基于IEEE 802.3bt 71W PoE 標(biāo)準(zhǔn)的主要方面開始?jí)m埃落定

引言

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以太網(wǎng)供電 (PoE) 技術(shù)日益流行和成熟，因此供電設(shè)備 (PSE) 和受電設(shè)備 (PD) 開發(fā)人員熱切盼望追隨下一波 IEEE 潮流，開始通過以太網(wǎng)電纜提供更大功率，也就不足為奇了。不過，就像很多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一樣，IEEE PoE 標(biāo)準(zhǔn)的最終確定常常遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于市場所需。IEEE PoE 特別小組的最新時(shí)間表顯示，71W 802.3bt 標(biāo)準(zhǔn)直到 2018 年初都不會(huì)準(zhǔn)備就緒。從技術(shù)角度而言，這樣的等待時(shí)間太長了，等待這么久意味著很容易錯(cuò)過商機(jī)或市場機(jī)會(huì)。那么，在這種情況下，PSE 和 PD 開發(fā)人員應(yīng)該怎么辦? 沒什么可說的，當(dāng)然是現(xiàn)在就開始設(shè)計(jì)和制造設(shè)備！想讓產(chǎn)品率先進(jìn)入 802.3bt 市場的開發(fā)人員今天有ADI公司的 LT4295 IEEE 802.3bt PD 控制器可用，該控制器符合標(biāo)準(zhǔn)草案 2.0 版要求。

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功率越大，潛力越大

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不出所料，IEEE PoE 特別小組和開發(fā)人員的關(guān)注點(diǎn)一直落在最終為 PD 提供多大功率上。2003 年，IEEE PoE 特別小組在最初的 IEEE 802.3af PoE 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，向 PD 輸入端的 RJ-45 插座提供約 13W 功率。此后，市場不斷要求更大功率。因此在 2009 年，IEEE PoE 特別小組修訂了標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布了 IEEE 802.3at (也稱為 PoE+)，將最大 PD 功率級(jí)提高到 25.5W。到今天，人們預(yù)計(jì)，目前正在制訂中的修訂版 IEEE 802.3bt 草案標(biāo)準(zhǔn) 2.0 (也稱為 PoE++ 或 4PPoE)，將為 PD 提供高達(dá) 71W 功率。

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有了更大的功率，開發(fā)人員就可以非常容易地增加更多功能并升級(jí)已有產(chǎn)品。以安防攝像頭為例，這種應(yīng)用一直隨著 PoE 標(biāo)準(zhǔn)的修訂而不斷演變。在僅有 13W 功率可用時(shí)，最初的 PoE 供電安防攝像頭僅是簡單的靜止系統(tǒng)。然而，當(dāng) 802.3at 分配了 25.5W 功率以后，就有了更大功率來驅(qū)動(dòng)多種嵌入式電動(dòng)機(jī)，從而使安防攝像頭可以提供上下、左右移動(dòng)和變焦功能?，F(xiàn)在，由于可以利用 802.3bt? 的 71W 功率，所以具備上下、左右移動(dòng)和變焦功能的安防攝像頭還可以集成風(fēng)扇和加熱組件，以支持在極端溫度下運(yùn)行。在有些情況下，更高的 PoE 功率級(jí)有可能助力打開全新市場。例如，傳統(tǒng) LED 照明設(shè)備制造商可能只生產(chǎn)安裝在天花板上、用墻上開關(guān)控制的照明燈，但是現(xiàn)在，它們可以生產(chǎn)支持 PoE 的產(chǎn)品，這將有助于為智能家居或智能建筑創(chuàng)造機(jī)會(huì)。無論更大的功率是否促進(jìn)了最終產(chǎn)品的演變或徹底改變，很顯然的是，PoE 標(biāo)準(zhǔn)的每一次修訂都帶來了更大的市場潛力。

