金恒威浅谈工工业级PoE交换机技术
2018-1-9 14:42:26
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。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。
1、工业PoE交换机
工业PoE交换机端口支持输出功率达15.4W或30W，符合IEEE802.3af/802.3at标准，通过网线供电的方式为标准的POE终端设备供电，免去额外的电源布线。符合IEEE802.3at工业PoE交换机，端口输出功率可以达到30W，受电设备可获得的功率为25.4W. 通俗的说 ，工业PoE交换机就是支持网线供电的交换机，其不但可以实现普通交换机的数据传输功能还能同时对网络终端进行供电 。
2、POE的工作原理
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。IEEE80 2.3af允许两种用法,应用空闲脚供电时,4、5脚连接为正极,7、8脚连接为负极。
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。在这种方式下线对1、2和线对3、6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。
3、POE供电的标准
目前POE仅有的两个国际标准是IEEE802.3af和IEEE802.3at。
1)、IEEE 802.3af
IEEE 802.3af(15.4W)成为了首个POE供电标准，规定了以太网供电标准，是现在PoE应用的主流实现标准。
2)、IEEE 802.3at
IEEE802.3at(25.5W)应大功率终端的需求而诞生，在兼容802.3af的基础上，提供更大的供电需求，满足新的需求。
4、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：
1)、中间跨接法
一种称作“中间跨接法”( Mid -Span ),使用独立的POE供电设备，跨接在工业交换机和具有POE功能的终端设备之间，一般是利用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电。Midspan PSE是一个专门的电源管理设备,通常和工业交换机放在一起。它对应每个端口有两个RJ45插孔,一个用短线连接至交换机(此处指传统的不具有POE功能的交换机),另一个连接远端设备。
2)、末端跨接法
另一种方法是“末端跨接法”(End-Span),是将供电设备集成在工业交换机中信号的出口端，这类集成连接一般都提供了空闲线对和数据线对“双”供电功能。其中数据线对采用了信号隔离变压器，并利用中心抽头来实现直流供电。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。
5、POE标准供电特性参数
① 电压在44～57V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3.84～12.95W三个等级的电功率请求,最大不超过13W。（注意PD分级0和分级4没有显示出来而且不应采用。）
6、POE系统构成：
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，工业PoE交换机为PSE设备的一种。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。
7、工业PoE交换机工作过程
当在一个网络中布置工业PoE交换机时,工业PoE交换机工作过程如下：
检测：一开始, 工业PoE交换机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IEEE802.3af标准的受电端设备。
PD端设备分类：当检测到受电端设备PD之后, 工业PoE交换机可能会为PD设备进行分类,并且评估此PD设备所需的功率损耗。
开始供电：在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内, 工业PoE交换机开始从低电压向PD设备供电,直至提供48V的直流电源。
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。
断电：若PD设备从网络上断开时, 工业PoE交换机就会快速地(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。
8、使用POE需要留意一下三点：
① 不是所有的以太网交换机都支持POE供电功能，供电模块内置或外置，一般价格比普通交换机贵一些。
② 要求终端也支持POE受电功能。
③ 通过网线供电，功率本身是有一定限制的，留意查看不同设备的使用说明和功率要求。
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