YENİ NESİL PoE: IEEE 802.3bt

Teknolojik Gereksinimleri Karşılayacak Yeni PoE Switch Standardı

2018 Eylül ayında onaylanmış olan IEEE 802.3bt, dört Cat5e veya daha yüksek kategori kablo çifti için 90 W sağlanmasına izin verecek. Bunun PoE seviyesinde tanımlanan maksimum değer olması beklenmektedir.

Daha yüksek seviyeler, günümüzdeki altyapı tarafından sağlanan mevcut kablo tesisatı ve konektörler için uygun olmayabilir. Yeni standart, UPoE veya 4PPoE gibi 60 W / 75 W / 95 W sağlayan tüm mevcut ön-standart çözümünün yerine geçecektir.

Tarihçe:

2003 yılında ilk Ethernet Üzerinden Güç (PoE) standardının onaylanmasından beri PoE kullanımı dramatik bir şekilde artarak yeni uygulamalar için önemli bir kapı açtı. PoE kolay kurulum, CAPX ve OPEX maliyetlerinden tasarruf ve dünya çapında kullanım için birleştirilmiş ve güvenli güç standardı sağlamak gibi birçok büyük fayda sağlıyor.

PoE’nin yeni uygulamalarda kullanılmasını sınırlayan ana faktör, sunulabilen güç miktarı. 15,4 W seviyesinde güç kaynağı birçok IP telefon ve 802,11a/b/g erişim noktası için yeterli olsa da IP video telefonları, 802.11n ve panoramik başlıklı yakınlaştırma (PTZ) IP kameraları için yeterli değildir. Bu nedenle, Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü veya IEEE®, 2009 yılında 30W PoE kaynaklarını belirten IEEE802.3at standardını yayınladı.

Günümüzde, PTZ güvenlik kameraları, kiosklar, POS terminalleri, sade istemciler, 802.11ac erişim noktaları, tekli hücreler ve bağlı LED aydınlatma gibi PoE’den faydalanabilecek olan Ethernet ağlarına bağlı ek cihazları desteklemek için daha fazla güce ihtiyaç var.

Gelecek: Yeni Nesil PoE standardı: IEEE 802.3bt

Yeni IEEE 802.3bt standardı, dört çift yapılandırılmış kablo kullanarak sunulan maksimum PoE gücünü arttırdı. IEEE 802.3bt, anlamlı güç yönetim kapasitelerine izin vermek, birden fazla PoE sınıfını desteklemek ve ters yönlü olarak uyumlu olmak için ilk pazarlık aşamasındaki güç sınıflandırma bilgisinin değişiminin kapsamını genişletiyor. Bu genişletme, daha yüksek güç sorununu ve daha verimli PoE sunma sistemi sorununu çözüyor.

IEEE 802.3bt İlgi Çağrısı (Call for Interest), 2013 yılının ilk yarısında başladı. Mevcut durumda yeni standartlar 2018 yılının ikinci yarısında onaylandı.

Mevcut PoE Standartları

IEEE 802,3 Ethernet Çalışma Grubu, 1999 yılından beri Ethernet üzerinden güç (PoE) kablolarının standartlaştırılması için çalışıyor. Bu çalışmalarda lider konumda olan Microsemi, 802,3 Çalışma Grubunda birinci ve ikinci PoE CFI’ye ve 802.3af-2003, 802.3at-2009 ve 802.3bt Görev Güçlerinin standartlaştırılmasına aktif olarak katıldı ve katkı sundu.

IEEE 802.3af-2003 PoE standardı, iki çift Kategori 5e (Cat5e) kablolarına sahip her cihaz için 15,4 W çıkış gücü sağladı. Aynı zamanda PoE+ olarak da bilinen IEEE 802.3at-2009 standardı, 30 W çıkış gücü ve 25,5 W yük gücünü destekleyen “Tip 2” PSE/PD kapasitesini sundu. İkincisi, temelde birinci standardın genişletilmiş haliydi.

HDBASET Birliği, HDMI bağlantılarını Cat5e veya daha iyi kablolarla 100 metreye kadar uzatmaya izin veren HDBaseT protokolünü standartlaştırdı.
2011 yılında, HDBaseT Birliği, HDBaseT üzerinde güç (PoH) standardını sunarak, sunulan maksimum gücü dört çift üzerinden 95 W’e kadar çıkardı.

