Como PoE de Nova Geração Alimenta IoT: Entrega de 90W para 5G e Além

O advento do 5G entrega conectividade móvel mais rápida, desbloqueando uma onda de aplicações IoT e Big Data. Estas inovações demandam conectividade Ethernet para uma gama expansiva de dispositivos alimentados — câmeras IP, access points 802.11ac/ax, luminárias LED, small cells 5G e outros appliances IoT. Power-over-Ethernet (PoE) é a solução ideal, e o novo padrão IEEE 802.3bt eleva o teto para 90W para Power-Sourcing Equipment (PSE) e 71.3W para Powered Devices (PD).

Implantar PDs de nova geração que suportam IEEE 802.3bt junto a dispositivos legados 2-pair e 4-pair tem sido um desafio. A indústria agora preencheu essa lacuna de interoperabilidade, permitindo que PDs pre-standard e novos PDs IEEE 802.3bt-2018-compliant compartilhem a mesma infraestrutura Ethernet sem alterar switches ou cabeamento.

O Caminho para IEEE 802.3bt

Desde a ratificação do primeiro padrão PoE em 2003, a adoção de PoE disparou, impulsionando novas aplicações e entregando economias significativas de CAPEX e OPEX. PoE oferece uma solução de energia unificada, segura e padrão mundial que simplifica instalação e reduz custos.

A limitação primária do PoE inicial era a potência disponível. Enquanto 15.4W da fonte bastavam para telefones IP e access points 802.11a/b/g legados, ficavam aquém para video phones IP, 802.11n e câmeras IP PTZ. Em 2009, o IEEE lançou 802.3at, elevando a saída da fonte para 30W.

Hoje, dispositivos de maior potência — câmeras de segurança PTZ, quiosques, terminais POS, thin clients, access points 802.11ac/ax, small cells 5G e iluminação LED — exigem ainda mais. IEEE 802.3bt atende esta demanda utilizando todos os quatro pares de fiação Cat5e, expandindo classificação de potência, habilitando múltiplas classes PoE, e permanecendo totalmente backward compatible.

O Call for Interest do IEEE 802.3bt começou no início de 2013, e o padrão foi ratificado em setembro de 2018. Ele expande os limites de PSE e PD para 90W e 71.3W respectivamente, e atua como catalisador para crescimento do mercado PoE.

Antes do IEEE 802.3bt, várias iniciativas empurraram limites de potência: IEEE 802.3af (2003) entregou até 15.4W sobre dois pares Cat5e; IEEE 802.3at (2009) introduziu dispositivos Type 2 capazes de 30W; a HDBaseT Alliance padronizou HDMI sobre Cat5e até 100m; e PoH (2011) estendeu potência máxima a 95W sobre quatro pares.

Tabela 1: Capacidade de potência estendida permite potência de entrada PD atingir até 95W se comprimento do canal é conhecido.

IEEE 802.3bt introduz Type 3 e Type 4 PSEs/PDs, opera sobre todos os quatro pares, suporta construções single- e dual-signature, e expande o range de classe de potência para 5-8. Também adiciona detecção automática de classe, estende potência baseada em comprimento de canal conhecido, fornece low-standby power, e suporta 10G-BASE-T PoE.

Tabela 2: Capacidade de potência estendida permite potência de entrada PD atingir até 60W para Type 3 e até 90W para Type 4 se comprimento do canal é conhecido.

IEEE 802.3bt também cumpre limites Safety Extra Low Voltage (SELV) da ISO/IEC 60950, limitando potência a 100W por porta. Este teto ainda cobre todas as aplicações anteriormente não suportadas, expandindo vastamente possibilidades de deployment PoE.

Garantindo Interoperabilidade

As especificações IEEE 802.3bt garantem operação seamless com dispositivos legados Type 1 e Type 2, desde que o PSE possa fornecer a potência requerida. Se um PD IEEE 802.3bt de maior potência é conectado a um PSE de menor potência, o dispositivo simplesmente permanecerá desligado ou consumirá apenas a potência disponível.

Um exemplo líder é o chipset PSE da Microchip, que permite switches pre-standard interoperarem com novos produtos IEEE 802.3bt-2018. O mesmo chipset fundamenta soluções PoH four-pair 95W e injetores/midspans PoE que preenchem a lacuna de compatibilidade.

Instalar injetores ou midspans IEEE 802.3bt-compliant entre switch e PDs permite aos usuários alimentar qualquer mix de dispositivos legados e novos. Opções single- e multi-port permitem novos switches fornecerem potência a PDs pre-standard também.

Para designers de sistema, chipsets PoE que suportam IEEE 802.3af/at/bt fornecem soluções escaláveis two- e four-pair em uma única placa. Devem gerenciar dissipação térmica balanceada, incluir funções completas de manager e controller, fonte até 99.9W por porta, e suportar até 48 portas para Type 3 (Classes 1-6) e Type 4 (Classes 7-8). Importante, estas plataformas devem ser atualizáveis para IEEE 802.3bt via software, evitando mudanças de hardware.

Preocupações como proteção de polaridade reversa, segurança de corte de potência, e custo de entrega de potência Type 4 Class 8 são abordadas por dispositivos full-bridge rectifier no lado alimentado da conexão PoE.

IEEE 802.3bt entrega 90W sobre quatro pares de Cat5e — esperado ser o nível máximo definido, saídas maiores poderiam comprometer cabos e conectores existentes. Substituirá todas as soluções pre-standard (60W, 75W, 95W) e coexistirá com implementações anteriores. Deployment adequado garante que PDs pre-standard e IEEE 802.3bt-compliant compartilhem a mesma infraestrutura Ethernet sem modificar switches ou cabeamento.