0 概 述
以太網(wǎng)供電POE(Power Over Ethernet)是一種允許在以太網(wǎng)線雙絞線上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和電能的技術(shù)，該技術(shù)作為IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.3af在2003年6月得到了批準(zhǔn)。IEEE技術(shù)使得以太網(wǎng)雙絞線在傳輸數(shù)據(jù)包的同時(shí)可以向遠(yuǎn)端(100 m)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供大約13 W的功率.這就意味著像I工，電話、無線接入點(diǎn)、IP，網(wǎng)絡(luò)照相機(jī)這樣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以不再需要本地的交流電源就能獲得電能而正常工作；同時(shí)使得這些設(shè)備的安裝和維護(hù)比較方便和靈活；并且由于無需考慮設(shè)備的供電問題.因此有效地降低了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)的成本，由此可見POE技術(shù)的優(yōu)越性是很明顯的。
1 工作原理
通過以太網(wǎng)線雙絞線完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的供電，需要兩個(gè)設(shè)備，一個(gè)是提供電源的設(shè)備稱為供電設(shè)備PSE(Power Supply Equipment)，PSE在每個(gè)供電端口(RJ-45端口)上提供最大電流約350 mA的48 V直流電源，直接驅(qū)動(dòng)以太網(wǎng)雙絞線，扣除以太網(wǎng)雙絞線(最長(zhǎng)100 m)上的功率損耗，供電設(shè)備可以向終端的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供約13 W的功率；而從以太網(wǎng)雙絞線上獲取電能的設(shè)備被稱為受電設(shè)備PD(Powered Device)。以太網(wǎng)供電系統(tǒng)要能與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兼容，要求必須符合802.3af標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在一定的時(shí)間內(nèi)，供電設(shè)備PSE必須完成對(duì)終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的檢測(cè)和分級(jí)，然后決定是否對(duì)其供電以及輸出多少功率。這一規(guī)定可以保障不兼容POE的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不至于受到48 V電源的破壞。所以供電設(shè)備的卞要功能是檢測(cè)是否有兼容POE的設(shè)各(PD)連按入POE系統(tǒng)或從POE系統(tǒng)中斷開，井對(duì)受電設(shè)各進(jìn)行分級(jí)，以提供相應(yīng)功率的電源或切斷電源。根據(jù)應(yīng)用類刑的不同，802.3af標(biāo)準(zhǔn)允許供電設(shè)各有兩種方法實(shí)現(xiàn)對(duì)PD供電：
一種是端點(diǎn)PSE(Endpoint PSE)，即在同一個(gè)設(shè)各內(nèi)嵌入了以太網(wǎng)交換機(jī)等數(shù)據(jù)交換模塊和電源模塊。在這種供電模式中，可以選擇以太網(wǎng)雙絞線中的信號(hào)線對(duì)(1，2和3，6)或者“空閑線對(duì)”(4，5和7，8)來承載48 V直流電源。當(dāng)選擇信號(hào)線對(duì)傳輸電源時(shí)，48 V DC通過加在隔離變壓器的兩個(gè)中心抽頭上來實(shí)現(xiàn)對(duì)受電設(shè)各的供電(圖1)，從而避免了對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的影響。由于電源可以疊加在信號(hào)線對(duì)上，所以這種方式的POE系統(tǒng)可以支持千兆以太網(wǎng)。將端點(diǎn)PSE應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，由于需要更換現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)各，所以端點(diǎn)PSE較適合于建設(shè)新的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
圖1 端點(diǎn)PSE使用信號(hào)線對(duì)或空閑線對(duì)傳送電源
另一種是中跨PSE(Midspan PSE)，即供電設(shè)備和傳統(tǒng)的交換設(shè)備是分離的。在這種供電模式中，PSE安裝在傳統(tǒng)的交換設(shè)備和終端設(shè)備之間，通過以太網(wǎng)雙絞線中的“空閑線對(duì)”注入電源(圖2)。將中跨PSE應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，由于無需對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和結(jié)構(gòu)進(jìn)行大的改動(dòng)，所以中跨PSE較適合于對(duì)現(xiàn)有的以太網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。
圖2 中跨PSE使用空閑線對(duì)傳送電源
以太網(wǎng)供電系統(tǒng)要能正確而安全的工作，要求供電設(shè)各和受電設(shè)各的設(shè)計(jì)必須遵循IEEE 802.3af以太網(wǎng)供電規(guī)范中所定義的幾個(gè)條件。下面介紹以太網(wǎng)供電系統(tǒng)在工作時(shí)的四個(gè)主要過程：
(1)檢測(cè)
供電設(shè)各首先要檢測(cè)連按在線纜上的終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)各是否符合802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PD，一個(gè)符合規(guī)范的PD必須在一定的時(shí)限內(nèi)提供特有的檢測(cè)特征。PSE的檢測(cè)過程如下：在建立以太網(wǎng)供電連按時(shí)，PSE首先向線纜上送出2.8 V至10.1 V的限流電壓，同時(shí)啟動(dòng)檢測(cè)算法。此時(shí)，如果終端用電設(shè)各通過以太網(wǎng)線纜旱現(xiàn)出如表1的特征值，則該用電設(shè)各被稱為有效的PD；這將導(dǎo)致線纜中的電流發(fā)生特定的變化，即相當(dāng)于向PSE提出供電請(qǐng)求。而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)各在RJ45端口上的特征阻抗通常較小，約為150 Ω，稱為無效的PD。其特征值如表2所示，PSE將不會(huì)向這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)各輸出48 V直流電源，以保障傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)各不會(huì)受到破壞。此外，從表1和表2可以看出，供電設(shè)各PSE可以按受一個(gè)寬范圍的特征阻抗(19 kΩ～26.5 kΩ)，以減少網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中存在的寄生電阻的影響。至此，PSE完成了對(duì)終端用電設(shè)各的檢測(cè)，即區(qū)分出了哪些網(wǎng)絡(luò)設(shè)各是符合標(biāo)準(zhǔn)的受電設(shè)各。
