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              PoE-Power over Ethernet 以太網供電

              來源:威勤電子作者:admin發布時間:2014-06-06 16:00:00

              PoE也被稱為基于局域網的供電系統(PoL, Power over LAN )或有源以太網( Active Ethernet),有時也被簡稱為以太網供電,這是利用現存標準以太網傳輸電纜的同時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系統和用戶的兼容性。IEEE 802.3af標準是基于以太網供電系統POE的新標準,它在IEEE 802.3的基礎上增加了通過網線直接供電的相關標準,是現有以太網標準的擴展,也是第一個關于電源分配的國際標準。IEEE 802.3af.

              IEEE在1999年開始制定該標準,最早參與的廠商有3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel和National Semiconductor。但是,該標準的缺點一直制約著市場的擴大。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、交換機和集線器通過以太網電纜向IP電話、安全系統以及無線LAN接入點等設備供電的方式進行了規定。IEEE 802.3af的發展包含了許多公司專家的努力,這也使得該標準可以在各方面得到檢驗。

              一個典型的以太網供電系統。在配線柜里保留以太網交換機設備,用一個帶電源供電集線器(Midspan HUB)給局域網的雙絞線提供電源。在雙絞線的末端,該電源用來驅動電話、無線接入點、相機和其他設備。為避免斷電,可以選用一個UPS。

              POE參數:

              一個完整的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設備是為以太網客戶端設備供電的設備,同時也是整個POE以太網供電過程的管理者。而PD設備是接受供電的PSE負載,即POE系統的客戶端設備,如IP電話、網絡安全攝像機、AP及掌上電腦( PDA)或移動電話充電器等許多其他以太網設備(實際上,任何功率不超過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標準建立有關受電端設備PD的連接情況、設備類型、功耗級別等方面的信息聯系,并以此為根據PSE通過以太網向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五個等級的電功率請求,最大不超過13W。

              PoE供電的工作過程:當在一個網絡中布置 PSE供電端設備時,POE以太網供電工作過程如下;

              1. 檢測

              一開始,PSE設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支持IEEE 802.3af/at標準的受電端設備。

              2. PD端設備分類

              當檢測到受電端設備PD之后,PSE設備可能會為PD設備進行分類,并且評估此PD設備所需的功率損耗。

              3. 開始供電

              在一個可配置時間(一般小于15μs)的啟動期內,PSE設備開始從低電壓向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,滿足PD設備不越過 15.4W/30W的功率消耗。

              5. 斷電

              若PD設備從網絡上斷開時,PSE就會快速地(一般在300~400ms之內)停止為PD設備供電,并重復檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設備。

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

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

              標準不允許同時應用以上兩種情況。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,但同時應有1500V的絕緣安全電壓。
              PoE的兩種供電方法
              PoE標準為使用以太網的傳輸電纜輸送直流電到POE兼容的設備定義了兩種方法:

              6.中間跨接法( Mid -Span )

              使用以太網電纜中沒有被使用的空閑線對來傳輸直流電,應用于普通交換機與網絡終端設備之間,可以通過網線給網絡終端設備供電,Midspan PSE(中跨供電設備)是一個專門的電源管理設備,通常和交換機放在一起。它對應每個端口有兩個RJ45插孔,一個用短線連接至交換機,另一個連接遠端設備。

              7.末端跨接法(End-Span)

              是在傳輸數據所用的芯線上同時傳輸直流電,其輸電采用與以太網數據信號不同的頻率。相應的Endpoint PSE(末端供電設備)有支持POE功能的以太網交換機、路由器、集線器或其他網絡交換設備??梢灶A見End-Span會迅速得到推廣,這是由于以太網數據與輸電采用公用線對,因而省去了需要設置獨立輸電的專用線,這對于僅有8芯的電纜和相配套的標準RJ-45插座意義特別重大。

              8.發展

              以太網供電芯片廠商PowerDsine將召開一個IEEE會議,正式提交“大功率以太網供電”標準,該標準將支持為筆記本電腦等設備供電。PowerDsine將提交一份白皮書,建議把802.3af標準的48v輸入、13w的可用功率極限提高1倍。除筆記本電腦外,新標準還有可能為液晶顯示器和視頻電話等供電。

              IEEE 802.3at:拓寬PoE應用領域PoE(Power over Ethernet,以太網供電)是一種局域網技術,可通過雙絞線向受電設備提供直流功率,目前已在企業與工業應用中得到廣泛的應用。據統計,2006年,以太網供電交付量為3200萬個端口,到2011年,交付量將增長到1.45億個端口,年增長率將超過30%。目前PoE業界所采用的標準為IEEE 802.3 af,該標準規定了供電設備可通過以太網向功率在13W以下的受電設備供電。這對于傳統的IP電話以及網絡攝像頭而言足以滿足需求,但隨著雙波段接入、視頻電話、PTZ視頻監控系統等高功率應用的出現,13W的供電功率顯然不能滿足需求,為此,IEEE在2005年開始開發新的PoE標準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,每個端口的輸出功率可在30W以上,因此可大幅拓寬PoE的應用領域。PoE目前尚面臨一些挑戰,如PoE技術可讓受電設備從每個端口獲得30W以上的功率,但不是每個端口的受電設備都需要30W的功率,因此,如何準確的感測每個受電設備的需要是一個很重要的問題,否則可能對受電設備造成損壞或對網絡基礎設施形成不安全因素。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,特別是對PD制造商而言,在產品中加入PoE技術就意味著增加成本。雖然面臨著諸多挑戰,但由于市場潛力巨大,存在的種種問題正不斷被廠商改善。隨著IEEE 802.3at的來臨,PoE技術得到進一步的發展以及更廣泛的應用。

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