金恒威淺談工工業級PoE交換機技(jì )術
2018-1-9 14:42:26
POE也被稱為(wèi)基于局域網的供電(diàn)系統(POL, Power over LAN )或有源以太網(Active Ethernet)，有時也被簡稱為(wèi)以太網供電(diàn)，這是利用(yòng)現存标準以太網傳輸電(diàn)纜的同時傳送數據和電(diàn)功率的最新(xīn)标準規範，并保持了與現存以太網系統和用(yòng)戶的兼容性。POE技(jì )術能(néng)在确保現有結構化布線(xiàn)安(ān)全的同時保證現有網絡的正常運作(zuò)，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标準，通過網線(xiàn)供電(diàn)的方式為(wèi)标準的POE終端設備供電(diàn)，免去額外的電(diàn)源布線(xiàn)。符合IEEE802.3at工業PoE交換機，端口輸出功率可(kě)以達到30W，受電(diàn)設備可(kě)獲得的功率為(wèi)25.4W. 通俗的說 ，工業PoE交換機就是支持網線(xiàn)供電(diàn)的交換機，其不但可(kě)以實現普通交換機的數據傳輸功能(néng)還能(néng)同時對網絡終端進行供電(diàn) 。
2、POE的工作(zuò)原理(lǐ)
标準的五類網線(xiàn)有四對雙絞線(xiàn),但是在l0M BASE-T和100M BASE-T中隻用(yòng)到其中的兩對。IEEE80 2.3af允許兩種用(yòng)法,應用(yòng)空閑腳供電(diàn)時,4、5腳連接為(wèi)正極,7、8腳連接為(wèi)負極。
應用(yòng)數據腳供電(diàn)時,将DC電(diàn)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(xiàn)對1、2和線(xiàn)對3、6可(kě)以為(wèi)任意極性。
标準不允許同時應用(yòng)以上兩種情況。電(diàn)源提供設備PSE隻能(néng)提供一種用(yòng)法,但是電(diàn)源應用(yòng)設備PD必須能(néng)夠同時适應兩種情況。該标準規定供電(diàn)電(diàn)源通常是48V、13W的。PD設備提供48V到低電(diàn)壓的轉換是較容易的,但同時應有1500V的絕緣安(ān)全電(diàn)壓。
3、POE供電(diàn)的标準
目前POE僅有的兩個國(guó)際标準是IEEE802.3af和IEEE802.3at。
1)、IEEE 802.3af
IEEE 802.3af(15.4W)成為(wèi)了首個POE供電(diàn)标準，規定了以太網供電(diàn)标準，是現在PoE應用(yòng)的主流實現标準。
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(diàn)需求，滿足新(xīn)的需求。
4、POE的兩種供電(diàn)方法
POE标準為(wèi)使用(yòng)以太網的傳輸電(diàn)纜輸送直流電(diàn)到POE兼容的設備定義了兩種方法：
1)、中間跨接法
一種稱作(zuò)“中間跨接法”( Mid -Span ),使用(yòng)獨立的POE供電(diàn)設備，跨接在工業交換機和具有POE功能(néng)的終端設備之間，一般是利用(yòng)以太網電(diàn)纜中沒有被使用(yòng)的空閑線(xiàn)對來傳輸直流電(diàn)。Midspan PSE是一個專門的電(diàn)源管理(lǐ)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(yòng)短線(xiàn)連接至交換機(此處指傳統的不具有POE功能(néng)的交換機),另一個連接遠(yuǎn)端設備。
2)、末端跨接法
另一種方法是“末端跨接法”(End-Span),是将供電(diàn)設備集成在工業交換機中信号的出口端，這類集成連接一般都提供了空閑線(xiàn)對和數據線(xiàn)對“雙”供電(diàn)功能(néng)。其中數據線(xiàn)對采用(yòng)了信号隔離變壓器，并利用(yòng)中心抽頭來實現直流供電(diàn)。可(kě)以預見,End-Span會迅速得到推廣,這是由于以太網數據與輸電(diàn)采用(yòng)公用(yòng)線(xiàn)對,因而省去了需要設置獨立輸電(diàn)的專用(yòng)線(xiàn),這對于僅有8芯的電(diàn)纜和相配套的标準RJ-45插座意義特别重大。
5、POE标準供電(diàn)特性參數
① 電(diàn)壓在44～57V之間,典型值為(wèi)48V。
② 允許最大電(diàn)流為(wèi)550mA,最大啓動電(diàn)流為(wèi)500mA。
③ 典型工作(zuò)電(diàn)流為(wèi)10～350mA,超載檢測電(diàn)流為(wèi)350～500mA。
④ 在空載條件下,最大需要電(diàn)流為(wèi)5mA。
⑤ 為(wèi)PD設備提供3.84～12.95W三個等級的電(diàn)功率請求,最大不超過13W。（注意PD分(fēn)級0和分(fēn)級4沒有顯示出來而且不應采用(yòng)。）
6、POE系統構成：
一個完整的POE系統包括供電(diàn)端設備(PSE, Power Sourcing Equipment)和受電(diàn)端設備(PD, Power Device)兩部分(fēn)，工業PoE交換機為(wèi)PSE設備的一種。PSE設備是為(wèi)以太網客戶端設備供電(diàn)的設備,同時也是整個POE以太網供電(diàn)過程的管理(lǐ)者。而PD設備是接受供電(diàn)的PSE負載,即POE系統的客戶端。
7、工業PoE交換機工作(zuò)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(zuò)過程如下：
檢測：一開始, 工業PoE交換機在端口輸出很(hěn)小(xiǎo)的電(diàn)壓,直到其檢測到線(xiàn)纜終端的連接為(wèi)一個支持IEEE802.3af标準的受電(diàn)端設備。
PD端設備分(fēn)類：當檢測到受電(diàn)端設備PD之後, 工業PoE交換機可(kě)能(néng)會為(wèi)PD設備進行分(fēn)類,并且評估此PD設備所需的功率損耗。
開始供電(diàn)：在一個可(kě)配置時間(一般小(xiǎo)于15μs)的啓動期内, 工業PoE交換機開始從低電(diàn)壓向PD設備供電(diàn),直至提供48V的直流電(diàn)源。
供電(diàn)：為(wèi)PD設備提供穩定可(kě)靠48V的直流電(diàn),滿足PD設備不越過15.4W的功率消耗。
斷電(diàn)：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之内)停止為(wèi)PD設備供電(diàn),并重複檢測過程以檢測線(xiàn)纜的終端是否連接PD設備。
8、使用(yòng)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(diàn)功能(néng)，供電(diàn)模塊内置或外置，一般價格比普通交換機貴一些。
② 要求終端也支持POE受電(diàn)功能(néng)。
③ 通過網線(xiàn)供電(diàn)，功率本身是有一定限制的，留意查看不同設備的使用(yòng)說明和功率要求。
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