- POE的系統(tǒng)構(gòu)成及供電特性參數(shù)
- POE供電的工作過程
- POE通過電纜供電的原理
- 使用以太網(wǎng)電纜中沒有被使用的空閑線對來傳輸直流電
- 在傳輸數(shù)據(jù)所用的芯線上同時(shí)傳輸直流電
POE也被稱為基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)(POL,PoweroverLAN)或有源以太網(wǎng)(ActiveEthernet)，有時(shí)也被簡稱為以太網(wǎng)供電，這是利用現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)傳輸電纜的同時(shí)傳送數(shù)據(jù)和電功率的最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并保持了與現(xiàn)存以太網(wǎng)系統(tǒng)和用戶的兼容性。IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)是基于以太網(wǎng)供電系統(tǒng)POE的新標(biāo)準(zhǔn)，它在IEEE802.3的基礎(chǔ)上增加了通過網(wǎng)線直接供電的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是現(xiàn)有以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，也是第一個(gè)關(guān)于電源分配的國際標(biāo)準(zhǔn)。
IEEE在1999年開始制定該標(biāo)準(zhǔn)，最早參與的廠商有3Com,Intel,PowerDsine,Nortel,Mitel和NationalSemiconductor。但是，該標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)一直制約著市場的擴(kuò)大。
直到2003年6月，IEEE批準(zhǔn)了802.3af標(biāo)準(zhǔn)，它明確規(guī)定了遠(yuǎn)程系統(tǒng)中的電力檢測和控制事項(xiàng)，并對路由器、交換機(jī)和集線器通過以太網(wǎng)電纜向IP電話、安全系統(tǒng)以及無線LAN接入點(diǎn)等設(shè)備供電的方式進(jìn)行了規(guī)定。IEEE802.3af的發(fā)展包含了許多公司專家的努力，這也使得該標(biāo)準(zhǔn)可以在各方面得到檢驗(yàn)。
一個(gè)典型的以太網(wǎng)供電系統(tǒng)。在配線柜里保留以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備，用一個(gè)帶電源供電集線器(MidspanHUB)給局域網(wǎng)的雙絞線提供電源。在雙絞線的末端，該電源用來驅(qū)動(dòng)電話、無線接入點(diǎn)、相機(jī)和其他設(shè)備。為避免斷電，可以選用一個(gè)UPS。
POE的系統(tǒng)構(gòu)成及供電特性參數(shù)
一個(gè)完整的POE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備(PSE,PowerSourcingEquipment)和受電端設(shè)備(PD,PowerDevice)兩部分。PSE設(shè)備是為以太網(wǎng)客戶端設(shè)備供電的設(shè)備,同時(shí)也是整個(gè)POE以太網(wǎng)供電過程的管理者。而PD設(shè)備是接受供電的PSE負(fù)載,即POE系統(tǒng)的客戶端設(shè)備,如IP電話、網(wǎng)絡(luò)安全攝像機(jī)、AP及掌上電腦(PDA)或移動(dòng)電話充電器等許多其他以太網(wǎng)設(shè)備（實(shí)際上,任何功率不超過13W的設(shè)備都可以從RJ45插座獲取相應(yīng)的電力）。兩者基于IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)建立有關(guān)受電端設(shè)備PD的連接情況、設(shè)備類型、功耗級(jí)別等方面的信息聯(lián)系,并以此為根據(jù)PSE通過以太網(wǎng)向PD供電。
POE標(biāo)準(zhǔn)供電系統(tǒng)的主要供電特性參數(shù)為：
1.電壓在44～57V之間,典型值為48V。
2.允許最大電流為550mA,最大啟動(dòng)電流為500mA。
3.典型工作電流為10～350mA,超載檢測電流為350～500mA。
4.在空載條件下,最大需要電流為5mA。
5.為PD設(shè)備提供3.84～12.95W五個(gè)等級(jí)的電功率請求,最大不超過13W。
