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与以太网相比,现在和现在的功率有什么不同?

2020年4月2日
自从第一个PoE标准被批准以来,近二十年来已经取得了很多成就,导致了功率限制和数据速率的提高。

自2003年第一个以太网电源(PoE)标准获得批准以来,PoE的使用急剧增加,并在新的应用中取得了进展。PoE在易于安装、节省资本支出和运营成本方面提供了巨大的好处,并为全球使用提供了统一和安全的电力标准。

如今,人们对更高功率的需求更大。特别是,新一代5G技术支持的物联网和大数据应用正在推动将更多类型的电力设备(pd)连接到以太网网络的前所未有的需求,包括IP监控摄像头、802.11ac和802.11ax接入点、LED灯具、5G小电池和其他物联网设备。

PoE现在和过去最大的不同在于功率限制和数据速率。最新的技术和标准将电源设备(PSE)和pd的功率限制分别提高到90w和71w,支持的数据速率最高可达10gb /s。

在过去,PoE只需要提供15.4 W的电源,对于大多数IP电话和802.11a/b/g接入点来说已经足够了。因此,当IEEE 802.3at在2009年发布时,电气和电子工程师协会(IEEE)规定PoE源为30w。

在这些早期的解决方案的基础上,同时IEEE也在研究当今最新的技术和标准,同时也在努力增加可传输到pda的电量。这些努力始于IEEE 802.3af-2003 PoE标准,该标准通过两对5e类电缆为每个设备提供高达15.4 W的输出功率。

下一步是IEEE 802.3at-2009标准,也被称为PoE+,该标准引入了“2型”PSE/PD,支持30 w输出功率和25.5 w负载功率。然后,HDBaseT联盟标准化了HDBaseT协议,通过5e级或更好的电缆将HDMI链路扩展到100米。最后,HDBaseT联盟在2011年创建了基于HDBaseT的功率(PoH)标准,将四对HDBaseT的最大功率扩展到95w。

IEEE 802.3英国电信

如今,越来越多的pd需要的功率比这些早期标准所能支持的功率还要大。为了满足这些需求,2018年9月批准的新的IEEE 802.3bt标准使用了所有四对结构化布线。它还扩展了初始协商期间交换的功率分类信息,以支持有意义的功率管理功能。这使得支持多个PoE类成为可能,同时也确保了向后兼容性。

除了在已知信道长度的情况下使PD输入功率达到95w外,目前的IEEE 802.3bt标准还增加了其他几个重要的新功能。两种新类型的3型和4型武器装备/ pd已经被引进,同时具有操作超过4对武器装备的能力。该标准还支持单签名和双签名PD结构,并将类5添加到类8,以帮助改进相互识别过程。自动类功能包括,IEEE 802.3bt支持低待机功率以及10GBase-T与PoE,也。以下表格总结了IEEE 802.3bt标准所提供的新的PoE能力。


每个端口的功率不能超过100w,符合IEEE 802.3bt标准,确保符合ISO/IEC 60950有限电源和SELV (Safety Extra Low Voltage)要求。这个功率级别对于以前不支持IEEE标准的应用程序来说仍然足够了,这为更多的PoE端口部署打开了大门。

最后,今天的IEEE 802.3bt规范不同于过去的PoE标准,它确保了传统的Type 1和Type 2设备将自动与IEEE 802.3bt系统工作。只要PSE和PD都是符合标准的,并且PSE具有必要的电源功能,这就是正确的。如果PD需要更高的功率IEEE 802.3bt提供。并且PSE(即,IEEE 802.3af/ PSE)不能支持它,PD将保持关闭或打开,但只从PSE获取可用的功率。

坡芯片组

举个例子,微芯片提供了一套PSE芯片组,使预标准交换机能够与新的IEEE 802.3bt-2018兼容产品互操作。该芯片组是基于该公司早期的PSE芯片组,用于实现广泛采用的PoH四对功率标准的95 w pd。它还为符合IEEE 802.3bt-2018标准的PoE注入器和安装在pd和现有交换机之间的中跨奠定了基础。

这种系统解决了用户的互操作性挑战,使他们能够为任何标准前和IEEE 802.3bt-2018兼容的pd混合提供动力。通过单端口和多端口选项的选择,符合IEEE 802.3bt的交换机可以用于为预标准的pd供电。

如今的PoE芯片组为系统开发人员提供了可扩展性,可以创建包含两对和四对系统的单板设计,以支持标准前的PoE以及最新的IEEE 802.3bt-2018兼容能力。芯片组平衡整个系统的热耗散,并包括必要的管理器和控制器功能,用于构建每个端口可以提供90到99.9 W功率的PSE设备。

同时,该设备可以支持多达48个端口的IEEE 802.3bt类型3(类1-6)和类型4(类7-8)应用程序。所需要的只是一个软件更新,将它们从早期的标准升级到IEEE 802.3bt。

过去PoE解决方案与现在PoE解决方案的另一个不同之处在于,它们能够保护pd不受反向极性连接的影响,同时减少电力空间和交付IEEE 802.3bt Type 4 Class 8电力的相关成本。这是通过在PoE连接的供电侧使用全桥整流装置来实现的。

结论

自第一批PoE标准被批准以来,近二十年来已经取得了许多成就。目前的PoE级别为90w,可交付四对5级及以上的电缆,预计这将是IEEE定义的最大PoE级别。人们普遍认为,对于今天现有的电缆和连接器基础设施来说,更高的水平可能不安全。IEEE 802.3bt标准将取代目前所有提供60w / 75w / 95w的标准前解决方案,包括支持UPOE或4paris PoE的解决方案。

因为这些供应商推进各自的产品路线图,他们就会有信心,用适当的实现,pre-standard和新的IEEE 802.3 bt - 2018兼容的PDs可以共处在同一个以太网基础设施而不需要进行任何更改现有的开关或电缆。

Galit Mendelson是哈佛大学营销和业务发展部高级经理微芯片技术

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