以太网供电(poe)解析

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1、以太网供电以太网供电(POE)(POE)解析解析以太网供电（POE,802.3.af）解析以太网供电（POE）解析以太网供电（POE）标准 IEEE 802.3af1、 概述早在 1999 年，以太网供电已经不是什么新的理念了。实际上，当时已经有许多公司提供了专用解决方案，其中包括 3Com、PowerDsine和 Cisco 等。但比较新颖的想法是制定一项工业标准，以保证各种设备之间实现全面的互操作性。IEEE 在 1999 年开始制定该标准，最早参与的厂商有 3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel 和 National Semiconductor。但是

2、，该标准的缺点一直制约着市场的扩大。直到 2003 年 6 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。2、 POE 的关键技术1) 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

3、 PSE 负载，即 POE 系统的客户端设备，如 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：电压在 4457V 之间，典型值为 48V。 允许最大电流为 550mA，最大启动电流为 500mA。 典型工作电流为 10350mA，超载检测电流为 350500mA。在

4、空载条件下，最大需要电流为 5mA。 为 PD 设备提供 3.8412.95W 五个等级的电功率请求，最大不超过 13W。关于功率五个等级的详细说明：IEEE 802.3af PoE 标准允许设计师通过以太网电缆为用电设备（PD）提供高达 12.95W 的电力，同时符合安全特低电压(SELV)要求。根据 IEEE 802.3af 标准，PD 可按所需功率分为四个不同的级别（第五个等级 Class 4 是为更高的功率的新标准预留的） 。 Class 1 设备需要的最高工作功率为 3.84W；Class 2 设备需要的工作功率介于 3.85W 和 6.49W 之间；Class 3 设备的功率范围则

5、介于 6.512.95W 之间。设计师可以根据功率要求将他们的设备指定为特定的级别。低成本解决方案可以使用一般的默认级别指定(Class 0)，表示 PD 最高需要 12.95W 的工作功率。2) POE 供电的工作过程在分级阶段，PSE 将向 PD 施加 1520V 的电压，并通过测量电流大小来确定 PD 的特定级别。在此阶段，PD 的电源部分将被欠压锁定(UVLO)电路维持在无源状态，以便隔离开关级，直至特征和分级阶段完成。一旦分级完成后，PSE 将会向 PD 提供全额工作电压。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：检测：首先 PSE 会发送一个测试

6、电压给在网设备以探测受电设备中的一个 24.9k 共模电阻。测试信号开始为 2.5V，然后提升到10V，这将有助于补偿 Cat-5 电缆自身阻抗带来的损失。因为这种电缆最长可达 100m。如果 PSE 检测到来自 PD 的适当阻抗特征(24.9k)，它便会继续提升电压。如果检测不到特征阻抗，PSE 将不会为电缆加电。受电设备电路中的齐纳二极管会保证系统其余部分不受测试信号的干扰。PD 端设备分类：当检测到受电端设备 PD 之后，PSE 将向 PD 施加1520V 的电压，并通过测量电流大小来确定 PD 的特定级别。如果除了探测到第一级的电阻外没发现其他分级电路，该设备被定义成零级别。在此阶段，

7、PD 的电源部分将被欠压锁定(UVLO)电路维持在无源状态，以便隔离开关级，直至特征和分级阶段完成。开始供电：分级完成后，在一个可配置时间(一般小于 15s)的启动期内，PSE 设备开始从低电压向 PD 设备a)供电，直至提供 48V 的直流电源。b)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 12.95W 的功率消耗。c)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。在把任何网络设备连接到 PSE 时，PSE 必须先检测设备是不是 PD，以保证

8、不给不符合 POE 标准的以太网设备提供电流，因为这可能会造成损坏。这种检查是通过给电缆提供一个电流受限的小电压来检查远端是否具有符合要求的特性电阻来实现的。只有检测到该电阻时才会提供全部的 48V 电压，但是电流仍然受限，以免终端设备处在错误的状态。作为发现过程的一个扩展，PD 还可以对要求 PSE 的供电方式进行分类，有助于使 PSE 以高效的方式提供电源。一旦PSE 开始提供电源，它会连续监测 PD 电流输入，当 PD 电流消耗下降到最低值以下，如在拔下设备时或遇到 PD 设备功率消耗过载、短路、超过 PSE 的供电负荷等，PSE 会断开电源并再次启动检测过程。电源提供设备也可以被提供一

9、种系统管理的能力，例如应用简单网络管理协议(SNMP)。这个功能可以提供诸如夜晚关机、远端重启之类的功能。研究 POE 的供电方式可以看出，在供电的过程中有两个关键的问题需要考虑，一个是对于 PD 设备的识别，另一个是系统中 UPS 的容量。3) 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 l0M BASE-T 和 100M BASE-T中只用到其中的两对。IEEE80 2.3af 允许两种用法如图 1 和图 2 所示。图 1 通过空闲脚供电图 2 通过数据脚供电应用空闲脚供电时，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

10、，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。POE 标准还规范了传送电功率应使用的非屏蔽双绞线对电缆，即3、5、5e 或 6 类电缆。明确了与其一起工作的现存电缆设施不需要任何改动，这其中包括 3、5、5e 或 6 类电缆、各种短接线与接线板、电源插座引线和连接的硬件等。POE 标准与 IEEE 802.3

11、 标准系列兼容。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：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 Endpoint 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。Midspan 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

12、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。图 3 是 POE 供电系统的一个实例，由供电设备 PSE 、受电设备 PD和相关的配套设备及以太网传输电缆组成。图 3 符合 IEEE 802.3af 标准的以太网供电系统实例当 PD 设备与 POE 标准兼容时就可直接通过 RJ-45 插座从以太网电缆供电，对于与 POE 不兼容的设备可以采用直流变换器或抽头分压装置的方法，将其电压变换成 POE 兼容的电压。这些装置有时也被称为有源以太网分裂器(Sputters)，它可以将太网电缆的直流电压取出来并通过常规的直流插座供 PD 设备使用。