金恒威淺談工工業級PoE交換機技術
2018-1-9 14:42:26
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。POE技術能在確保現有結構化布線安全的同時保證現有網絡的正常運作，最大限度地降低成本。
1、工業PoE交換機
工業PoE交換機端口支持輸出功率達15.4W或30W，符合IEEE802.3af/802.3at標準，通過網線供電的方式為標準的POE終端設備供電，免去額外的電源布線。符合IEEE802.3at工業PoE交換機，端口輸出功率可以達到30W，受電設備可獲得的功率為25.4W. 通俗的說 ，工業PoE交換機就是支持網線供電的交換機，其不但可以實現普通交換機的數據傳輸功能還能同時對網絡終端進行供電 。
2、POE的工作原理
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。
3、POE供電的標準
目前POE僅有的兩個國際標準是IEEE802.3af和IEEE802.3at。
1)、IEEE 802.3af
IEEE 802.3af(15.4W)成為了首個POE供電標準，規定了以太網供電標準，是現在PoE應用的主流實現標準。
2)、IEEE 802.3at
IEEE802.3at(25.5W)應大功率終端的需求而誕生，在兼容802.3af的基礎上，提供更大的供電需求，滿足新的需求。
4、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：
1)、中間跨接法
一種稱作“中間跨接法”( Mid -Span ),使用獨立的POE供電設備，跨接在工業交換機和具有POE功能的終端設備之間，一般是利用以太網電纜中沒有被使用的空閑線對來傳輸直流電。Midspan PSE是一個專門的電源管理設備,通常和工業交換機放在一起。它對應每個端口有兩個RJ45插孔,一個用短線連接至交換機(此處指傳統的不具有POE功能的交換機),另一個連接遠端設備。
2)、末端跨接法
另一種方法是“末端跨接法”(End-Span),是將供電設備集成在工業交換機中信號的出口端，這類集成連接一般都提供了空閑線對和數據線對“雙”供電功能。其中數據線對采用了信號隔離變壓器，并利用中心抽頭來實現直流供電。可以預見,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。
5、POE標準供電特性參數
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三個等級的電功率請求,最大不超過13W。（注意PD分級0和分級4沒有顯示出來而且不應采用。）
6、POE系統構成：
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, Power Device)兩部分，工業PoE交換機為PSE設備的一種。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。
7、工業PoE交換機工作過程
當在一個網絡中布置工業PoE交換機時,工業PoE交換機工作過程如下：
檢測：一開始, 工業PoE交換機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IEEE802.3af標準的受電端設備。
PD端設備分類：當檢測到受電端設備PD之后, 工業PoE交換機可能會為PD設備進行分類,并且評估此PD設備所需的功率損耗。
開始供電：在一個可配置時間(一般小于15μs)的啟動期內, 工業PoE交換機開始從低電壓向PD設備供電,直至提供48V的直流電源。
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的功率消耗。
斷電：若PD設備從網絡上斷開時, 工業PoE交換機就會快速地(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。
8、使用POE需要留意一下三點：
① 不是所有的以太網交換機都支持POE供電功能，供電模塊內置或外置，一般價格比普通交換機貴一些。
② 要求終端也支持POE受電功能。
③ 通過網線供電，功率本身是有一定限制的，留意查看不同設備的使用說明和功率要求。
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