PoE-Power over Ethernet 以太網(wǎng)供電
來(lái)源:和合盛科技作者:admin發(fā)布時(shí)間:2014-06-06 16:00:00
PoE也被稱為基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)(PoL, Power over LAN )或有源以太網(wǎng)( Active Ethernet),有時(shí)也被簡(jiǎn)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。IEEE 802.3af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IEEE 802.3的基礎(chǔ)上增加了通過(guò)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 802.3af.
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National Semiconductor。但是,該標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)一直制約著市場(chǎng)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(cè)和控制事項(xiàng),并對(duì)路由器、交換機(jī)和集線器通過(guò)以太網(wǎng)電纜向IP電話、安全系統(tǒng)以及無(wú)線LAN接入點(diǎn)等設(shè)備供電的方式進(jìn)行了規(guī)定。IEEE 802.3af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(Midspan HUB)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(lái)驅(qū)動(dòng)電話、無(wú)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參數(shù):
一個(gè)完整的POE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備(PSE, Power Sourcing Equipment)和受電端設(shè)備(PD, Powered Device)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(guò)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(guò)13W的設(shè)備都可以從RJ45插座獲取相應(yīng)的電力)。兩者基于IEEE 802.3af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(guò)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:
- 電壓在44~57V之間,典型值為48V。
- 允許最大電流為550mA,最大啟動(dòng)電流為500mA。
- 典型工作電流為10~350mA,超載檢測(cè)電流為350~500mA。
- 在空載條件下,最大需要電流為5mA。
- 為PD設(shè)備提供3.84~12.95W五個(gè)等級(jí)的電功率請(qǐng)求,最大不超過(guò)13W。
PoE供電的工作過(guò)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(guò)程如下;
1. 檢測(cè)
一開始,PSE設(shè)備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測(cè)到線纜終端的連接為一個(gè)支持IEEE 802.3af/at標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備。
2. PD端設(shè)備分類
當(dāng)檢測(cè)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(guò) 15.4W/30W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(cè)過(guò)程以檢測(cè)線纜的終端是否連接PD設(shè)備。
標(biāo)準(zhǔn)的五類網(wǎng)線有四對(duì)雙絞線,但是在l0M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的兩對(duì)。IEEE80 2.3af/at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(duì)1、2和線對(duì)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:
6.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(duì)來(lái)傳輸直流電,應(yīng)用于普通交換機(jī)與網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備之間,可以通過(guò)網(wǎng)線給網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備供電,Midspan PSE(中跨供電設(shè)備)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(duì)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。
7.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。相應(yīng)的Endpoint PSE(末端供電設(shè)備)有支持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。可以預(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(duì),因而省去了需要設(shè)置獨(dú)立輸電的專用線,這對(duì)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。
8.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。
IEEE 802.3at:拓寬PoE應(yīng)用領(lǐng)域PoE(Power over Ethernet,以太網(wǎng)供電)是一種局域網(wǎng)技術(shù),可通過(guò)雙絞線向受電設(shè)備提供直流功率,目前已在企業(yè)與工業(yè)應(yīng)用中得到廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì),2006年,以太網(wǎng)供電交付量為3200萬(wàn)個(gè)端口,到2011年,交付量將增長(zhǎng)到1.45億個(gè)端口,年增長(zhǎng)率將超過(guò)30%。目前PoE業(yè)界所采用的標(biāo)準(zhǔn)為IEEE 802.3 af,該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了供電設(shè)備可通過(guò)以太網(wǎng)向功率在13W以下的受電設(shè)備供電。這對(duì)于傳統(tǒng)的IP電話以及網(wǎng)絡(luò)攝像頭而言足以滿足需求,但隨著雙波段接入、視頻電話、PTZ視頻監(jiān)控系統(tǒng)等高功率應(yīng)用的出現(xiàn),13W的供電功率顯然不能滿足需求,為此,IEEE在2005年開始開發(fā)新的PoE標(biāo)準(zhǔn)802.3at(PoE Plus)以提升PoE可傳送的電力。
與802.3af相比,802.3at可輸出2倍以上的電力,每個(gè)端口的輸出功率可在30W以上,因此可大幅拓寬PoE的應(yīng)用領(lǐng)域。PoE目前尚面臨一些挑戰(zhàn),如PoE技術(shù)可讓受電設(shè)備從每個(gè)端口獲得30W以上的功率,但不是每個(gè)端口的受電設(shè)備都需要30W的功率,因此,如何準(zhǔn)確的感測(cè)每個(gè)受電設(shè)備的需要是一個(gè)很重要的問題,否則可能對(duì)受電設(shè)備造成損壞或?qū)W(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施形成不安全因素。此外,由于電纜通常被匝成電纜束并置于配線柜中,因此線纜束的散熱問題亦需要考量。而成本問題則是PoE面臨的又一挑戰(zhàn),特別是對(duì)PD制造商而言,在產(chǎn)品中加入PoE技術(shù)就意味著增加成本。雖然面臨著諸多挑戰(zhàn),但由于市場(chǎng)潛力巨大,存在的種種問題正不斷被廠商改善。隨著IEEE 802.3at的來(lái)臨,PoE技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展以及更廣泛的應(yīng)用。