Aşağıda yer alan tablo, mevcut standartları (IEEE 802,3 ve PoH) özetlemektedir:

Tür	Standart	PSE minimum giriş gücü	PD minimum giriş gücü - garantili	Kablo kategorisi	Kablo uzunluğu	Güç üzerinden
Tür 1	IEEE802.3af	15,4 W	12,95 W	Cat5e	100 m	2 çift
Tür 2	IEEE802.3at	30 W	25,5 W	Cat5e	100 m	2 çift
PoH	PoH	95 W	72 W–95 W*	Cat5e/6	100 m	4 çift

* Arttırılmış güç kapasitesi, eğer kanal uzunluğu biliniyorsa, PD giriş gücünün 95 W’a kadar çıkmasına izin veriyor.

Yine de IEEE standartları tarafından desteklenen güç yetersiz ve pazar ihtiyaçları göz önüne alındığında, dört çift üzerinden 60 W ve 95 W (PoH) destekleyen ön-standart ürünleri mevcut.

Tip 3 ve Tip 4 güç kaynağı ekipmanı (PSE)/ hedef cihaz (PD) sunuyor.
Dört çift üzerinde çalışıyor
Ek sınıflar (sınıf 5-8) ve geliştirilmiş ortak tanımlama süreci sunuyor.
Otomatik sınıf işlevselliği
Kanal uzunluğu biliniyorsa arttırılmış güç kapasitesi
Düşük bekleme güç desteği
PoE ile 10G-BASE-T

Aşağıdaki tablo, IEEE802.3bt standardıyla onaylanan PoE kapasitelerini göstermektedir.

Tür	Standart	PSE minimum çıkış gücü	PD minimum giriş gücü	Kablo kategorisi	Kablo uzunluğu	Güç üzerinden
Tür 1	IEEE802.3af	15,4 W	12,95 W	Cat5e	100 m	2 çift
Tür 2	IEEE802.3at	30 W	25,5 W	Cat5e	100 m	2 çift
Tür 3	IEEE802.3bt	60 W	51 W-60 W*	Cat5e	100 m	2 çift sınıf 0-4
						4 çift sınıf 0-4
						4 çift sınıf 5-6
Tür 4	IEEE802.3bt	90 W	71 W-90 W*	Cat5e	100 m	4 çift sınıf 7-8

* Arttırılmış güç kapasitesi, eğer kanal uzunluğu biliniyorsa, PD giriş gücünün Tip 3 için 60 W’a kadar Tip 4 için 90W’a kadar çıkmasına izin veriyor.

Port Başına Maksimum Güç

Bu standardın temel amaçlarından biri, ISO/IEC 60950 tanımlandığı şekilde sınırlı güç kaynağı ve güvenli aşırı düşük gerilim (SELV) gereksinimlerine uyum sağlamak.
Ancak bu uyum gücün port başına 100 W’ı geçemeyeceği anlamına geliyor. Bu güç üst sınırına rağmen, port başına 100 W, önceki standart altında desteklenmeyen uygulamalar için yeterli ve PoE port sayısı potansiyelini arttırıyor.

Dört Çift Üzerinden Uygulama

Aşağıdaki şekil, gücün sadece kırmızı çift üzerinden ve verinin dört çiftten sağladığı iki çiftli bağlantıyı göstermektedir.
Aynı zamanda kablo 1, 2, 3 ve 6 üzerinden sağlanan bağlantıları da göstermektedir. Ancak güç, kablo 4, 5, 6 ve 7 üzerinden sağlanmaktadır.
İki seçenek de IEEE802.3af/at standardı için geçerli alternatiflerdir.

Şekil 1 İki Çift Üzerinde Veri Sunma

iki cift uzerinden veri sunma Aşağıdaki şekil, gücün dört çift üzerinden sağlandığı dört çiftli bağlantıyı göstermektedir.

Şekil 2 Dört Çift Üzerinde Veri Sunma

Dort Cift Uzerinde Veri Sunma

Standart, iki tür dört çiftli PD arasında ayrım yapar: tekli imzalı PD ve ikili imzalı PD. İki alternatifin de genel uygulaması, aşağıdaki şekillerde gösterilmiştir.

