Регистрация | Вход

Объявление

Свернуть
Пока нет объявлений.

Журнал «ЭК»:Питание устройств интернета вещей нового поколения и устройств сетей 5G по технологии PoE

Свернуть
X
 
  • Фильтр
  • Время
  • Показать
Очистить всё
новые сообщения

    Журнал «ЭК»:Питание устройств интернета вещей нового поколения и устройств сетей 5G по технологии PoE

    Питание устройств интернета вещей нового поколения и устройств сетей 5G по технологии PoE

    Галит Мендельсон (Galit Mendelson), старший менеджер по маркетингу PoE Marketing и развитию бизнеса, Microchip Technology

    В статье рассматривается решение проблем совместимости при обеспечении питания мощностью до 90 Вт по кабелям с помощью технологии Power over Ethernet в существующей инфраструктуре коммутаторов.


    Технология 5G следующего поколения, обеспечивающая расширенные функции подключения к мобильному интернету с более высокой скоростью, сулит новые возможности для бизнеса за счет использования приложений интернета вещей (IoT) и больших данных (Big Data). Эти приложения вызывают огромный спрос на подключение дополнительных типов потребляющих питание устройств (PD) к сетям Ethernet, включая IP-камеры наблюдения, точки доступа 802.11ac и 802.11ax, светодиодные светильники, малые соты 5G и другое IoT-оборудование. Технология Power-over-Ethernet (PoE) имеет множество преимуществ для обеспечения питанием этих устройств в 5G-сетях. Самый новый стандарт IEEE 802.3bt повышает предельную мощность для питающего оборудования (PSE) и PD-устройств до 90 Вт и 71,3 Вт, соответственно.

    Проблема в том, как установить потребляющие устройства, которые поддерживают технологию PoE этого последнего поколения, чтобы они смогли работать вместе с существующими PD-устройствами, получающими питание по двум и четырем парам кабелей, введенными в эксплуатацию до стандарта IEEE 802.3bt и поддерживающими спецификации UPOE (Universal PoE) и POH (Power-over-HDBaseT). К настоящему времени отрасль преодолела эту несовместимость – теперь и устаревшие, и новые потребляющие устройства, соответствующие стандарту IEEE 802.3bt-2018, могут совместно использовать одну и ту же инфраструктуру Ethernet, не требуя изменений в существующих коммутаторах или кабелях.



    На пути к IEEE 802.3bt

    С момента ратификации первого стандарта PoE в 2003 г. внедрение технологии PoE резко возросло, и появилась возможность для реализации новых приложений. Преимущества PoE-технологии заключаются в простоте установки оборудования, экономии капитальных и операционных расходов, в обеспечении единого и безопасного стандарта питания для повсеместного применения.

    Основным ограничивающим фактором, влияющим на использование PoE в новых приложениях, является объем доступной мощности. Если для питания большинства IP-телефонов и точек доступа 802.11a/b/g достаточно источника мощностью 15,4 Вт, ее не хватает для IP-видеотелефонов, устройств сетей 802.11n и IP-камер с панорамированием, наклоном и масштабированием (PTZ). По этой причине Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) выпустил спецификацию IEEE 802.3at в 2009 г., установив мощность величиной 30 Вт для питающего оборудования.

    К настоящему времени появилась потребность в еще большей мощности для поддержки дополнительных устройств, подключенных к Ethernet-сетям. К ним относятся PTZ-камеры видеонаблюдения, киоски, POS-терминалы, тонкие клиенты, точки доступа 802.11ac и 802.11ax, малые соты и интеллектуальное светодиодное освещение. Все перечисленные приложения могут получить выгоду от использования PoE-технологии. Чтобы удовлетворить это требование, новый стандарт IEEE 802.3bt повышает максимальную доступную мощность, в основном, за счет использования всех четырех пар структурированной электропроводки. IEEE 802.3bt дополняет информацию о классификации мощности, которой обмениваются во время первоначального согласования, чтобы обеспечить требуемую характеристику управления мощностью, поддержку нескольких PoE-классов, а также обратную совместимость. Эти дополнения решают проблему повышения мощности и эффективности предоставления питания по Ethernet-сетям.

