enfin, il prend en charge une faible consommation d'énergie en veille et prend en charge 10G-BASE-T avec PoE. Le tableau 2 ci-dessous montre les capacités PoE qui étaient disponibles lors de la ratification de la norme IEEE 802.3bt.

Tableau 2 :La capacité de puissance étendue permet à la puissance d'entrée du PD d'atteindre jusqu'à 60 W pour le type 3 et jusqu'à 90 W pour le type 4 si la longueur du canal est connue.

L'un des objectifs de la norme IEEE 802.3bt est de se conformer aux exigences de source d'alimentation limitée et de très basse tension de sécurité (SELV) telles que définies dans la norme ISO/IEC 60950. Cependant, cette conformité signifie que la puissance ne peut pas dépasser 100 W par port. Malgré ce plafond de puissance, 100 W par port sont toujours suffisants pour les applications auparavant non compatibles avec les normes IEEE précédentes, augmentant ainsi le nombre potentiel de déploiements de ports PoE.

Assurer l'interopérabilité

Les spécifications IEEE 802.3bt garantissent que le système IEEE 802.3bt fonctionnera automatiquement avec les périphériques hérités de type 1 et de type 2, tant que le PSE est capable (en termes de puissance) de prendre en charge le PD et que les deux sont conformes aux normes. Si le PD nécessite une puissance plus élevée (IEEE 802.3bt PD) et que le PSE ne peut pas le prendre en charge (IEEE 802.3af/at PSE), le PD restera soit éteint, soit il s'allumera et ne consommera que la puissance disponible du PSE.

L'un des premiers exemples de solutions offrant cette interopérabilité est un chipset PSE de Microchip qui permet aux commutateurs pré-standard d'interopérer avec les nouveaux produits conformes à la norme IEEE 802.3bt-2018. Le chipset fait suite à un chipset PSE antérieur de Microchip pour la mise en œuvre de la norme d'alimentation PoH à quatre paires largement adoptée pour les PD 95 W et est également au cœur d'une offre d'injecteurs PoE et d'injecteurs PoE conformes à la norme IEEE 802.3bt-2018 qui comblent l'écart d'interopérabilité. pour les utilisateurs.

Des injecteurs et des midspans PoE conformes à la norme IEEE 802.3bt-2018 sont installés entre les PD et un commutateur existant, permettant aux utilisateurs d'alimenter n'importe quelle combinaison de PD pré-standard et conformes à IEEE 802.3bt-2018. La disponibilité d'options à port unique et multiport permet aux nouveaux commutateurs conformes IEEE 802.3bt d'alimenter les PD pré-standard.

Pour les développeurs de systèmes, les chipsets PoE IEEE 802.3af/at/bt offrent l'évolutivité nécessaire pour incorporer, dans une conception de carte unique, les systèmes à deux et quatre paires nécessaires à la prise en charge du PoE pré-standard et conforme à la norme IEEE 802.3bt-2018. . Ces chipsets doivent être capables d'équilibrer la dissipation thermique de manière uniforme sur l'ensemble du système et doivent inclure toutes les fonctionnalités de gestion et de contrôleur requises pour la construction d'équipements PSE pouvant fournir 90 à 99,9 watts de puissance par port tout en prenant en charge jusqu'à 48 ports pour IEEE 802.3bt Type 3 (Classes 1-6) et applications de type 4 (Classes 7-8). Une considération supplémentaire est la possibilité pour les systèmes basés sur ces chipsets d'être mis à niveau à partir de normes antérieures vers IEEE 802.3bt via une mise à jour logicielle sans modification matérielle.

Une dernière préoccupation pour les développeurs est de savoir s'ils peuvent protéger les PD contre les connexions à polarité inversée et réduire l'espace d'alimentation et les coûts de fourniture d'une alimentation IEEE 802.3bt Type 4 Classe 8. Ce problème a également été résolu avec les dernières solutions IEEE 802.3bt, grâce à la disponibilité de dispositifs redresseurs à pont complet qui sont utilisés du côté alimenté de la connexion PoE.

La nouvelle norme IEEE 802.3bt permet de fournir 90 W sur quatre paires de câbles Cat5e et plus. Ce niveau PoE devrait être le niveau maximum défini, car des niveaux plus élevés peuvent ne pas être sûrs pour le câblage et les connecteurs existants déployés dans les infrastructures d'aujourd'hui. La norme remplacera toutes les solutions pré-standard existantes qui fournissent aujourd'hui 60W/75W/95W, telles que UPOE ou 4PPoE. Les fournisseurs de systèmes et d'appareils PoE fournissent une feuille de route pour la mise en œuvre de ces nouvelles normes tout en prenant également en charge les implémentations pré-normes antérieures, y compris celles prenant en charge les spécifications UPOE et POH. Mis en œuvre correctement, pré-standard et nouveau IEEE ^® Les PD conformes à la norme 802.3bt-2018 peuvent partager la même infrastructure Ethernet sans qu'il soit nécessaire de modifier les commutateurs ou le câblage existants.