Şekil 3 Tekli İmzalı PD

Tekli imzali PD

Şekil 4 İkili İmzalı PD

İkili imzali PD

IEEE 802.3bt PSE, PD türünü belirleyecek ve buna göre gücü ayarlayacaktır.
Uygulamaya bağlı olarak tekli imzalı PD veya ikili imzalı PD uygulanabilir.

İki mimarinin de desteklenmesi ideal olan durumdur. Böylece PoE ile beslenen daha fazla uygulamaya izin verilebilir.
İkili imzalı PD, yükün mümkün olan durumlarda iki PSE çiftiyle de çalışmasına izin verir.
Örneğin ikili imzalı PD ile kurulan güvenlik kameralarında, bir çift kameraya bağlanırken diğer çift ısıtıcı veya soğutucuya bağlanabilir.

Güncellenmiş Sınıflandırma Tablosu

Sınıflandırma, PSE’nin PD’nin güç gereksinimlerini Fiziksel Katman Sınıflandırması veya LLDP (veri protokolü) kullanarak tespit etmesi sürecidir.
Standart, çalışan dört çift için ortak tanımlama koşullarını belirtir. Daha sonra ek sınıflar eklenmiştir ve bu sınıflar şu şekilde tanımlanmıştır:

Tablo 3 Sınıflandırma Tablosu

Sınıf Numarası	PSE Çıkış Gücü [W]	PD Çıkış Gücü [W]	PD Türü	Notlar:
	15,4	12,95	1	IEEE802.3af
1	4	3,84	1
2	7	6,49	1
3	15,4	12,95	1
4	30	25,5	2	IEEE802.3at
5	45	40	3	IEEE802.3bt
6	60	51	3
7	75	62	4
8	90	73	4

Tip 3 ve Tip 4

Daha önce ele alındığı gibi Tip 3 ve Tip 4 olmak üzere iki ek PSE ve PD tanımlanmıştır. Yeni türlerde, Tip 1 ve Tip 2’de olmayan benzersiz özellikler vardır. Ayrıca Tip 3 ve Tip 4 arasında bazı farklılıklar vardır. Aşağıdaki tablo, dört türün ana özelliklerini ve aralarındaki farkları özetlemektedir.

Yetenekler	Tip 1/Tip 2	Tip 3	Tip 4
VPSE (MIN)	44 V/50 V	50 V	52 V
PSE Polaritesi	Esnek	Esnek	Sabit
4P Yeteneği	YOK	Sınıf 0-4 : İsteğe bağlı	Zorunlu
4P Yeteneği	YOK	Sınıf 5-6 : Zorunlu	Zorunlu
Genişletilmiş Güç	YOK	VAR	VAR
Otomatik Sınıf	YOK	VAR	VAR
Düşük MPS	YOK	VAR	VAR
PPSE (MAX)	15 W/30 W	60 W	90 W–99 W
PD minimum giriş gücü	12,95 W/25,5 W	51 W*	71 W*
Desteklenen PSE Sınıfı	Sınıf 0-4	Sınıf 1-6	Sınıf 8
Desteklenen PD Sınıfı	Sınıf 0-4	Sınıf 1-6	Sınıf 7-8

*Arttırılmış güç kapasitesi, eğer kanal uzunluğu biliniyorsa, PD giriş gücünün Tip 3 için 60 W’a kadar Tip 4 için 90W’a kadar çıkmasına izin veriyor.

Yeni standart, PSE ve PD arasında otomatik anlaşmaya göre PSE sistemine “atanmış sınıf” tanımlanmıştır. PSE sisteminin atanmış sınıfı, hem PSE hem de PD’nin destekleyebileceği en küçük ortak güç bölenine göre belirlenmiştir.
Örneğin eğer PD Sınıf 8’e ihtiyaç duyarken PSE sadece Sınıf 6’yı destekleyebiliyorsa, tüm PSE sisteminin atanmış sınıfı Sınıf 6 olur.

Güç İmzasını Koruma (MPS)

Çok sayıda PD’nin sunulması, önemli oranda bekleme gücüne neden olur. Akım standartlarında, portu canlı tutmak için gerekli minimum güç imza değeri 10 mA’dir. Bu değer %20 görev çevrimine izin verir. Örneğin, portu canlı tutmak ortalama olarak 2 mA tüketilmesini gerektirir. Tipik 50 V geriliminde bu değer 100 mW şeklindedir. Bu güç değerinin port sayısıyla çarpılması, önemli güç kaybına neden olur.

