金恒威淺談工工業(yè)級(jí)PoE交換機(jī)技術(shù)
2018-1-9 14:42:26
POE也被稱為基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)(POL, Power over LAN )或有源以太網(wǎng)(Active Ethernet)，有時(shí)也被簡(jiǎn)稱為以太網(wǎng)供電，這是利用現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)傳輸電纜的同時(shí)傳送數(shù)據(jù)和電功率的最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并保持了與現(xiàn)存以太網(wǎng)系統(tǒng)和用戶的兼容性。POE技術(shù)能在確?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線安全的同時(shí)保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作，最大限度地降低成本。
1、工業(yè)PoE交換機(jī)
工業(yè)PoE交換機(jī)端口支持輸出功率達(dá)15.4W或30W，符合IEEE802.3af/802.3at標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)網(wǎng)線供電的方式為標(biāo)準(zhǔn)的POE終端設(shè)備供電，免去額外的電源布線。符合IEEE802.3at工業(yè)PoE交換機(jī)，端口輸出功率可以達(dá)到30W，受電設(shè)備可獲得的功率為25.4W. 通俗的說(shuō) ，工業(yè)PoE交換機(jī)就是支持網(wǎng)線供電的交換機(jī)，其不但可以實(shí)現(xiàn)普通交換機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸功能還能同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行供電 。
2、POE的工作原理
標(biāo)準(zhǔn)的五類網(wǎng)線有四對(duì)雙絞線,但是在l0M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的兩對(duì)。IEEE80 2.3af允許兩種用法,應(yīng)用空閑腳供電時(shí),4、5腳連接為正極,7、8腳連接為負(fù)極。
應(yīng)用數(shù)據(jù)腳供電時(shí),將DC電源加在傳輸變壓器的中點(diǎn),不影響數(shù)據(jù)的傳輸。在這種方式下線對(duì)1、2和線對(duì)3、6可以為任意極性。
標(biāo)準(zhǔn)不允許同時(shí)應(yīng)用以上兩種情況。電源提供設(shè)備PSE只能提供一種用法,但是電源應(yīng)用設(shè)備PD必須能夠同時(shí)適應(yīng)兩種情況。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定供電電源通常是48V、13W的。PD設(shè)備提供48V到低電壓的轉(zhuǎn)換是較容易的,但同時(shí)應(yīng)有1500V的絕緣安全電壓。
3、POE供電的標(biāo)準(zhǔn)
目前POE僅有的兩個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.3af和IEEE802.3at。
1)、IEEE 802.3af
IEEE 802.3af(15.4W)成為了首個(gè)POE供電標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了以太網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)，是現(xiàn)在PoE應(yīng)用的主流實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。
2)、IEEE 802.3at
IEEE802.3at(25.5W)應(yīng)大功率終端的需求而誕生，在兼容802.3af的基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)為使用以太網(wǎng)的傳輸電纜輸送直流電到POE兼容的設(shè)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(dú)立的POE供電設(shè)備，跨接在工業(yè)交換機(jī)和具有POE功能的終端設(shè)備之間，一般是利用以太網(wǎng)電纜中沒(méi)有被使用的空閑線對(duì)來(lái)傳輸直流電。Midspan PSE是一個(gè)專門(mén)的電源管理設(shè)備,通常和工業(yè)交換機(jī)放在一起。它對(duì)應(yīng)每個(gè)端口有兩個(gè)RJ45插孔,一個(gè)用短線連接至交換機(jī)(此處指?jìng)鹘y(tǒng)的不具有POE功能的交換機(jī)),另一個(gè)連接遠(yuǎn)端設(shè)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(shè)備集成在工業(yè)交換機(jī)中信號(hào)的出口端，這類集成連接一般都提供了空閑線對(duì)和數(shù)據(jù)線對(duì)“雙”供電功能。其中數(shù)據(jù)線對(duì)采用了信號(hào)隔離變壓器，并利用中心抽頭來(lái)實(shí)現(xiàn)直流供電?？梢灶A(yù)見(jiàn),End-Span會(huì)迅速得到推廣,這是由于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)與輸電采用公用線對(duì),因而省去了需要設(shè)置獨(dú)立輸電的專用線,這對(duì)于僅有8芯的電纜和相配套的標(biāo)準(zhǔn)RJ-45插座意義特別重大。
5、POE標(biāo)準(zhǔn)供電特性參數(shù)
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(dòng)電流為500mA。
③ 典型工作電流為10～350mA,超載檢測(cè)電流為350～500mA。
④ 在空載條件下,最大需要電流為5mA。
⑤ 為PD設(shè)備提供3.84～12.95W三個(gè)等級(jí)的電功率請(qǐng)求,最大不超過(guò)13W。（注意PD分級(jí)0和分級(jí)4沒(méi)有顯示出來(lái)而且不應(yīng)采用。）
6、POE系統(tǒng)構(gòu)成：
一個(gè)完整的POE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備(PSE, Power Sourcing Equipment)和受電端設(shè)備(PD, Power Device)兩部分，工業(yè)PoE交換機(jī)為PSE設(shè)備的一種。PSE設(shè)備是為以太網(wǎng)客戶端設(shè)備供電的設(shè)備,同時(shí)也是整個(gè)POE以太網(wǎng)供電過(guò)程的管理者。而PD設(shè)備是接受供電的PSE負(fù)載,即POE系統(tǒng)的客戶端。
7、工業(yè)PoE交換機(jī)工作過(guò)程
當(dāng)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中布置工業(yè)PoE交換機(jī)時(shí),工業(yè)PoE交換機(jī)工作過(guò)程如下：
檢測(cè)：一開(kāi)始, 工業(yè)PoE交換機(jī)在端口輸出很小的電壓,直到其檢測(cè)到線纜終端的連接為一個(gè)支持IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備。
PD端設(shè)備分類：當(dāng)檢測(cè)到受電端設(shè)備PD之后, 工業(yè)PoE交換機(jī)可能會(huì)為PD設(shè)備進(jìn)行分類,并且評(píng)估此PD設(shè)備所需的功率損耗。
開(kāi)始供電：在一個(gè)可配置時(shí)間(一般小于15μs)的啟動(dòng)期內(nèi), 工業(yè)PoE交換機(jī)開(kāi)始從低電壓向PD設(shè)備供電,直至提供48V的直流電源。
供電：為PD設(shè)備提供穩(wěn)定可靠48V的直流電,滿足PD設(shè)備不越過(guò)15.4W的功率消耗。
斷電：若PD設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)上斷開(kāi)時(shí), 工業(yè)PoE交換機(jī)就會(huì)快速地(一般在300～400ms之內(nèi))停止為PD設(shè)備供電,并重復(fù)檢測(cè)過(guò)程以檢測(cè)線纜的終端是否連接PD設(shè)備。
8、使用POE需要留意一下三點(diǎn)：
① 不是所有的以太網(wǎng)交換機(jī)都支持POE供電功能，供電模塊內(nèi)置或外置，一般價(jià)格比普通交換機(jī)貴一些。
② 要求終端也支持POE受電功能。
③ 通過(guò)網(wǎng)線供電，功率本身是有一定限制的，留意查看不同設(shè)備的使用說(shuō)明和功率要求。
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