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POE技术白皮书

 

一、现有POE技术原理、参数
POE是一些网络设备公司基于传统的PSTN电话供电的想法提出来,以网络交换机为中心向终端设备供电的技术,即在通信网上实现点对多点馈电。对现有的以太网布线基础架构不做何改动的情况下,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馈电,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
1999年开始制定该标准,最早参与的厂商有3Com, Intel, Power Dsine, Nortel, MitelNational Semiconductor。直到20036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。
    POE
的系统构成及供电特性参数:
   
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,POE系统的客户端设备,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。
    POE
标准供电系统的主要供电特性参数为:
    ①
电压在4457V之间,典型值为48V
    ②
允许最大电流为550mA,最大启动电流为500mA
    ③
典型工作电流为10350mA,超载检测电流为350500mA
    ④
在空载条件下,最大需要电流为5mA
    ⑤
PD设备提供3.8412.95W五个等级的电功率请求,最大不超过13W
二、POE供电的工作过程
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 802.3af标准的受电端设备。
    ②PD
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300400ms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。
三、POE通过电缆供电的原理
标准的五类网线有四对双绞线,但是在l0Base-T100Base-T中只用到其中的两对。IEEE802.3af允许两种用法,应用空闲脚供电时,45脚连接为正极,78脚连接为负极。
   
应用数据脚供电时,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12和线对36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48V13W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。
四、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:一种称作中间跨接法”( Mid -Span ),使用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电,相应的端点的PSE支持POE功能的以太网交换机、路由器、集线器或其他网络交换设备。另一种方法是末端跨接法”(End-Span),是在传输数据所用的芯线上同时传输直流电,其输电采用与以太网数据信号不同的频率。Mid-span 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,另一个连接远端设备。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。
End-Span 的馈电接线方法,这里简称1236供电此方法要求信号和电能在相同的回路里面传输。
新格林耐特POE供电设备均采用中间跨接法进行供电,供电线路为1236线。
 
五、POE交换机供电功率及供电端口
S2600-09PC提供一个150W的供电模块,S2600-20/28PC提供一个400W的供电模,以下为S2600系列支持的供电端口数量及供电W数:
S2600-09PC可提供满载8端口802.3af15.4W)或4端口802.at32W)供电;
S2600-20PC可提供满载16端口802.3af15.4W)或12端口802.at32W)供电;
S2600-28PC可提供满载24端口802.3af15.4W)或12端口802.at32W)供电。
新格林耐特POE设备支持POE自动检测功能,能够自动识别对端PD设备所需功率,智能供电,最大限度节省功耗。
 
备注
1802.3at
802.3af相比,802.3at可输出2倍以上的电力,每个端口的输出功率可在30W以上,因此可大幅拓宽PoE的应用领域。下表为802.3af802.3at的对比。

 
802.3af(PoE)
802.3at(PoE Plus)
分级
03
4 only and Layer 2
伏特数
4457V DC
5057V DC
缆线
Unstructured
CAT-5 or better
对线数
2
2
受电设备功率
13
30
电流
350mA
720mA
主要应用
网络电话(37W)、WLAN接入点(812W)等
视频网络电话(1020W)、PTZ视频监控系统(20W)WiMAX802.11n接取器(845W)、个人电脑(30W+)等

2、配置PoE系统能够分配的最大功率限制,超过此限制,当有新的端口需要进行供电时,如果此端口的优先级比较高,PoE系统会断开优先级比较低的端口供电。
3、可配置开启/关闭端口POE功能。
4、可以限制端口的PoE供电最大功率,当受电端设备消耗的功率超过此值,端口停止供电。
5、端口的优先级分为3级:criticalhighlow,同时在同一级的端口中,端口号小的端口的优先级比较大。当PoE系统消耗的功率大于最大功率限制时,新的端口需要供电时,它会断开优先级比较低的端口供电,让新的端口可以进行供电。