차세대 PoE가 IoT에 전력을 공급하는 방식: 5G 시대를 위한 90W 전달

5G의 도래는 더 빠른 모바일 연결을 제공하며 IoT와 빅데이터 애플리케이션의 급증을 촉발합니다. 이러한 혁신은 IP 카메라, 802.11ac/ax 액세스 포인트, LED 조명, 5G 스몰셀, 기타 IoT 어플라이언스 등 확장되는 전원 디바이스 어레이에 이더넷 연결을 요구합니다. PoE(Power-over-Ethernet)가 이상적 솔루션이며, 새로운 IEEE 802.3bt 표준이 PSE(Power-Sourcing Equipment) 90W, PD(Powered Devices) 71.3W로 상한을 높였습니다.

레거시 2-페어 및 4-페어 디바이스와 함께 차세대 IEEE 802.3bt 지원 PD를 배포하는 것은 오랫동안 과제였습니다. 업계는 이제 이 상호운용성 격차를 해소하여, 선표준 및 새로운 IEEE 802.3bt-2018 준수 PD가 스위치나 케이블 변경 없이 같은 이더넷 인프라를 공유할 수 있게 했습니다.

IEEE 802.3bt로의 여정

2003년 첫 PoE 표준 비준 이후 PoE 채택이 급증하며 새로운 애플리케이션을 주도하고 상당한 CAPEX 및 OPEX 절감을 제공했습니다. PoE는 설치 단순화와 비용 절감을 위한 통합되고 안전하며 전세계 표준 전원 솔루션을 제공합니다.

초기 PoE의 주요 한계는 사용 가능한 전력이었습니다. 소스에서 15.4W는 IP 폰과 레거시 802.11a/b/g 액세스 포인트에는 충분했지만 IP 비디오 폰, 802.11n, PTZ IP 카메라에는 부족했습니다. 2009년 IEEE는 802.3at을 발표하여 소스 출력을 30W로 높였습니다.

오늘날 PTZ 보안 카메라, 키오스크, POS 단말기, 씬 클라이언트, 802.11ac/ax 액세스 포인트, 5G 스몰셀, LED 조명 같은 고전력 디바이스는 더 많은 전력을 요구합니다. IEEE 802.3bt는 Cat5e 배선의 모든 4페어를 활용하고, 전력 분류를 확장하고, 다중 PoE 클래스를 가능하게 하며, 완전한 하위 호환성을 유지함으로써 이 수요를 충족합니다.

IEEE 802.3bt 관심 요청은 2013년 초 시작되었고, 표준은 2018년 9월 비준되었습니다. PSE와 PD 한계를 각각 90W와 71.3W로 확장하고 PoE 시장 성장의 촉매제 역할을 합니다.

IEEE 802.3bt 이전에도 여러 이니셔티브가 전력 한계를 밀어올렸습니다: IEEE 802.3af(2003)는 두 Cat5e 페어로 최대 15.4W 전달; IEEE 802.3at(2009)는 30W 가능한 Type 2 디바이스 도입; HDBaseT 연합은 Cat5e로 HDMI 100m 표준화; PoH(2011)는 4페어로 최대 95W까지 확장.

표 1: 채널 길이가 알려지면 PD 입력 전력이 최대 95W까지 도달 가능.

IEEE 802.3bt는 Type 3과 Type 4 PSE/PD를 도입하고, 모든 4페어에서 동작하며, 싱글 및 듀얼 시그니처 구성을 지원하고, 전력 클래스 범위를 5-8로 확장합니다. 또한 자동 클래스 감지, 알려진 채널 길이에 기반한 전력 확장, 저대기 전력, 10G-BASE-T PoE를 지원합니다.

표 2: 채널 길이가 알려지면 Type 3은 최대 60W, Type 4는 최대 90W까지 PD 입력 전력 도달 가능.

IEEE 802.3bt는 ISO/IEC 60950의 SELV(Safety Extra Low Voltage) 한계도 준수하여 포트당 전력을 100W로 제한합니다. 이 상한은 이전에 지원되지 않았던 모든 애플리케이션을 커버하며 PoE 배포 가능성을 크게 확장합니다.

상호운용성 보장

IEEE 802.3bt 사양은 PSE가 필요한 전력을 공급할 수 있다면 레거시 Type 1과 Type 2 디바이스와의 원활한 동작을 보장합니다. 더 높은 전력의 IEEE 802.3bt PD가 낮은 전력의 PSE에 연결되면 디바이스는 단순히 꺼지거나 사용 가능한 전력만 끌어옵니다.

주요 예로 Microchip의 PSE 칩셋이 있습니다. 이는 선표준 스위치가 새로운 IEEE 802.3bt-2018 제품과 상호운용되게 합니다. 같은 칩셋이 PoH 4-페어 95W 솔루션과 호환성 격차를 해소하는 PoE 인젝터/미드스팬의 기반이 됩니다.

스위치와 PD 사이에 IEEE 802.3bt 준수 인젝터나 미드스팬을 설치하면 사용자는 레거시와 새 디바이스의 어떤 조합에도 전원을 공급할 수 있습니다. 싱글 및 멀티포트 옵션으로 새 스위치가 선표준 PD에도 전원을 공급할 수 있게 합니다.

시스템 설계자에게 IEEE 802.3af/at/bt를 지원하는 PoE 칩셋은 단일 보드에서 확장 가능한 2-페어 및 4-페어 솔루션을 제공합니다. 균형 잡힌 열 방산 관리, 완전한 매니저 및 컨트롤러 기능, 포트당 최대 99.9W 소싱, Type 3(클래스 1-6)과 Type 4(클래스 7-8) 최대 48포트 지원이 필요합니다. 중요하게, 이러한 플랫폼은 하드웨어 변경 없이 소프트웨어로 IEEE 802.3bt 업그레이드가 가능해야 합니다.

PoE 연결의 전원 측에서 풀브리지 정류기 디바이스로 역극성 보호, 전원 차단 안전, Type 4 클래스 8 전력 전달 비용 같은 우려사항이 해결됩니다.

IEEE 802.3bt는 Cat5e 4페어로 90W를 전달합니다. 더 높은 출력은 기존 케이블링과 커넥터를 위태롭게 할 수 있으므로 이것이 정의될 최대 레벨로 예상됩니다. 모든 선표준 솔루션(60W, 75W, 95W)을 대체하고 이전 구현과 공존할 것입니다. 적절한 배포로 선표준과 IEEE 802.3bt 준수 PD가 스위치나 케이블 수정 없이 같은 이더넷 인프라를 공유하게 됩니다.