    Разработка стандарта IEEE 802.3bt стартовала в начале 2013 г., а его ратификация состоялась в сентябре 2018 г. Этот новый стандарт удовлетворяет существующим потребностям рынка и считается главным катализатором роста рынка PoE-технологии, поскольку способствует расширению сценариев ее использования путем увеличения предельной мощности источников и потребителей до 90 Вт и 71,3 Вт, соответственно.

    Однако до появления IEEE 802.3bt предпринимались попытки увеличить мощность, подаваемую питаемым устройствам. Все началось со стандарта PoE IEEE 802.3af-2003, который обеспечивал выходную мощность до 15,4 Вт для каждого устройства по двум парам кабелей категории 5e (Cat5e). Стандарт IEEE 802.3at-2009, или PoE+, представил PSE/PD «типа 2», который поддерживает выходную мощность на уровне 30 Вт и мощность нагрузки величиной 25,5 Вт. Последний, в основном, является расширением первого стандарта. Затем альянс HDBaseT стандартизировал протокол HDBaseT, который позволяет увеличить длину HDMI-каналов до 100 м по кабелям Cat5e или лучшей категории. В 2011 г. альянс HDBaseT создал стандарт Power over HDBaseT (PoH), который увеличивает максимальную выходную мощность до 95 Вт по четырем парам.

    В таблице 1 приведены основные параметры, предусматриваемые стандартами, которые появились до IEEE 802.3bt.



    Таблица 1. Основные параметры, предусматриваемые стандартами, которые появились до IEEE 802.3bt
    Тип Стандарт Входная мощность PSE (мин.), Вт Гарантированная входная мощность PD (мин.), Вт Категория кабеля Длина кабеля, м Кол-во используемых пар
    Тип 1 IEEE 802.3af 15,4 12,95 Cat5e 100 2
    Тип 2 IEEE 802.3at 30 25,5 Cat5e 100 2
    PoH PoH 95 72–95 Cat5e/6 100 4
    Примечание. Повышение допустимой мощности позволяет увеличить входную мощность питаемых устройств до 95 Вт, если известна длина канала.

    Стандарт IEEE 802.3bt добавляет ряд возможностей: появились не только PSE/PD типов 3–4 и четыре питающие пары, но и поддержка потребителей с одной и двумя сигнатурами. Были также добавлены классы 5–8 для улучшения процесса взаимной идентификации. Кроме того, были добавлены функции автоматического класса, и увеличена допустимая мощность при известной длине канала. Наконец, этот стандарт обеспечивает малое энергопотребление в режиме ожидания и поддерживает 10G-BASE-T с PoE. В таблице 2 представлены характеристики PoE-технологии, которые стали доступными в результате ратификации стандарта IEEE 802.3bt.



    Таблица 2. Характеристики стандарта IEEE 802.3bt в сравнении с характеристиками стандартов IEEE 802.3af и IEEE 802.3at
    Тип Стандарт Входная мощность PSE (мин.), Вт Гарантированная входная мощность PD (мин.), Вт Категория кабеля Длина кабеля, м Кол-во используемых пар
    Тип 1 IEEE 802.3af 15,4 12,95 Cat5e 100 2
    Тип 2 IEEE 802.3at 30 25,5 Cat5e 100 2
    Тип 3 IEEE 802.3bt 60 51–60 Cat5e 100 2 или 4 класса 0–4



    4 класса 5–6
    Тип 4 IEEE 802.3bt 90 71–90 Cat5e 100 4 класса 7–8
    Примечание. Повышение допустимой мощности позволяет увеличить входную мощность питаемых устройств типа 3 до 60 Вт и до 90 Вт – для устройств типа 4, если известна длина канала.

    Одна из целей стандарта IEEE 802.3bt – выполнить требования к источнику питания ограниченной мощности и безопасному сверхнизкому напряжению (SELV), как определено в ISO/IEC 60950. Однако это соответствие означает, что мощность не может превышать 100 Вт на порт. Несмотря на такое предельное значение мощности, ее по-прежнему достаточно для приложений, которые ранее не поддерживались предыдущими стандартами IEEE, что увеличивает возможное число реализаций портов PoE.



    Обеспечение совместимости

    Спецификации IEEE 802.3bt гарантируют, что система работает автоматически с устаревшими устройствами типов 1–2, если источник в состоянии (с точки зрения подаваемой мощности) поддерживать потребителя и оба соответствуют стандарту. Если питаемому устройству требуется более высокая мощность (IEEE 802.3bt PD), а питающее оборудование ее не поддерживает (IEEE 802.3af/в PSE), потребитель либо остается выключенным, либо включается и получает от источника только доступную мощность.

    Одним из первых примеров решений, обеспечивающих такую ​​совместимость, является набор микросхем PSE от Microchip, который позволяет коммутаторам предыдущего стандарта взаимодействовать с новыми изделиями, соответствующими IEEE 802.3bt-2018. Этот набор микросхем появился вслед за более ранним чипсетом PSE от Microchip для реализации широко распространенного стандарта PoH с четырьмя парами для питания устройств мощностью 95 Вт. Кроме того, этот набор является основой совместимых с IEEE 802.3bt-2018 инжекторов и промежуточных источников питания (midspans) PoE, которые устраняют пробел в совместимости.

    Инжекторы и промежуточные источники питания IEEE 802.3bt-2018 устанавливаются между потребителями и существующим коммутатором. Они подают питание PD-устройствам в любой комбинации, будь то устройства, появившиеся до стандарта IEEE 802.3bt-2018, или совместимые с ним. Наличие однопортовых и многопортовых опций позволяет новым коммутаторам, совместимым с IEEE 802.3bt, подключать питаемые устройства прежних стандартов.

    PoE-чипсеты IEEE 802.3af/at/bt обеспечивают масштабируемость для интеграции в одноплатную конструкцию двух- и четырехпарных систем, которые необходимы для поддержки устройств прежних стандартов, а также совместимых с IEEE 802.3bt-2018. Эти чипсеты должны равномерно распределять рассеиваемое тепло по всей системе и осуществлять все функции диспетчера и контроллера для реализации в питающем оборудовании, которое обеспечивает мощность в диапазоне 90–99,9 Вт на порт, поддерживая до 48 портов для IEEE 802.3bt, тип 3 (классы 1–6) и приложения типа 4 (классы 7–8). Кроме того, системы на основе этих чипсетов должны обновляться с более ранних стандартов до IEEE 802.3bt только за счет обновления программного обеспечения – оборудование не изменяется.

    Перед разработчиками стоят еще несколько задач – защитить питаемые устройства от подключений с обратной полярностью, сократить пространство, занимаемое системой питания, и стоимость его подачи в стандарте IEEE 802.3bt, тип 4, класс 8. Эти проблемы решаются с помощью последних разработок IEEE 802.3bt за счет полностью мостовых выпрямительных устройств, которые применяются на питаемой стороне PoE-соединения.

    ...


    Прочитать в оригинале…
    Последний раз редактировалось Darya; 23-04-2021, 13:58.
    Взято автоматически из интернета.

Похожие темы

Тема Автор Раздел Последнее сообщение
Взаимодействие устройств IoT от Microchip с облаком Google COMPEL Деловые предложения 21-04-2021
Ультран: Анонс нового LTE-M/GNSS модуля U-blox серии ALEX-R5 NewsRobot Новости компаний 22-04-2021
Ультран: Вебинар U-blox по оптимизации энергопотребления для IoT-устройств NewsRobot Новости компаний 22-04-2021
2002—2021 «ЭтЛайт»
Наши контакты: +7 (812) 309-50-30, client@efind.ru
Реклама · Участие в поиске · Инструменты · Блог · Аналитика · English version

  ExpoElectronica RADEL
Обработка...
X