【導讀】新一代5G技術(shù)能夠提供具有更高速度的先進(jìn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)連接，可助力實(shí)現各種IoT和大數據應用，從而創(chuàng )造新的商機。這些應用以空前的速度推動(dòng)了將更多類(lèi)型的受電設備（PD）連接到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )的需求，這些設備包括IP監控攝像頭、802.11ac和802.11ax接入點(diǎn)、LED燈具、5G小型基站以及其他IoT電器。以太網(wǎng)供電（PoE）技術(shù)給在5G部署中為這些設備供電帶來(lái)了諸多優(yōu)勢，通過(guò)將供電設備（PSE）和受電設備（PD）的功率限值分別設定為90W和71.3W，最新的IEEE® 802.3bt標準讓這種可能性成為現實(shí)。
新一代5G技術(shù)能夠提供具有更高速度的先進(jìn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)連接，可助力實(shí)現各種IoT和大數據應用，從而創(chuàng )造新的商機。這些應用以空前的速度推動(dòng)了將更多類(lèi)型的受電設備（PD）連接到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )的需求，這些設備包括IP監控攝像頭、802.11ac和802.11ax接入點(diǎn)、LED燈具、5G小型基站以及其他IoT電器。以太網(wǎng)供電（PoE）技術(shù)給在5G部署中為這些設備供電帶來(lái)了諸多優(yōu)勢，通過(guò)將供電設備（PSE）和受電設備（PD）的功率限值分別設定為90W和71.3W，最新的IEEE® 802.3bt標準讓這種可能性成為現實(shí)。
面臨的挑戰是如何部署支持這項最新一代PoE技術(shù)的PD，以便它們能夠與現有IEEE 802.3bt標準之前的2對和4對PD協(xié)同工作，也就是支持早期符合之前標準的通用PoE（UPOE）和HDBaseT供電（POH）規范的PD。如今，行業(yè)已經(jīng)彌合了這種互操作性差距，可確保符合之前標準和全新IEEE 802.3bt-2018標準的PD能夠共用相同的以太網(wǎng)基礎設施，而無(wú)需更換現有的交換機或布線(xiàn)。
通向IEEE 802.3bt之路
自2003年批準第一個(gè)PoE標準以來(lái)，PoE的應用范圍大幅增長(cháng)，并且在新應用方面不斷取得進(jìn)展。在簡(jiǎn)化安裝、節省CAPEX和OPEX成本以及為全球使用提供統一且安全的電源標準方面，PoE擁有巨大優(yōu)勢。
在新應用中影響PoE使用的主要限制因素是可用功率的大小。盡管15.4W的電源足以滿(mǎn)足大多數IP電話(huà)和802.11a/b/g接入點(diǎn)的需求，但卻不足以為IP視頻電話(huà)、802.11n和云臺變焦控制（PTZ）IP攝像機供電。因此，電氣電子工程師協(xié)會(huì )（IEEE）在2009年發(fā)布了IEEE 802.3at標準，規定了功率為30W的PoE電源。
如今，需要更高的功率來(lái)為連接到以太網(wǎng)的其他設備（例如PTZ監控攝像頭、自助服務(wù)終端、POS終端、瘦客戶(hù)端、802.11ac和802.11ax接入點(diǎn)、小型基站以及聯(lián)網(wǎng)LED照明）提供支持，而這類(lèi)設備均可從PoE中受益。為了滿(mǎn)足這一需求，新的IEEE 802.3bt標準主要通過(guò)利用全部四對結構化布線(xiàn)來(lái)提高PoE的最大可用功率。IEEE 802.3bt擴展了在初始協(xié)商期間交換的電源分類(lèi)信息，可實(shí)現高效的電源管理功能，支持多個(gè)PoE等級，同時(shí)還可向后兼容。這些增強功能解決了更高功率和更高效PoE供電系統帶來(lái)的挑戰。
IEEE 802.3bt標準意向征集（CFI）活動(dòng)于2013年初開(kāi)始，并于2018年9月獲得正式批準。由于新標準通過(guò)將PSE和PD的功率限值分別設定為90W和71.3W來(lái)拓展PoE的使用場(chǎng)景，因此它不但能夠滿(mǎn)足現有市場(chǎng)需求，還被普遍認為是PoE市場(chǎng)增長(cháng)的主要推動(dòng)因素。
不過(guò)，在IEEE 802.3bt實(shí)施之前，也有一些同步開(kāi)展的工作在努力提高PD的供電性能。從IEEE 802.3af-2003 PoE標準開(kāi)始，能夠通過(guò)兩對5e類(lèi)（Cat5e）線(xiàn)纜為每個(gè)設備提供最高達15.4W的輸出功率。IEEE 802.3at-2009標準（也稱(chēng)為PoE+）引入了支持30W輸出功率和25.5W負載功率的“Type 2”PSE/PD。后者主要是對第一個(gè)標準的擴展。隨后，HDBaseT聯(lián)盟對HDBaseT協(xié)議進(jìn)行了標準化，允許通過(guò)Cat5e或更高標準的線(xiàn)纜將HDMI鏈路擴展到最長(cháng)100m。2011年，HDBaseT聯(lián)盟創(chuàng )建了HDBaseT供電（PoH）標準，這項標準將四對線(xiàn)纜的最大供電功率擴展到95W。
