下一代5G技術(shù)通過提供多種物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和大數(shù)據(jù)應(yīng)用程序，以更快的速度提供先進(jìn)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)連接，創(chuàng)造了新的商機(jī)。新興的應(yīng)用推動(dòng)了有源設(shè)備（PD）連接到以太網(wǎng)的需求，這些設(shè)備包括IP監(jiān)控?cái)z像頭，802.11ac和802.11ax接入點(diǎn)，LED照明器，5G小型蜂窩以及其他IoT設(shè)備。以太網(wǎng)供電（PoE）技術(shù)為在5G部署中為這些設(shè)備供電提供了眾多優(yōu)勢(shì)，最新的IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)通過推動(dòng)供電設(shè)備（PSE）更大功率來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，將分別達(dá)到90 W和71.3W。

目前最新一代POE面臨的挑戰(zhàn)是如何部署以便它們能夠與現(xiàn)有的IEEE 802.3bt之前的兩對(duì)和四對(duì)PD一起兼容工作，這些PD對(duì)支持更早的標(biāo)準(zhǔn)通用PoE（UPOE）和HDBaseT供電（PoH）。業(yè)界現(xiàn)在已經(jīng)彌合了這種互操作性鴻溝，從而確保標(biāo)準(zhǔn)前和新的符合IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品可以共享相同的以太網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)，而無(wú)需更改現(xiàn)有的交換機(jī)或電纜。

IEEE 802.3bt之路

自2003年第一個(gè)PoE標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)以來(lái)，PoE的使用已急劇增加，并已進(jìn)入新的應(yīng)用程序。PoE在簡(jiǎn)化安裝，節(jié)省資本支出和運(yùn)營(yíng)成本以及為全球使用提供統(tǒng)一和安全的電源標(biāo)準(zhǔn)方面提供了巨大的好處。

在新應(yīng)用中影響PoE使用的主要限制因素是可用功率。雖然15.4 W的電源足以滿足大多數(shù)IP電話和802.11a/b/g接入點(diǎn)的要求，但不足以支持IP視頻電話，802.11n和全景云臺(tái)（PTZ）IP攝像機(jī)。因此，（IEEE）在2009年發(fā)布了IEEE 802.3at，在PoE電源上指定了30W。

如今，要求更高的功率來(lái)支持連接到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的其他設(shè)備，例如PTZ安全攝像機(jī)，信息亭，POS終端，瘦客戶端，802.11ac和802.11ax接入點(diǎn)，小型蜂窩以及連接的LED照明，所有這些都可以從PoE中受益。為了滿足這一需求，新的IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)主要通過利用所有四對(duì)結(jié)構(gòu)化布線來(lái)增加可用的最大PoE功率。IEEE 802.3bt擴(kuò)展了初始交換功率分類信息，以提供更多的功率管理功能，支持多個(gè)PoE類，同時(shí)還向后兼容。這些增強(qiáng)功能解決了更高功率和更高效的PoE交付系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。

IEEE 802.3bt征集權(quán)益（CFI）活動(dòng)于2013年初開始，并于2018年9月批準(zhǔn)了該標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)滿足了現(xiàn)有的市場(chǎng)需求，并被視為PoE市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要催化劑，因?yàn)樗龠M(jìn)了PoE市場(chǎng)的發(fā)展。通過將PSE和PD的功率限制分別推至90 W和71.3 W來(lái)擴(kuò)展PoE的應(yīng)用范圍。

但是，在此IEEE 802.3bt倡議之前，曾有過其他方法來(lái)增加向PD的功率傳輸。它始于IEEE 802.3af-2003 PoE標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)通過兩對(duì)5e類（Cat5e）電纜為每個(gè)設(shè)備提供高達(dá)15.4 W的輸出功率。IEEE 802.3at-2009標(biāo)準(zhǔn)（也稱為PoE +）引入了“ Type 2” PSE/PD，能夠支持30W輸出功率和25.5W負(fù)載功率。后者主要是對(duì)第一標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展。HDBaseT聯(lián)盟也對(duì)HDBaseT協(xié)議進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，該協(xié)議允許通過Cat5e或更好的電纜將HDMI鏈接擴(kuò)展到100 m。2011年，HDBaseT聯(lián)盟創(chuàng)建了PoH標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將四對(duì)電纜的最大輸出功率擴(kuò)展到95W。

表1總結(jié)了IEEE 802.3bt之前的標(biāo)準(zhǔn)。

表1：擴(kuò)展的功率功能可使PD輸入功率達(dá)到95W。

IEEE 802.3bt增加了許多功能。除了引入類型3和類型4 PSE/PD并在四對(duì)上工作之外，它還支持單簽名和雙簽名PD結(jié)構(gòu)，并在改進(jìn)的相互識(shí)別過程中添加了5至8類。只要知道通道長(zhǎng)度，就可以添加自動(dòng)類功能，并且可以擴(kuò)展電源功能。最后，它包括低待機(jī)功耗支持，并支持帶有PoE的10G-BASE-T。表2顯示了IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)可用的PoE功能。

