POE供電原理及供電過(guò)程

POE (Power Over Ethernet)指的是在現有的以太網(wǎng)Cat.5布線(xiàn)基礎架構不作任何改動(dòng)的情況下，在為一些基于IP的終端(如IP電話(huà)機、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP、網(wǎng)絡(luò )攝像機等)傳輸數據信號的同時(shí)，還能為此類(lèi)設備提供直流供電的技術(shù)。POE技術(shù)能在確?，F有結構化布線(xiàn)安全的同時(shí)保證現有網(wǎng)絡(luò )的正常運作，最大限度地降低成本。

1簡(jiǎn)介

PoE也被稱(chēng)為基于局域網(wǎng)的供電系統(PoL, Power over LAN )或有源以太網(wǎng)( Active Ethernet)，有時(shí)也被簡(jiǎn)稱(chēng)為以太網(wǎng)供電，這是利用現存標準以太網(wǎng)傳輸電纜的同時(shí)傳送數據和電功率的最新標準規范，并保持了與現存以太網(wǎng)系統和用戶(hù)的兼容性。IEEE 802.3af標準是基于以太網(wǎng)供電系統POE的新標準，它在IEEE 802.3的基礎上增加了通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)直接供電的相關(guān)標準，是現有以太網(wǎng)標準的擴展，也是第一個(gè)關(guān)于電源分配的國際標準。[1]

IEEE在1999年開(kāi)始制定該標準，最早參與的廠(chǎng)商有3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel和National Semiconductor。但是，該標準的缺點(diǎn)一直制約著(zhù)市場(chǎng)的擴大。直到2003年6月，IEEE批準了802. 3af標準，它明確規定了遠程系統中的電力檢測和控制事項，并對路由器、交換機和集線(xiàn)器通過(guò)以太網(wǎng)電纜向IP電話(huà)、安全系統以及無(wú)線(xiàn)LAN接入點(diǎn)等設備供電的方式進(jìn)行了規定。IEEE 802.3af的發(fā)展包含了許多公司專(zhuān)家的努力，這也使得該標準可以在各方面得到檢驗。

一個(gè)典型的以太網(wǎng)供電系統。在配線(xiàn)柜里保留以太網(wǎng)交換機設備，用一個(gè)帶電源供電集線(xiàn)器(Midspan HUB)給局域網(wǎng)的雙絞線(xiàn)提供電源。在雙絞線(xiàn)的末端，該電源用來(lái)驅動(dòng)電話(huà)、無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)、相機和其他設備。為避免斷電，可以選用一個(gè)UPS。

2原理

標準的五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)有四對雙絞線(xiàn),但是在l0M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的兩對。IEEE80 2.3af允許兩種用法,應用空閑腳供電時(shí),4、5腳連接為正極,7、8腳連接為負極。

應用數據腳供電時(shí),將DC電源加在傳輸變壓器的中點(diǎn),不影響數據的傳輸。在這種方式下線(xiàn)對1、2和線(xiàn)對3、6可以為任意極性。

標準不允許同時(shí)應用以上兩種情況。電源提供設備PSE只能提供一種用法,但是電源應用設備PD必須能夠同時(shí)適應兩種情況。該標準規定供電電源通常是48V、13W的。PD設備提供48V到低電壓的轉換是較容易的,但同時(shí)應有1500V的絕緣安全電壓。

3參數

一個(gè)完整的POE系統包括供電端設備(PSE, Power Sourcing Equipment)和受電端設備(PD, Powered Device)兩部分。PSE設備是為以太網(wǎng)客戶(hù)端設備供電的設備,同時(shí)也是整個(gè)POE以太網(wǎng)供電過(guò)程的管理者。而PD設備是接受供電的PSE負載,即POE系統的客戶(hù)端設備,如IP電話(huà)、網(wǎng)絡(luò )安全攝像機、AP及掌上電腦( PDA)或移動(dòng)電話(huà)充電器等許多其他以太網(wǎng)設備(實(shí)際上,任何功率不超過(guò)13W的設備都可以從RJ45插座獲取相應的電力)。兩者基于IEEE 802.3af標準建立有關(guān)受電端設備PD的連接情況、設備類(lèi)型、功耗級別等方面的信息聯(lián)系,并以此為根據PSE通過(guò)以太網(wǎng)向PD供電。

POE標準供電系統的主要供電特性參數為：

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設備提供3.84～12.95W三個(gè)等級的電功率請求,最大不超過(guò)13W。(注意PD分級0和分級4沒(méi)有顯示出來(lái)而且不應采用。)

4工作過(guò)程

當在一個(gè)網(wǎng)絡(luò )中布置 PSE供電端設備時(shí),POE以太網(wǎng)供電工作過(guò)程如下所示。

1. 檢測一開(kāi)始,PSE設備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測到線(xiàn)纜終端的連接為一個(gè)支持IEEE 802.3af標準的受電端設備。

2. PD端設備分類(lèi)

當檢測到受電端設備PD之后,PSE設備可能會(huì )為PD設備進(jìn)行分類(lèi),并且評估此PD設備所需的功率損耗。

3. 開(kāi)始供電

在一個(gè)可配置時(shí)間(一般小于15μs)的啟動(dòng)期內,PSE設備開(kāi)始從低電壓向PD設備供電,直至提供48V的直流電源。

4. 供電

為PD設備提供穩定可靠48V的直流電,滿(mǎn)足PD設備不越過(guò) 15.4W的功率消耗。

5. 斷電

若PD設備從網(wǎng)絡(luò )上斷開(kāi)時(shí),PSE就會(huì )快速地(一般在300～400ms之內)停止為PD設備供電,并重復檢測過(guò)程以檢測線(xiàn)纜的終端是否連接PD設備。

5供電方法