Wie Next-Gen PoE IoT antreibt: 90 W Lieferung für 5G und darüber hinaus

Das Aufkommen von 5G liefert schnellere mobile Konnektivität und löst einen Schub an IoT und Big Data Applikationen aus. Diese Innovationen verlangen Ethernet Konnektivität für eine wachsende Reihe von powered Devices – IP Kameras, 802.11ac/ax Access Points, LED Leuchten, 5G Small Cells und andere IoT Appliances. Power-over-Ethernet (PoE) ist die ideale Lösung, und der neue IEEE 802.3bt Standard hebt die Decke auf 90 W für Power-Sourcing Equipment (PSE) und 71,3 W für Powered Devices (PD).

Das Deployen von Next-Generation PDs, die IEEE 802.3bt neben Legacy 2-Pair und 4-Pair Devices unterstützen, war lange eine Herausforderung. Die Industrie hat diese Interoperabilitätslücke nun geschlossen, sodass sowohl Pre-Standard als auch neue IEEE 802.3bt-2018-konforme PDs die gleiche Ethernet Infrastruktur teilen können, ohne Switches oder Verkabelung zu ändern.

Der Weg zu IEEE 802.3bt

Seit der Ratifizierung des ersten PoE Standards 2003 hat PoE Adoption zugenommen, neue Applikationen getrieben und signifikante CAPEX und OPEX Einsparungen geliefert. PoE bietet eine vereinheitlichte, sichere und weltweit standardisierte Stromlösung, die Installation vereinfacht und Kosten senkt.

Die primäre Limitierung frühen PoE war die verfügbare Leistung. Während 15,4 W von der Quelle für IP Telefone und Legacy 802.11a/b/g Access Points ausreichten, fiel es für IP Video Telefone, 802.11n und PTZ IP Kameras kurz. 2009 veröffentlichte das IEEE 802.3at, was den Source Output auf 30 W anhob.

Heute erfordern höhere Leistungsgeräte – PTZ Security Kameras, Kiosks, POS Terminals, Thin Clients, 802.11ac/ax Access Points, 5G Small Cells und LED Beleuchtung – noch mehr. IEEE 802.3bt deckt diesen Bedarf, indem es alle vier Adernpaare von Cat5e Verkabelung nutzt, Power Classification erweitert, multiple PoE Klassen ermöglicht und voll backward compatible bleibt.

Der IEEE 802.3bt Call for Interest begann Anfang 2013, und der Standard wurde im September 2018 ratifiziert. Er erweitert PSE und PD Limits auf 90 W bzw. 71,3 W und wirkt als Katalysator für PoE Marktwachstum.

Vor IEEE 802.3bt drängten mehrere Initiativen die Power Limits: IEEE 802.3af (2003) lieferte bis zu 15,4 W über zwei Cat5e Paare; IEEE 802.3at (2009) führte Type 2 Devices mit 30 W ein; die HDBaseT Alliance standardisierte HDMI über Cat5e bis 100 m; und PoH (2011) erweiterte Maximum Power auf 95 W über vier Paare.

IEEE 802.3bt führt Type 3 und Type 4 PSEs/PDs ein, operiert über alle vier Paare, unterstützt Single- und Dual-Signature Konstruktionen und erweitert den Power Class Range auf 5–8. Es fügt auch automatische Class Detection hinzu, erweitert Power basierend auf bekannter Kanal-Länge, bietet Low-Standby Power und unterstützt 10G-BASE-T PoE.

IEEE 802.3bt entspricht auch ISO/IEC 60950 Safety Extra Low Voltage (SELV) Limits, die Power auf 100 W pro Port cappen. Diese Decke deckt immer noch alle Applikationen ab, die zuvor nicht unterstützt wurden, und erweitert PoE Deployment Möglichkeiten enorm.

Interoperabilität sicherstellen

Die IEEE 802.3bt Spezifikationen garantieren nahtlosen Betrieb mit Legacy Type 1 und Type 2 Devices, sofern die PSE die erforderliche Leistung liefern kann. Wenn ein höher-leistungs IEEE 802.3bt PD an eine niedrigere PSE angeschlossen wird, bleibt das Gerät einfach aus oder zieht nur die verfügbare Leistung.

Ein führendes Beispiel ist Microchips PSE Chipset, das Pre-Standard Switches die Interoperabilität mit neuen IEEE 802.3bt-2018 Produkten ermöglicht. Derselbe Chipset untermauert PoH Vier-Paar 95 W Lösungen und PoE Injectors/Midspans, die die Kompatibilitätslücke überbrücken.

Das Installieren von IEEE 802.3bt-konformen Injectors oder Midspans zwischen Switch und PDs lässt Nutzer jede Mischung aus Legacy und neuen Geräten betreiben. Single- und Multi-Port Optionen ermöglichen neuen Switches, Pre-Standard PDs ebenfalls mit Strom zu versorgen.

Für Systemdesigner bieten PoE Chipsets, die IEEE 802.3af/at/bt unterstützen, skalierbare Zwei- und Vier-Paar Lösungen auf einem einzelnen Board. Sie müssen balancierte thermische Dissipation managen, volle Manager und Controller Funktionen inkludieren, bis zu 99,9 W pro Port sourcen und bis zu 48 Ports für Type 3 (Classes 1–6) und Type 4 (Classes 7–8) unterstützen. Wichtig: Diese Plattformen sollten via Software auf IEEE 802.3bt upgradable sein, um Hardware Änderungen zu vermeiden.

Bedenken wie Reverse-Polarity Protection, Power Cut Safety und die Kosten der Type 4 Class 8 Power Delivery werden durch Full-Bridge Rectifier Devices auf der powered Side der PoE Verbindung adressiert.

IEEE 802.3bt liefert 90 W über vier Paare Cat5e – erwartet als das maximal definierte Level, da höhere Outputs existierende Verkabelung und Konnektoren gefährden könnten. Es wird alle Pre-Standard Lösungen (60 W, 75 W, 95 W) ersetzen und mit früheren Implementierungen koexistieren. Richtiges Deployment stellt sicher, dass sowohl Pre-Standard als auch IEEE 802.3bt-konforme PDs die gleiche Ethernet Infrastruktur teilen, ohne Switches oder Verkabelung zu modifizieren.