La sfida consiste nell'installare dispositivi PD compatibili con PoE che possano funzionare insieme ai dispositivi PD IEEE® 802.3bt a 2 e 4 coppie esistenti, conformi alle specifiche pre-standard Universal PoE (UPOE) e Power-over-HDBaseT (POH). Il settore ha già colmato questo divario di interoperabilità, garantendo che sia i dispositivi PD pre-standard sia i nuovi dispositivi PD conformi allo standard IEEE® 802.3bt-2018 possano condividere la stessa infrastruttura Ethernet senza richiedere modifiche agli switch o al cablaggio.
Il percorso verso IEEE 802.3bt:
dall'approvazione del primo standard PoE nel 2003, il suo utilizzo è aumentato vertiginosamente ed è stato introdotto in nuove applicazioni. Il PoE offre vantaggi significativi grazie alla facilità di installazione, al risparmio sui costi di capitale e di esercizio e alla fornitura di uno standard di alimentazione unificato e sicuro per l'uso in tutto il mondo.
Il principale fattore che limita l'uso del PoE nelle nuove applicazioni è la potenza disponibile. Mentre i 15,4 W dell'alimentatore sono sufficienti per la maggior parte dei telefoni IP e degli access point 802.11a/b/g, risultano insufficienti per i videotelefoni IP e le telecamere IP PTZ (pan-tilt-zoom) 802.11n. Per questo motivo, l'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) ha annunciato lo standard IEEE 802.3at nel 2009, che specifica 30 W per l'alimentazione PoE.
Attualmente, si registra una crescente richiesta di potenza per i dispositivi aggiuntivi connessi alla rete Ethernet, come telecamere di sicurezza PTZ, chioschi interattivi, sistemi POS, thin client, access point 802.11ac e 802.11ax, small cell e illuminazione a LED connessa, tutti in grado di sfruttare la tecnologia PoE. Per soddisfare questa esigenza, il nuovo standard IEEE 802.3bt aumenta la potenza PoE massima disponibile, utilizzando principalmente le quattro coppie di cavi strutturati. Lo standard IEEE 802.3bt amplia le informazioni sulla potenza nominale scambiate durante la negoziazione iniziale per consentire una gestione efficace dell'alimentazione, compatibile con diverse classi PoE e installazioni preesistenti. Questi miglioramenti rispondono alla sfida posta dai sistemi di alimentazione PoE più potenti ed efficienti.
L'attività di Call for Interest (CFI) IEEE 802.3bt è iniziata all'inizio del 2013 e lo standard è stato ratificato nel settembre 2018. Il nuovo standard risponde alle esigenze del mercato esistente ed è considerato un importante catalizzatore per la crescita del mercato PoE, in quanto facilita l'espansione delle applicazioni PoE innalzando i limiti di potenza per PSE e PD rispettivamente a 90 W e 71,3 W.
Prima dell'iniziativa IEEE 802.3bt, tuttavia, erano in corso sforzi paralleli per aumentare la potenza erogata ai dispositivi (DP). Ciò è iniziato con lo standard PoE IEEE 802.3af-2003, che forniva fino a 15,4 W di potenza in uscita a ciascun dispositivo tramite due coppie di cavi di categoria 5e (Cat5e). Lo standard IEEE 802.3at-2009, noto anche come PoE+, ha introdotto il PSE/PD "Tipo 2", in grado di erogare 30 W di potenza in uscita e 25,5 W di potenza di ricarica. Quest'ultimo standard è essenzialmente un'estensione del primo. Successivamente, l'HDBaseT Alliance ha standardizzato il protocollo HDBaseT, consentendo collegamenti HDMI fino a 100 m utilizzando cavi Cat5e o di qualità superiore. Nel 2011, l'HDBaseT Alliance ha creato lo standard Power over HDBaseT (PoH), che ha aumentato la potenza massima erogabile a 95 W su due coppie.
La tabella seguente riassume gli standard precedenti allo standard IEEE 802.3bt:
Nota 1: La maggiore capacità di potenza consente alla potenza di ingresso PD di raggiungere fino a 95 W se la lunghezza del canale è nota.
Lo standard IEEE 802.3bt aggiunge funzionalità introducendo i PSE/PD di tipo 3 e tipo 4 e operando su quattro coppie. Supporta configurazioni PD a firma singola e doppia e aggiunge le classi da 5 a 8 come parte di un processo di identificazione reciproca migliorato. Incorpora inoltre la selezione automatica della classe e la capacità di potenza è stata aumentata quando la lunghezza del canale è nota. Infine, offre un basso consumo energetico in standby e compatibilità tra 10GBASE-T e PoE. La tabella seguente mostra le funzionalità PoE disponibili dopo la ratifica dello standard IEEE 802.3bt.
Uno degli obiettivi dello standard IEEE 802.3bt è soddisfare i requisiti di alimentazione e di bassa tensione di sicurezza (SELV) definiti nella norma ISO/IEC 60950. Tuttavia, tale conformità implica che la potenza non possa superare i 100 W per porta. Nonostante questa limitazione, 100 W per porta sono comunque sufficienti per applicazioni precedentemente escluse dagli standard IEEE, ampliando così il numero potenziale di installazioni di porte PoE.
Garanzia di interoperabilità:
le specifiche IEEE 802.3bt garantiscono che il sistema IEEE 802.3bt funzionerà automaticamente con dispositivi di tipo 1 e tipo 2 preesistenti, a condizione che l'alimentatore (PSE) sia in grado (in termini di potenza) di alimentare il dispositivo (PD) e sia conforme allo standard. Se il PD richiede una potenza maggiore (PD IEEE 802.3bt) e il PSE non è in grado di fornirla (PSE IEEE 802.3af/at), il PD rimarrà spento oppure si accenderà consumando solo la potenza fornita dal PSE.
Uno dei primi esempi di soluzioni che offrono questa interoperabilità è un kit di circuiti PSE di Microchip che consente la compatibilità tra switch pre-standard e nuovi prodotti conformi allo standard IEEE 802.3bt-2018. Questo kit di circuiti si basa su un precedente kit di circuiti PSE di Microchip per l'implementazione dello standard di alimentazione PoH a quattro coppie ampiamente utilizzato per i PD da 95 W e costituisce anche la base di una gamma di iniettori e midspan PoE conformi allo standard IEEE 802.3bt-2018 che colmano il divario di interoperabilità per gli utenti.
Gli iniettori e i midspan PoE conformi allo standard IEEE 802.3bt-2018 vengono installati tra i dispositivi di alimentazione (PD) e uno switch esistente, consentendo agli utenti di alimentare qualsiasi combinazione di PD pre-standard e conformi allo standard IEEE 802.3bt-2018. La disponibilità di una o più porte permette ai nuovi switch conformi allo standard IEEE 802.3bt di alimentare i PD pre-standard.
Per gli sviluppatori di sistemi, i kit di circuiti PoE IEEE 802.3af/at/bt offrono la possibilità di integrare i sistemi a due e quattro coppie necessari sia per il PoE pre-standard che per quello conforme allo standard IEEE 802.3bt-2018 in un'unica scheda. Questi circuiti stampati devono essere in grado di bilanciare la dissipazione del calore nell'intero sistema e devono includere tutte le funzionalità di gestione e controllo necessarie per creare un alimentatore (PSE) in grado di erogare da 90 a 99,9 W di potenza per porta, oltre a fornire fino a 48 porte per applicazioni IEEE 802.3bt di tipo 3 (classi 1-6) e di tipo 4 (classi 7-8). Un'altra considerazione importante è la possibilità di aggiornare questi circuiti stampati dagli standard precedenti allo standard IEEE 802.3bt tramite software, senza modifiche hardware.
Un ultimo fattore che gli sviluppatori devono considerare è la possibilità di proteggere i dispositivi di erogazione di potenza (PD) dalle connessioni a polarità inversa, nonché di ridurre l'ingombro e i costi associati all'erogazione di alimentazione IEEE 802.3bt di tipo 4 e classe 8. Anche questo aspetto è stato affrontato dalle più recenti soluzioni IEEE 802.3bt con la disponibilità di dispositivi raddrizzatori a ponte intero utilizzati nella parte alimentata della connessione PoE.
Il nuovo standard IEEE 802.3bt consente al PoE di erogare 90 W su quattro coppie di cavi Cat5e o superiori. Si prevede che questo livello PoE raggiunga il livello massimo definito, poiché livelli superiori potrebbero non essere sicuri per i cavi e i connettori esistenti nelle infrastrutture attuali. Lo standard sostituirà tutte le soluzioni pre-standard attualmente in uso che erogano 60 W/75 W/95 W, come UPOE o 4PPoE. I fornitori di sistemi e dispositivi PoE prevedono di implementare questi nuovi standard mantenendo la compatibilità con le installazioni pre-standard, comprese quelle conformi alle specifiche UPOE e POH.
Se implementati correttamente, i dispositivi PoE pre-standard e quelli conformi al nuovo standard IEEE® 802.3bt-2018 possono condividere la stessa infrastruttura Ethernet senza richiedere modifiche agli switch o ai cavi esistenti.
Galit Mendelson, Direttrice Marketing e Sviluppo Commerciale per PoE, Microchip Technology (www.microchip.com)
