IoT 장치를 위한 향상된 PoE 기능을 제공하는 차세대 장치

더 빠른 속도로 고급 모바일 인터넷 연결을 제공하는 차세대 5G 기술은 다양한 IoT 및 빅 데이터 애플리케이션을 가능하게 하여 새로운 비즈니스 기회를 창출합니다. 이러한 애플리케이션은 IP 감시 카메라, 802.11ac 및 802.11ax 액세스 포인트, LED 조명 기구, 5G 스몰 셀, 기타 IoT 기기를 포함한 이더넷 네트워크에 추가 유형의 PD(Powered Device)를 연결하는 전례 없는 수요를 주도하고 있습니다. PoE(Power-over-Ethernet) 기술은 5G 배포 및 최신 IEEE ^® 에서 이러한 장치에 전원을 공급하는 데 많은 이점을 제공합니다. 802.3bt 표준은 PSE(Power Sourcing Equipment) 및 PD(Powered Devices)의 전력 제한을 각각 90W 및 71.3W로 밀어붙임으로써 이를 가능하게 합니다.

문제는 이 최신 PoE 기술을 지원하는 PD를 배포하여 기존 pre-IEEE ^® 와 함께 작동할 수 있도록 하는 것입니다. 802.3bt 이전의 사전 표준 UPOE(범용 PoE) 및 POH(Power-over-HDBaseT) 사양을 지원하는 2쌍 및 4쌍 PD. 업계는 이제 이러한 상호 운용성 격차를 해소하여 사전 표준 및 새로운 IEEE ^® 802.3bt-2018 호환 PD는 기존 스위치나 케이블을 변경할 필요 없이 동일한 이더넷 인프라를 공유할 수 있습니다.

IEEE 802.3bt로 가는 길

2003년 첫 번째 PoE 표준이 비준된 이후 PoE 사용이 급격히 증가하여 새로운 애플리케이션으로 발전했습니다. PoE는 설치 용이성과 관련하여 막대한 이점을 제공하여 CAPEX 및 OPEX 비용을 절감하고 전 세계에서 사용할 수 있는 통합되고 안전한 전원 표준을 제공합니다.

새로운 애플리케이션에서 PoE 사용에 영향을 미치는 주요 제한 요소는 사용 가능한 전력의 양입니다. 전원에서 15.4W는 대부분의 IP 전화기와 802.11a/b/g 액세스 포인트에 충분하지만 IP 비디오 전화기, 802.11n 및 PTZ(팬-틸트-줌) IP 카메라에는 충분하지 않습니다. 이러한 이유로 IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)는 PoE 소스에서 30W를 지정하는 IEEE 802.3at-in 2009를 발표했습니다.

오늘날 PTZ 보안 카메라, 키오스크, POS 터미널, 씬 클라이언트, 802.11ac 및 802.11ax 액세스 포인트, 스몰 셀, 연결된 LED 조명 등 이더넷 네트워크에 연결된 추가 장치를 지원하기 위해 더 높은 전력이 필요합니다. 그 중 PoE의 이점을 누릴 수 있습니다. 이러한 요구를 충족하기 위해 새로운 IEEE 802.3bt 표준은 주로 4쌍의 구조화된 배선을 모두 활용하여 사용 가능한 최대 PoE 전력을 높입니다. IEEE 802.3bt는 초기 협상 중에 교환되는 전원 분류 정보를 확장하여 의미 있는 전원 관리 기능을 허용하여 여러 PoE 클래스를 지원할 수 있으며 역호환도 가능합니다. 이러한 개선 사항은 더 높은 전력과 더 효율적인 PoE 전달 시스템의 문제를 해결합니다.

IEEE 802.3bt CFI(Call for Interest) 활동은 2013년 초에 시작되었으며 표준의 비준은 2018년 9월에 이루어졌습니다. 새로운 표준은 기존 시장 요구 사항을 해결하고 확장을 촉진하기 때문에 PoE 시장 성장의 주요 촉매로 간주됩니다. PSE 및 PD의 전력 제한을 각각 90W 및 71.3W로 밀어서 PoE 사용 사례의 비율을 높입니다.

그러나 이 IEEE 802.3bt 이니셔티브 이전에는 PD에 대한 전력 전달을 늘리려는 노력이 병행되었습니다. IEEE 802.3af-2003 PoE 표준으로 시작하여 두 쌍의 카테고리 5e(Cat5e) 케이블을 통해 각 장치에 최대 15.4W의 출력 전력을 제공했습니다. PoE+라고도 하는 IEEE 802.3at-2009 표준은 30W 출력 전력과 25.5W 부하 전력을 지원할 수 있는 "유형 2" PSE/PD를 도입했습니다. 후자는 주로 첫 번째 표준의 확장입니다. 다음으로 HDBaseT Alliance는 HDBaseT 프로토콜을 표준화하여 Cat5e 이상의 케이블을 통해 HDMI 링크를 최대 100m까지 확장할 수 있습니다. 2011년에 HDBaseT Alliance는 제공 가능한 최대 전력을 4쌍에 걸쳐 95W로 확장하는 PoH(Power over HDBaseT) 표준을 만들었습니다.

다음 표 1은 IEEE 802.3bt 이전 표준을 요약한 것입니다.

표 1:확장된 전력 기능을 통해 채널 길이를 알고 있는 경우 PD 입력 전력이 최대 95W에 도달할 수 있습니다.

