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POE供电原理

发布时间:2015-01-06 点击量:
POE (Power Over Ethernet)指的是 在现有的以太网Cat.5布线基 础架构不作任何改动的情况下,在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时,还能为 此类设备提供直流供电的技术。 POE也被称 为基于局域网的供电系统(POL, Power over LAN )或有源以太网( Active Ethernet),有时也 被简称为以太网供电,这是利 用现存标准以太网传输电缆的同时传送数据和电功率的最新标准规范,并保持 了与现存以太网 系统和用户的兼容性。
中文名
POE供电
外文名
Power Over Ethernet
标    准
IEEE 802.3af
电    源
有源以太网
兼容性
以太网 系统和用户的兼容性
方    式
空闲供电
简    称
POE
 

1特点

poe供电
POE技术能 在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作,最大限度地降低成本。IEEE 802.3af标准是 基于以太网供电系统POE的新标准,它在IEEE 802.3的基础 上增加了通过网线直接供电的相关标准,是现有 以太网标准的扩展,也是第 一个关于电源分配的国际标准。
 

2相关标准

PoE早期应用没有标准,采用空闲供电的方式。
1、IEEE 802.3af
IEEE 802.3af(15.4W)成为了首个PoE供电标准,规定了 以太网供电标准,是现在PoE应用的主流实现标准。
IEEE在1999年开始制定该标准,最早参与的厂商有3Com,Intel, PowerDsine,Nortel, Mitel和National Semiconductor。但是,该标准 的缺点一直制约着市场的扩大。直到2003年6月,IEEE批准了802. 3af标
poe供电
准,它明确 规定了远程系统中的电力检测和控制事项,并对路由器、交换机和集线 器通过以太网电缆向IP电话、安全系统以及无线LAN接入点 等设备供电的方式进行了规定。IEEE 802.3af的发展 包含了许多公司专家的努力,这也使 得该标准可以在各方面得到检验。
一个典 型的以太网供电系统。在配线柜里保留 以太网交换机设备,用一个 带电源供电集线器(Midspan HUB)给局域 网的双绞线提供电源。在双绞线的末端,该电源用来驱动电话、无线接入点、相机和其他设备。为避免断电,可以选用一个UPS。
2、IEEE 802.3at
IEEE802.3at(25.5W)应大功 率终端的需求而诞生,在兼容802.3af的基础上,提供更大的供电需求,满足新的需求。
为了遵循IEEE 802.3af 规范,受电设备(PD)上的PoE 功耗被限制为12.95W,这对于传统的IP 电话以 及网络摄像头而言足以满足需求,但随着双波段接入、视频电话、PTZ视频监 控系统等高功率应用的出现,13W 的供电 功率显然不能满足需求,这就限 制了以太网电缆供电的应用范围。为了克服PoE 对功率预算的限制,并将其推向新的应用,IEEE 成立了 一个新的任务组,旨在探 求提高该国际电源标准的功率限值的方法。IEEE802.3 工作组 为了在技术及经济上对IEEE802.3at 实现的 可能性进行评估,于2004 年11 月创立了PoEPlus 的研究小组。之后又于2005 年7 月批准了建立IEEE 802.3at 调查委员会的计划。新标准称为 Power-over-Ethernet Plus (PoEP) IEEE 802.3at,它将功率要求高于12.95W 的设备定义为Class 4(该级别在IEEE 802.3af 中有描述,但留作将来使用),可将功率水平扩展到25W 或更高。
 

3系统构成

POE的系统构成:
poe供电
一个完整的POE系统包括供电端设备(PSE, Power Sourcing Equipment)和受电端设备(PD, Powered Device)两部分。PSE设备是 为以太网客户端设备供电的设备,同时也是整个POE以太网 供电过程的管理者。而PD设备是接受供电的PSE负载,即POE系统的客户端设备,如IP电话、网络安全摄像机、AP及掌上电脑( PDA)或移动电话充电器 等许多其他以太网设备(实际上,任何功率不超过13W的设备都可以从RJ45插座获取相应的电力)。两者基于IEEE 802.3af标准建 立有关受电端设备PD的连接情况、设备类型、功耗级 别等方面的信息联系,并以此为根据PSE通过以太网向PD供电。
 