表2：擴(kuò)展的功率功能允許PD輸入功率對(duì)于類型3高達(dá)60 W，對(duì)于類型4高達(dá)90 W（如果已知通道長(zhǎng)度）。

IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)之一是符合ISO / IEC 60950中定義的受限電源和安全超低電壓（SELV）要求。合規(guī)性意味著每個(gè)端口的功率不能超過100 W。盡管有此功率上限，但100 W已經(jīng)足以支撐此前IEEE標(biāo)準(zhǔn)下無(wú)法滿足的應(yīng)用，從而擴(kuò)大了PoE部署的潛在規(guī)模。

確保互操作性

IEEE 802.3bt規(guī)范可確保IEEE 802.3bt系統(tǒng)將自動(dòng)與舊式1型和2型設(shè)備一起使用，只要PSE有能力（就功率而言）支持PD，并且兩者均符合標(biāo)準(zhǔn)。如果PD需要更高的功率（IEEE 802.3bt PD）而PSE無(wú)法支持它（IEEE 802.3af / at PSE），則PD將保持關(guān)閉狀態(tài)，或者將打開并僅消耗PSE可用的功率。

提供這種互操作性的解決方案的第一個(gè)例子是Microchip的PSE芯片組，它使標(biāo)準(zhǔn)交換機(jī)能夠支持IEEE 802.3bt-2018的產(chǎn)品互操作。該芯片組是Microchip早期的PSE芯片組的基礎(chǔ)，用于實(shí)施廣泛采用的針對(duì)95W PD的PoH四對(duì)電源標(biāo)準(zhǔn)，并且是IEEE 802.3bt-2018兼容PoE注入器和中跨產(chǎn)品的核心，可通過橋接解決互操作性用戶的差距。

PD和現(xiàn)有交換機(jī)之間安裝了符合IEEE 802.3bt-2018標(biāo)準(zhǔn)的PoE注入器和中跨設(shè)備，使用戶能夠?yàn)轭A(yù)標(biāo)準(zhǔn)和IEEE 802.3bt-2018兼容的PD的任意組合供電。單端口和多端口選件的可用性使符合IEEE 802.3bt的新交換機(jī)能夠?yàn)轭A(yù)標(biāo)準(zhǔn)PD供電。

對(duì)于系統(tǒng)開發(fā)人員而言，IEEE 802.3af/at/bt PoE芯片組提供了可擴(kuò)展性，可將支持預(yù)標(biāo)準(zhǔn)和IEEE 802.3bt-2018兼容PoE所需的兩對(duì)和四對(duì)系統(tǒng)整合到單板設(shè)計(jì)中。這些芯片組必須能夠平衡整個(gè)系統(tǒng)的散熱，并應(yīng)具備構(gòu)建PSE設(shè)備所需的所有管理器和控制器功能，這些設(shè)備可以為每個(gè)端口提供90 W至99.9 W的功率，同時(shí)最多支持48個(gè)IEEE 802.3bt Type 3端口（1–6類）和4類（7–8類）應(yīng)用程序。另一個(gè)需要考慮的因素是，基于這些芯片組的系統(tǒng)可以通過軟件更新從較早的標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)到IEEE 802.3bt，而無(wú)需更改硬件。

開發(fā)人員需要考慮的最后一個(gè)問題是，他們是否可以保護(hù)PD免受反極性連接的影響，并減少電源空間以及提供IEEE 802.3bt Type 4 Class 8電源的成本。通過提供用于PoE連接的供電側(cè)的全橋整流器設(shè)備，最新的IEEE 802.3bt解決方案也解決了這一問題。

新的IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)可通過四對(duì)以上Cat5e電纜提供90 W的功率。預(yù)計(jì)該P(yáng)oE級(jí)別是已定義的最大級(jí)別，因?yàn)楦叩募?jí)別對(duì)于當(dāng)今基礎(chǔ)架構(gòu)中部署的現(xiàn)有電纜和連接器可能并不安全。該標(biāo)準(zhǔn)將取代目前提供60 W / 75 W / 95 W的所有現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)解決方案，例如UPOE或4PPoE。PoE系統(tǒng)和設(shè)備供應(yīng)商正在提供實(shí)施這些新標(biāo)準(zhǔn)的路線圖，同時(shí)還支持早期的標(biāo)準(zhǔn)前實(shí)施，包括那些支持UPOE和POH規(guī)范的實(shí)施。正確實(shí)施的，符合標(biāo)準(zhǔn)的，符合IEEE 802.3bt-2018標(biāo)準(zhǔn)的新PD可以共享相同的以太網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)，而無(wú)需更改現(xiàn)有的交換機(jī)或電纜。

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