IEEE 802.3bt는 여러 기능을 추가합니다. 유형 3 및 유형 4 PSE/PD를 도입하고 4쌍에 대해 작동하는 것 외에도 단일 및 이중 서명 PD 구성을 모두 지원하고 향상된 상호 식별 프로세스의 일부로 클래스 5에서 8을 추가합니다. 자동 클래스 기능이 추가되고 채널 길이가 알려진 한 전력 기능이 확장되었습니다. 마지막으로 낮은 대기 전력 지원을 포함하고 PoE가 있는 10G-BASE-T를 지원합니다. 아래 표 2는 IEEE 802.3bt 표준 비준 시 사용 가능한 PoE 기능을 보여줍니다.

표 2:확장된 전력 기능을 통해 PD 입력 전력은 채널 길이를 알고 있는 경우 유형 3의 경우 최대 60W, 유형 4의 경우 최대 90W에 도달할 수 있습니다.

IEEE 802.3bt 표준의 목적 중 하나는 ISO/IEC 60950에 정의된 제한된 전원 및 SELV(Safety Extra Low Voltage) 요구 사항을 준수하는 것입니다. 그러나 이러한 준수는 전력이 포트당 100W를 초과할 수 없음을 의미합니다. 이러한 전력 한도에도 불구하고 포트당 100W는 이전 IEEE 표준에서 이전에 지원할 수 없었던 애플리케이션에 여전히 충분하여 잠재적인 PoE 포트 배포 수를 확장합니다.

상호 운용성 보장

IEEE 802.3bt 사양은 PSE가 (전력 측면에서) PD를 지원할 수 있고 둘 다 표준을 준수하는 한 IEEE 802.3bt 시스템이 레거시 유형 1 및 유형 2 장치와 자동으로 작동하도록 합니다. PD가 더 높은 전력(IEEE 802.3bt PD)을 요구하고 PSE가 이를 지원할 수 없는 경우(IEEE 802.3af/at PSE), PD는 꺼져 있거나 켜져 있고 PSE에서 사용 가능한 전력만 소비합니다.

이러한 상호 운용성을 제공하는 솔루션의 첫 번째 예 중 하나는 사전 표준 스위치가 새로운 IEEE 802.3bt-2018 호환 제품과 상호 운용되도록 하는 Microchip의 PSE 칩셋입니다. 칩셋은 95W PD에 널리 채택된 PoH 4쌍 전원 표준을 구현하기 위해 Microchip의 이전 PSE 칩셋을 따랐으며 상호 운용성 격차를 해소하는 IEEE 802.3bt-2018 호환 PoE 인젝터 및 미드스팬 제품의 핵심이기도 합니다. 사용자를 위한 것입니다.

IEEE 802.3bt-2018 호환 PoE 인젝터 및 미드스팬은 PD와 기존 스위치 사이에 설치되어 사용자가 사전 표준 및 IEEE 802.3bt-2018 호환 PD의 모든 조합에 전원을 공급할 수 있습니다. 단일 및 다중 포트 옵션을 사용할 수 있으므로 새로운 IEEE 802.3bt 호환 스위치가 사전 표준 PD에 전원을 공급할 수 있습니다.

시스템 개발자를 위해 IEEE 802.3af/at/bt PoE 칩셋은 사전 표준 및 IEEE 802.3bt-2018 호환 PoE를 지원하는 데 필요한 2쌍 및 4쌍 시스템을 단일 보드 설계에 통합할 수 있는 확장성을 제공합니다. . 이러한 칩셋은 시스템 전체에서 열 분산의 균형을 균일하게 유지할 수 있어야 하며 IEEE 802.3bt Type 3에 대해 최대 48개의 포트를 지원하면서 포트당 90~99.9와트의 전원을 공급할 수 있는 PSE 장비를 구축하는 데 필요한 모든 관리자 및 컨트롤러 기능을 포함해야 합니다. (클래스 1-6) 및 유형 4(클래스 7-8) 애플리케이션. 추가 고려 사항은 이러한 칩셋 기반 시스템이 하드웨어 변경 없이 소프트웨어 업데이트를 통해 이전 표준에서 IEEE 802.3bt로 업그레이드되는 기능입니다.

개발자의 마지막 관심사 중 하나는 역극성 연결로부터 PD를 보호하고 전력 공간과 IEEE 802.3bt 유형 4 클래스 8 전력 제공 비용을 절감할 수 있는지 여부입니다. 이 역시 PoE 연결의 전원측에서 사용되는 풀 브리지 정류기 장치의 가용성을 통해 최신 IEEE 802.3bt 솔루션으로 해결되었습니다.

새로운 IEEE 802.3bt 표준은 4쌍의 Cat5e 케이블 이상을 통해 90W를 전달할 수 있습니다. 이 PoE 수준은 정의된 최대 수준이 될 것으로 예상됩니다. 더 높은 수준은 오늘날의 인프라에 배포된 기존 케이블 및 커넥터에 안전하지 않을 수 있기 때문입니다. 이 표준은 UPOE 또는 4PPoE와 같이 현재 60W/75W/95W를 제공하는 기존의 모든 사전 표준 솔루션을 대체합니다. PoE 시스템 및 장치 공급업체는 이러한 새로운 표준을 구현하기 위한 로드맵을 제공하는 동시에 UPOE 및 POH 사양을 지원하는 것을 포함하여 이전의 사전 표준 구현을 지원합니다. 적절하게 구현, 사전 표준 및 새로운 IEEE ^® 802.3bt-2018 호환 PD는 기존 스위치나 케이블을 변경할 필요 없이 동일한 이더넷 인프라를 공유할 수 있습니다.