POE
(Power
Over
Ethernet)指的是在现有的以太网
Cat.5
布线基础架构不作做
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
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。
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。
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。
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。到
2009
年
IEEE
出了一个新的
802.3AT
标准,
其中规定了
POE
可以提供更高的功率,
单口输出
功率超过了
13W,理论可以达到
50W。
1.1
产品特性
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,
Power
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。
PSE
主要功能如下:
1、为
PD
搜索链接节点。
2、通过链接节点对检测到的
PD
供电。
3、通过链接节点监控供电状态。
4、当
PD
无请求时,断电并回到搜索状态。
POE
标准供电系统的主要供电特性参数为:
1.
电压在
44~57V
之间,典型值为
48V。
2.
每对线允许最大电流为
600mA。
3.
典型工作电流为
10~350mA,超载检测电流为
350~500mA。
4.
在空载条件下,最大需要电流为
5mA。
5.
为
PD
设备提供
4~25.5W
五个等级的电功率请求,最大不超过
30W。
但理论上,802.3at
规范中重要的改进之一是将一对线电流的上限值规定为
600mA
。
现在,
PSE
必须要能够连续提供至少
600mA
的电流,
一个
50V
的最小输
出电压和
57V
的最大输出电压。这转化为一个
34.2W
的
PSE
输出功率。电缆电阻
的模型化设计值不大于
12.5Ω
,根据
2
RI
P
=
,有
4.5W
的损耗,因而在
PD
连接器
上产生了
34.2W-
4.5W=
29.7W
的可用功率。
有必要把
48V
转换效率考虑在内,
有
0.9W
的损耗,这样最终传输至
PD
负载的可用功率约为
29.7
W
-0.9W
=
28.8W
。
如果在两对线上同时施加电压,传递两组
600mA
的电流,理论输出功率可达
到
28.8W
*
2
=
57.6W
。
2.1
工作过程
当在一个网络中布置
PSE
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,PSE
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
802.3at
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,PSE
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。
2.2
供电原理
标准的五类网线有四对双绞线,但是在
l0M
BASE-T
和
100M
BASE-T
中只用到其
中的两对,而
l000M
BASE-T
则四对都用到。IEEE80
2.3at
允许两种用法:
1、应用空闲脚供电时,4、5
脚连接为正极,7、8
脚连接为负极。
(图
1)
2、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
1、2
和
3、6
可以为任意极性。
(图
2)
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。