POE供電的工作過程
當(dāng)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中布置PSE供電端設(shè)備時(shí),POE以太網(wǎng)供電工作過程如下所示。
1.檢測：一開始,PSE設(shè)備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測到線纜終端的連接為一個(gè)支持IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備。
2.PD端設(shè)備分類：當(dāng)檢測到受電端設(shè)備PD之后,PSE設(shè)備可能會(huì)為PD設(shè)備進(jìn)行分類,并且評(píng)估此PD設(shè)備所需的功率損耗。
3.開始供電：在一個(gè)可配置時(shí)間(一般小于15μs)的啟動(dòng)期內(nèi),PSE設(shè)備開始從低電壓向PD設(shè)備供電,直至提供48V的直流電源。
4.供電：為PD設(shè)備提供穩(wěn)定可靠48V的直流電,滿足PD設(shè)備不越過15.4W的功率消耗。
5.斷電：若PD設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)上斷開時(shí),PSE就會(huì)快速地(一般在300～400ms之內(nèi))停止為PD設(shè)備供電,并重復(fù)檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設(shè)備。
POE通過電纜供電的原理
標(biāo)準(zhǔn)的五類網(wǎng)線有四對雙絞線,但是在l0MBASE-T和100MBASE-T中只用到其中的兩對。IEEE802.3af允許兩種用法,應(yīng)用空閑腳供電時(shí),4、5腳連接為正極,7、8腳連接為負(fù)極。應(yīng)用數(shù)據(jù)腳供電時(shí),將DC電源加在傳輸變壓器的中點(diǎn),不影響數(shù)據(jù)的傳輸。在這種方式下線對1、2和線對3、6可以為任意極性。
標(biāo)準(zhǔn)不允許同時(shí)應(yīng)用以上兩種情況。電源提供設(shè)備PSE只能提供一種用法,但是電源應(yīng)用設(shè)備PD必須能夠同時(shí)適應(yīng)兩種情況。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定供電電源通常是48V、13W的。PD設(shè)備提供48V到低電壓的轉(zhuǎn)換是較容易的,但同時(shí)應(yīng)有1500V的絕緣安全電壓。
POE的兩種供電方法
POE標(biāo)準(zhǔn)為使用以太網(wǎng)的傳輸電纜輸送直流電到POE兼容的設(shè)備定義了兩種方法：一種稱作“中間跨接法”(Mid-Span),使用以太網(wǎng)電纜中沒有被使用的空閑線對來傳輸直流電,相應(yīng)的EndpointPSE支持POE功能的以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、集線器或其他網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備。另一種方法是“末端跨接法”(End-Span),是在傳輸數(shù)據(jù)所用的芯線上同時(shí)傳輸直流電,其輸電采用與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)不同的頻率。
MidspanPSE是一個(gè)專門的電源管理設(shè)備,通常和交換機(jī)放在一起。它對應(yīng)每個(gè)端口有兩個(gè)RJ45插孔,一個(gè)用短線連接至交換機(jī),另一個(gè)連接遠(yuǎn)端設(shè)備?？梢灶A(yù)見,End-Span會(huì)迅速得到推廣,這是由于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)與輸電采用公用線對,因而省去了需要設(shè)置獨(dú)立輸電的專用線,這對于僅有8芯的電纜和相配套的標(biāo)準(zhǔn)RJ-45插座意義特別重大。
發(fā)展：以太網(wǎng)供電芯片廠商PowerDsine將召開一個(gè)IEEE會(huì)議，正式提交“大功率以太網(wǎng)供電”標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將支持為筆記本電腦等設(shè)備供電。PowerDsine將提交一份白皮書，建議把802.3af標(biāo)準(zhǔn)的48v輸入、13w的可用功率極限提高1倍。除筆記本電腦外，新標(biāo)準(zhǔn)還有可能為液晶顯示器和視頻電話等供電。