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對(duì) PSE-PD 鏈路的改變

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正如您也許已經(jīng)猜到的那樣：4PPoE 代表“4 線對(duì) PoE”，因?yàn)?802.3bt 規(guī)范利用以太網(wǎng)電纜中的所有 4 根雙絞線以實(shí)現(xiàn)長達(dá) 100m 的功率傳輸；在較舊的 PoE 標(biāo)準(zhǔn)中，4 線對(duì)功率輸送是不兼容的。圖 1 示出了 IEEE 802.3bt PSE-PD 鏈路的典型方框圖。電纜布線要求仍然懸而未決，但是電纜布線委員會(huì)和制造商正在猜測：802.3bt 將要求至少采用 Category 5E 電纜，旨在支持增加的功率水平并以 10GBASE-T (10Gbit/s 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)速率) 運(yùn)作。在任何場合中，由于我們現(xiàn)今逐步達(dá)到以太網(wǎng)電纜的電流處理極限，因此可能要留意先前被忽視的電纜布線系統(tǒng)性能特征。

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圖 1：IEEE 802.3bt PSE-PD 鏈路的典型方框圖

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802.3bt PSE CONTROLLER：802.3bt PSE 控制器

DATA PAIR：數(shù)據(jù)傳送線對(duì)

SPARE PAIR：備用線對(duì)

802.3bt PD CONTROLLER：802.3bt PD 控制器

DC/DC CONVERTER：DC/DC 轉(zhuǎn)換器

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802.3bt 引入了兩種新型 PD 拓?fù)洌簡翁卣骱碗p特征。單特征 PD 是在兩個(gè)線對(duì) (pairset) 之間共用相同的檢測特征、分級(jí)特征和維持功率特征 (MPS) 的 802.3bt PD，而雙特征 PD 則是在兩個(gè)線對(duì)之間具有獨(dú)立特征的 802.3bt PD。毫無疑問，新的 802.3bt 設(shè)計(jì)將趨向于采用較為簡單和更具成本效益的單特征拓?fù)?，該拓?fù)鋬H需要單個(gè) PD 接口。雙特征 PD 需要兩個(gè)并行 PD 接口 (每個(gè)線對(duì)各用一個(gè))，來自兩個(gè) PSE 的功率在每個(gè) PD 接口之后相加。例如，雙特征拓?fù)鋵?shí)質(zhì)上采用兩個(gè) 25.5W PD 以構(gòu)成單個(gè) 51W PD，這是一種成本有可能高達(dá)單特征 51W PD 之兩倍的復(fù)雜解決方案。

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802.3bt 檢測過程已被擴(kuò)展到不僅能夠辨別所連接的 PD 是符合 802.3 標(biāo)準(zhǔn)的 PD，而且還可確定連接的是單特征 PD 還是雙特征 PD。正因?yàn)槿绱?，檢測功能如今利用 “連接檢查” (Connection Check) 進(jìn)行了擴(kuò)充，以確定單特征或雙特征 PD 配置。

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802.3bt 規(guī)范引入了四種新的高功率 PD 分級(jí) (Class)，從而使單特征類別的總數(shù)達(dá)到 9 個(gè)，如表 1 所示。Class 5~8 對(duì)于 PoE 標(biāo)準(zhǔn)而言是新的，并轉(zhuǎn)化為 40.0W 至 71.0W 的 PD 功率水平。PSE 仍然可選擇使用物理層 (即：用于 71W 的 5 事件分級(jí)) 或數(shù)據(jù)鏈路層 (即：鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議，LLDP) 進(jìn)行 PD 的分級(jí)，而且 PD 依然必需能夠支持兩種分級(jí)方案以與標(biāo)準(zhǔn)相符。另外，802.3bt 還可以實(shí)現(xiàn)物理層分級(jí)的一種任選擴(kuò)展 (稱為 “Autoclass”)，在此擴(kuò)展中一個(gè) 802.3bt PSE 測量一個(gè)連接 PD 的實(shí)際最大吸取功率。舉個(gè)例子，這種便利的功率管理功能允許 PSE 把剩余的功率分配給附加的燈泡 (如果它知道某個(gè)特定燈泡所吸取的功率低于其分級(jí)功率)。

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表 1：IEEE 802.3bt PD 分級(jí)和功率水平

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