下表匯總了IEEE 802.3bt之前的標準：
注1：如果通道長(cháng)度已知，則擴展功率容量能夠實(shí)現最高95W的PD輸入功率。
IEEE 802.3bt添加了許多功能。除了引入Type 3和Type 4 PSE/PD以及通過(guò)四對線(xiàn)纜工作之外，這項標準還支持單簽名和雙簽名PD結構，并將等級5到等級8添加到了改進(jìn)的雙向認證過(guò)程中。只要通道長(cháng)度已知，就會(huì )添加自動(dòng)分級功能，功率容量也會(huì )得到擴展。最后，這項標準還包含低功耗待機功能，并且支持采用PoE的10G-BASE-T。下表給出了在IEEE 802.3bt標準批準后提供的PoE功能。
注1：如果通道長(cháng)度已知，則擴展功率容量能夠實(shí)現最高60W（Type 3）和90W（Type 4）的PD輸入功率。
IEEE 802.3bt標準的目標之一是符合ISO/IEC 60950中定義的有限電源和安全特低電壓（SELV）要求。但是，這種合規性意味著(zhù)每個(gè)端口的功率都不能超過(guò)100W。盡管存在這一功率上限，但每個(gè)端口100W的功率仍足以滿(mǎn)足先前在原有IEEE標準下不支持的應用的需求，這樣便能擴展PoE端口部署的潛在數量。
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只有PSE能夠（在功率方面）支持PD并且兩者均符合標準，IEEE 802.3bt規范便可確保IEEE 802.3bt系統能夠自動(dòng)與傳統Type 1和Type 2設備配合工作。如果PD需要更高的功率（IEEE 802.3bt PD）而PSE無(wú)法支持該PD（IEEE 802.3af/at PSE），那么PD將保持關(guān)閉狀態(tài)，或者進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)而只消耗來(lái)自PSE的可用功率。
最早提供這種互操作性的解決方案示例之一是Microchip的PSE芯片組，它實(shí)現了符合之前標準的交換機與符合新IEEE 802.3bt-2018標準的產(chǎn)品之間的互操作。該芯片組基于Microchip的早期PSE芯片組，用于實(shí)現已廣泛采用的PoH四對供電標準（適用于95W PD）。另外，它也是符合IEEE 802.3bt-2018標準的PoE供電器和中跨產(chǎn)品的核心，可為用戶(hù)彌合互操作性差距。
通過(guò)在PD與現有交換機之間安裝符合IEEE 802.3bt-2018標準的PoE注入器和中跨，用戶(hù)能夠為符合之前標準的PD與符合IEEE 802.3bt-2018標準的PD的任意組合供電。通過(guò)使用單端口和多端口選項，符合新IEEE 802.3bt標準的交換機也能夠為滿(mǎn)足之前標準的PD供電。
對于系統開(kāi)發(fā)人員而言，IEEE 802.3af/at/bt PoE芯片組提供了可擴展性，能夠將支持符合之前標準和符合IEEE 802.3bt-2018標準的PoE所需的兩對和四對系統集成到單板設計中。這些芯片組必須能夠均衡整個(gè)系統的散熱，并且應包含構建PSE設備所需的所有管理器和控制器功能，這些設備可為每個(gè)端口提供90W至99.9W的功率，同時(shí)為IEEE 802.3bt Type 3（1-6級）和Type 4（7-8級）應用提供最多48個(gè)端口的支持。需要額外考慮的是，基于這些芯片組的系統應具有無(wú)需更改硬件即可通過(guò)軟件更新將早期標準升級到IEEE 802.3bt的能力。
開(kāi)發(fā)人員的最后一個(gè)擔憂(yōu)是能否保護PD免受反極性連接的影響，并減少提供IEEE 802.3bt Type 4 8級電源所需的電源空間和成本。借助在PoE連接的供電側所使用的全橋整流器，最新的IEEE 802.3bt解決方案也解決了這一問(wèn)題。
新的IEEE 802.3bt標準能夠通過(guò)四對Cat5e線(xiàn)纜及更高標準的線(xiàn)纜提供90W的功率。這一PoE等級預計是已定義的最高級別，因為更高的級別對于當今基礎設施中部署的現有線(xiàn)纜和連接器可能并不安全。此標準將取代目前提供60W/75W/95W的所有現有符合之前標準的解決方案，例如UPOE或4PPoE。PoE系統和設備供應商提供了實(shí)現這些新標準的路線(xiàn)圖，同時(shí)也為早期符合之前標準的實(shí)現方案（包括支持UPOE和POH規范的實(shí)現方案）提供支持。符合之前標準的PD和符合新IEEE 802.3bt-2018標準的PD在合理實(shí)現后可以共用相同的以太網(wǎng)基礎設施，而無(wú)需更換現有的交換機或線(xiàn)纜。
（來(lái)源：Microchip Technology，作者：PoE營(yíng)銷(xiāo)與業(yè)務(wù)拓展資深經(jīng)理Galit Mendelson）
（來(lái)源：Microchip Technology，作者：PoE營(yíng)銷(xiāo)與業(yè)務(wù)拓展資深經(jīng)理Galit Mendelson）
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