Örneğin PoE kullanan LED aydınlatma uygulamalarında, tipik bir uygulamadaki port sayısının yüksek olması nedeniyle bekleme gücünün azaltılması kritiktir. Ayrıca ışıklar kapalıyken, port açık kalmalı ve mümkün olduğu kadar az tüketim yapmalıdır. Bu parametrenin iyileştirilmesi için görev döngüsü %1,875 indirilmiştir. Bu durumda port canlıyken 10 mW’tan az güç tüketir. Bu değer, mevcut çözümlerden 10 kat daha iyidir. Bununla birlikte, MPS küçük hücreler, kablosuz taşıma, Wi-Fi erişim noktaları ve güvenlik kameraları gibi bekleme modu olmayan uygulamalarla ilgili değildir. Bu uygulama türleri, daha yüksek güç için PoH standartlarını destekleyen ürünlerle çalışmaktadır.

Otomatik Sınıf

Tip 3 ve Tip 4 PSEler, otomatik sınıf olarak bilinen Fiziksel Katman sınıflandırmasını uygulamayı seçebilir.
Otomatik sınıfın amacı, PSE’nin bağlı PD’nin çekeceği gerçek maksimum gücü belirlemesine izin vermektedir.

Otomatik sınıf uygulayan PSE, tanımlanan zaman noktaları boyunca bağlı PD’nin güç tüketimini ölçecektir. Bu süre boyunca PD, ihtiyaç duyabileceği maksimum gücü tüketecektir. PSE, otomatik sınıfa marjın eklenmesi sonucu çekilen güce göre maksimum güç çıktısını belirleyebilir.

Genişletilmiş Güç

Mevcut standartlar, PSE’nin sağlayabileceği minimum gücü ve PD’nin alması beklenen maksimum gücü tanımlar. 100 metre kabloları içeren en kötü senaryo durumunda kablo üzerinde gerçekleşen yayılma için “ayrılmış” güç miktarı vardır. (Bir önceki standart, en kötü senaryoyu göz önünde bulundurmuştur).

Bu yaklaşımın izlenmesi, 90 W çıkış sağlayan bir PSE durumunda PD’nin sadece 71 W alacağı ve 19 W’ın PSE’den 100 metre uzaklıkta olan PD durumunda kablo yayılması için “ayrıldığı” anlamına gelir. Peki durum her zaman bu şekilde mi olur? Ya PSE ve PD birbirine yakınsa ya da eğer kablo kayıpları çok daha düşükse, daha az güç “ayırabilir” miyiz?

Arttırılmış güç özelliği fikri, PD’nin (veya PSE’nin) kablonun gerçek toplam direncine göre maksimum güç kullanımına izin verir. PD kablo direncini ölçtüğünde, kablo üzerinde meydana gelecek kaybı hesaplar ve PD tarafından en kötü senaryo koşulunun kullanılacağını ifade eder. En kötü durumda, güç rezervi, akım standardıyla aynı olacak olsa da daha az da olabilir. Bu özellik, günümüzde PoH standardı tarafından desteklenmektedir.

Geçmiş Standartlarla Uyum

Yeni özellikler eklense de birlikte çalışabilirlik için yüksek güç desteklenmiştir ve bazı algoritma değişimleri yapılmıştır. Bunun altında yatan fikir, sistemin eski Tip 1 ve Tip 2 cihazlarla çalışabilmesidir. PSE, (güç anlamında) PD’yi desteklediği sürece ve her ikisi de standartlarla uyumlu olduğu sürece otomatik olarak uyum sağlanacaktır.

PD daha yüksek güce gereksinim duyarsa (IEEE 802.3bt PD) ve PSE bunu karşılayamazsa (IEEE 802.3af PSE), PD ya kapalı kalacak ya da açılarak sadece PSE tarafından sağlanan gücü tüketecektir.

IEEE 802.3bt: Yeni Uygulamalara Kapıları Açma

PoE ile daha yüksek gücün desteklenmesi, yeni fırsatlar yaratır. Yeni pazarlara izin verirken aşağıdaki uygulama alanlarında daha yüksek güce ihtiyaç duyan mevcut pazarların

PoE kapsamını genişletir: