Superar los retos de interoperabilidad que exige suministrar hasta 90 W de potencia 
por cableado Ethernet en una infraestructura de conmutación ya existente. La tecnología 5G de próxima generación ofrece una conectividad móvil y avanzada a internet con velocidades más rápidas y genera nuevas oportunidades de negocio al permitir una gran variedad de aplicaciones IoT y Big Data. Estas aplicaciones están impulsando una demanda sin precedentes para conectar otros tipos de dispositivos alimentados (powered devices, PD) a redes Ethernet, como cámaras de vigilancia IP, puntos de acceso 802.11ac y 802.11ax, lámparas LED, pequeñas células 5G y otros equipos para IoT. La tecnología PoE (Power-over-Ethernet) ofrece numerosas ventajas para alimentar estos dispositivos en instalaciones 5G y el reciente estándar IEEE® 802.3bt hace que sea posible al elevar la potencia máxima de los equipos de alimentación (Power Sourcing Equipment, PSE) y los PD hasta 90W y 71,3W, respectivamente.

El reto consiste en cómo instalar PD compatibles con esta nueva generación de tecnología PoE de manera que puedan funcionar junto a los PD de 2 y 4 pares IEEE® 802.3bt ya existentes que cumplen las especificaciones Universal PoE (UPOE) y Power-over-HDBaseT (POH) anteriores al nuevo estándar. La industria ya ha cerrado esta brecha de interoperabilidad y garantiza que tanto los PD previos al estándar como los nuevos que cumplan IEEE® 802.3bt-2018 puedan compartir la misma infraestructura de Ethernet sin necesidad de introducir cambios en los conmutadores o el cableado.

El camino hacia IEEE 802.3bt
Desde la aprobación del primer estándar PoE en 2003, su uso ha aumentado enormemente y se ha introducido en nuevas aplicaciones. PoE aporta enormes ventajas por su fácil instalación, ahorra costes de capital y operativos, y proporciona un estándar de alimentación unificado y seguro para su uso en todo el mundo.
El principal factor que limita el uso de PoE en nuevas aplicaciones es la potencia disponible. Si bien los 15,4W de la fuente son suficientes para la mayoría de los teléfonos IP y puntos de acceso 802.11a/b/g, no basta para videoteléfonos IP, 802.11n y cámaras IP PTZ (pan-tilt-zoom). Por esta razón, el IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) anunció IEEE 802.3at en 2009, que especifica 30W en la fuente PoE.
En la actualidad existe una demanda de una potencia aún mayor para los dispositivos adicionales conectados a la red Ethernet, como cámaras de seguridad PTZ, quioscos, TPV, thin client, puntos de acceso 802.11ac y 802.11ax, células pequeñas e iluminación LED conectada, todos los cuales pueden aprovechar PoE. Para cubrir esta demanda, el nuevo estándar IEEE 802.3bt aumenta la potencia máxima disponible de PoE, utilizando para ello principalmente los cuatro pares del cableado estructurado. IEEE 802.3bt amplía la información sobre clasificación de potencia intercambiada durante la negociación inicial con el fin de permitir la gestión efectiva de la potencia, compatible con varias clases de PoE y con instalaciones anteriores. Estas mejoras resuelven el reto planteado por los sistemas de alimentación PoE de mayor potencia y más eficiencia.
La actividad de IEEE 802.3bt Call for Interest (CFI) se inició a principios de 2013 y la ratificación del estándar tuvo lugar en septiembre de 2018. El nuevo estándar aborda las necesidades del mercado existente y se considera un importante catalizador para el crecimiento del mercado PoE ya que facilita la expansión de las aplicaciones PoE al elevar el límite de la potencia de PSE y PD hasta 90W y 71,3W, respectivamente.

Antes de esta iniciativa IEEE 802.3bt se desarrollaron, no obstante, esfuerzos en paralelo con el objetivo de incrementar la potencia entregada a los PD. Ello empezó con el estándar IEEE 802.3af-2003 PoE, que suministró hasta 15,4W de potencia de salida a cada dispositivo a través de dos pares de cables de Categoría 5e (Cat5e). El estándar IEEE 802.3at-2009, también conocido como PoE+, introdujo el PSE/PD de “Tipo 2” capaz de alcanzar una potencia de salida de 30W y una potencia de carga de 25,5W. Esta última consiste principalmente en una ampliación del primer estándar. Más tarde la HDBaseT Alliance estandarizó el protocolo HDBaseT, que permite establecer enlaces HDMI hasta 100m mediante cables Cat5e o superiores. En 2011, la HDBaseT Alliance creó el estándar Power over HDBaseT (PoH), que eleva la potencia máxima que se puede suministrar hasta 95W mediante dos pares.
La siguiente tabla resume los estándares anteriores a IEEE 802.3bt:

Nota 1: La mayor capacidad de potencia permite que la potencia de entrada del PD llegue hasta 95W si se conoce la longitud del canal.

IEEE 802.3bt añade capacidades ya que, además de introducir los PSE/PD de Tipo 3 y Tipo 4, así como de funcionar sobre cuatro pares, admite configuraciones de PD de una y dos firmas y añade la clase 5 a 8 como parte de un proceso mejorado de identificación mutua. También incorpora funcionalidad de clase automática y la capacidad de potencia se ha ampliado siempre que se conozca la longitud del canal. Finalmente, ofrece un bajo consumo en espera y compatibilidad entre 10G-BASE-T y PoE. La tabla mostrada a continuación muestras las capacidades de PoE disponibles tras ratificar IEEE 802.3bt.

Uno de los objetivos del estándar IEEE 802.3bt es cumplir los requisitos de limitación de potencia suministrada y de tensión de seguridad (Safety Extra Low Voltage, SELV) tal como se define en ISO/IEC 60950. No obstante, este cumplimiento significa que la potencia no puede ser superior a 100W por puerto. Pese a esta limitación, los 100W por puerto siguen siendo suficientes para aplicaciones que antes quedaban fuera del alcance de los estándares IEEE, ampliando así el número potencial de instalaciones de puertos PoE.
Garantizar la interoperabilidad
Las especificaciones de IEEE 802.3bt garantizan que el sistema IEEE 802.3bt funcionará automáticamente con dispositivos antiguos de Tipo 1 y Tipo 2, siempre que el PSE sea capaz (en cuanto a potencia) de alimentar el PD y de cumplir el estándar. Si el PD necesitara una potencia más elevada (IEEE 802.3bt PD) y que el PSE no pudiera proporcionarla (IEEE 802.3af/at PSE), el PD permanecerá apagado o se conectará y solo consumirá la potencia suministrada por el PSE.
Uno de los primeros ejemplos de soluciones que ofrecen esta interoperabilidad es un juego de circuitos PSE de Microchip que permite compatibilizar los conmutadores anteriores al estándar y los nuevos productos conformes a IEEE 802.3bt-2018. El juego de circuitos se presentó tras un juego de circuitos PSE anterior de Microchip para la implementación del estándar ampliamente utilizado de alimentación mediante cuatro pares PoH para PD de 95 W y también es la base de una gama de inyectores y midspans PoE conformes a IEEE 802.3bt-2018 que cierran la brecha de interoperabilidad para los usuarios.

Los inyectores y midspans PoE que cumplen IEEE 802.3bt-2018 se instalan entre los PD y un conmutador existente, de modo que los usuarios puedan alimentar cualquier combinación de PD anteriores al estándar y conformes a IEEE 802.3bt-2018. La disponibilidad de uno o varios puertos permite que los nuevos conmutadores conformes a IEEE 802.3bt alimenten PD anteriores al estándar.
Para los desarrolladores de sistemas, los juegos de circuitos IEEE 802.3af/at/bt PoE ofrecen la posibilidad de incorporar, en el diseño de una sola placa, los sistemas de dos y cuatro pares requeridos para PoE anteriores al estándar y conformes a IEEE 802.3bt-2018. Estos juegos de circuitos deben ser capaces de equilibrar la disipación térmica en todo el sistema y deberían incluir toda la funcionalidad necesaria del administrador y el controlador para obtener un equipo PSE que pueda suministrar 90 a 99,9 W de potencia por puerto, además de proporcionar hasta 48 puertos para aplicaciones IEEE 802.3bt de Tipo 3 (Clases 1-6) y Tipo 4 (Clases 7-8). Otro aspecto a tener en cuenta es la posibilidad de actualizar estos juegos de circuitos de estándares anteriores a IEEE 802.3bt por software sin cambios de hardware.
Un último elemento por valorar para los desarrolladores es si pueden proteger los PD frente a conexiones de polaridad inversa, así como reducir el espacio ocupado y los costes que exige suministrar una alimentación IEEE 802.3bt de Tipo 4 y Clase 8. Esto también ha sido resuelto gracias a las últimas soluciones IEEE 802.3bt con la disponibilidad de dispositivos rectificadores de puente completo utilizados en la parte alimentada de la conexión PoE.

El nuevo estándar IEEE 802.3bt permite suministrar 90W mediante cuatro pares de cables Cat5e y superiores. Se prevé que este nivel de PoE alcance el nivel máximo definido ya que unos niveles superiores podrían no ser seguros para el cableado existente y los conectores instalados en las infraestructuras actuales. El estándar sustituirá a todas las soluciones instalados antes del estándar que suministran 60W/75W/95W en la actualidad, como UPOE o 4PPoE. Los proveedores de sistemas y dispositivos PoE tienen previsto implementar estos nuevos estándares, además de la compatibilidad con instalaciones anteriores al estándar, incluidas las que cumplen las especificaciones de UPOE y POH.
Si se implementan correctamente, los PD anteriores al estándar y nuevos conformes a IEEE® 802.3bt-2018 pueden compartir la misma infraestructura de Ethernet sin necesidad de cambios en los conmutadores o el cableado existente.

Galit Mendelson, Director de Marketing y Desarrollo del Negocio PoE, Microchip Technology (www.microchip.com)