4特性参数

供电特性参数

POE标准供 电系统的主要供电特性参数为:
类别
802.3af(PoE)
802.3at(PoE plus)
分级(Classification)
0~3
0~4
最大电流
350mA
600mA
PSE输出电压
44~57V DC
44~57V DC
PSE输出功率
<=15.4W
<=30W
PD输入电压
36~57V DC
42.5~57V DC
PD最大功率
12.95W
25.5W
线缆要求
Unstructured
CAT-5e or better
供电线缆对
2
2
 

供电工作过程

当在一个网络中布置 POE供电端设备时,POE以太网 供电工作过程如下所示。
1. 检测:一开始,POE设备在端口 输出很小的电压,直到其 检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE
802.3af标准的受电端设备。
2.PD端设备分类:当检测到受电端设备PD之后,POE设备可能会为PD设备进行分类,并且评估此PD设备所需的功率损耗。
3. 开始供电:在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内,PSE设备开始从低电压向PD设备供电,直至提供48V的直流电源。
4.供电:为PD设备提供稳定可靠48V的直流电,满足PD设备不越过 15.4W的功率消耗。
5.断电:若PD设备从网络上断开时,PSE就会快速地(一般在300~400ms之内)停止为PD设备供电,并重复 检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。

供电的原理

标准的 五类网线有四对双绞线,但是在10M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的两对。IEEE80 2.3af允许两种用法,应用空闲脚供电时,4、5脚连接为正极7、8脚连接为负极
应用数据脚供电时,将DC电源加 在传输变压器的中点,不影响数据的传输。在这种方式下线对1、2和线对3、6可以为任意极性。
标准不 允许同时应用以上两种情况。电源提供设备PSE只能提供一种用法,但是电源应用设备PD必须能 够同时适应两种情况。该标准 规定供电电源通常是48V、13W的。PD设备提供48V到低电 压的转换是较容易的,但同时应有1500V的绝缘安全电压。
 

5供电方法

POE的两种供电方法
POE标准为 使用以太网的传输电缆输送直流电到POE兼容的设备 定义了两种方法:

中间跨接法

一种称作“中间跨接法”( Mid -Span ),使用独立的PoE供电设备,跨接在交换机和具有PoE功能的终端设备之间,一般是 利用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电。Midspan PSE是一个专门的电源管理设备,通常和 交换机放在一起。它对应 每个端口有两个RJ45插孔,一个用 短线连接至交换机(此处指传统的不具有PoE功能的交换机),另一个连接远端设备。

末端跨接法

另一种方法是“末端跨接法”(End-Span),是将供 电设备集成在交换机中信号的出口端,这类集 成连接一般都提供了空闲线对和数据线对“双”供电功能。其中数 据线对采用了信号隔离变压器,并利用 中心抽头来实现直流供电。可以预见,End-Span会迅速得到推广,这是由 于以太网数据与输电采用公用线对,因而省 去了需要设置独立输电的专用线,这对于仅有8芯的电 缆和相配套的标准RJ-45插座意义特别重大。
 

6最新发展

以太网供电芯片厂商PowerDsine将召开一个IEEE会议,正式提交“大功率以太网供电”标准,该标准将支持为笔记本电脑等设备供电。PowerDsine将提交一份白皮书,建议把802.3af标准的48v输入、13w的可用功率极限提高1倍。除笔记本电脑外,新标准 还有可能为液晶显示器和视频电话等供电。
最近IEEE出了一个最新的802.3AT,其中规定了POE可以提供更高的功率,超过了13W,可以达到30W

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