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金恒威淺談工工業(yè)級PoE交換機技術(shù)

2018-1-9 14:42:26

POE也被稱(chēng)為基于局域網(wǎng)的供電系統(POL, Power over LAN )或有源以太網(wǎng)(Active Ethernet),有時(shí)也被簡(jiǎn)稱(chēng)為以太網(wǎng)供電,這是利用現存標準以太網(wǎng)傳輸電纜的同時(shí)傳送數據和電功率的最新標準規范,并保持了與現存以太網(wǎng)系統和用戶(hù)的兼容性。POE技術(shù)能在確?,F有結構化布線(xiàn)安全的同時(shí)保證現有網(wǎng)絡(luò )的正常運作,最大限度地降低成本。
1、工業(yè)PoE交換機
工業(yè)PoE交換機端口支持輸出功率達15.4W或30W,符合IEEE802.3af/802.3at標準,通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)供電的方式為標準的POE終端設備供電,免去額外的電源布線(xiàn)。符合IEEE802.3at工業(yè)PoE交換機,端口輸出功率可以達到30W,受電設備可獲得的功率為25.4W. 通俗的說(shuō) ,工業(yè)PoE交換機就是支持網(wǎng)線(xiàn)供電的交換機,其不但可以實(shí)現普通交換機的數據傳輸功能還能同時(shí)對網(wǎng)絡(luò )終端進(jìn)行供電 。
2、POE的工作原理
標準的五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)有四對雙絞線(xiàn),但是在l0M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的兩對。IEEE80 2.3af允許兩種用法,應用空閑腳供電時(shí),4、5腳連接為正極,7、8腳連接為負極。
應用數據腳供電時(shí),將DC電源加在傳輸變壓器的中點(diǎn),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可以為任意極性。
標準不允許同時(shí)應用以上兩種情況。電源提供設備PSE只能提供一種用法,但是電源應用設備PD必須能夠同時(shí)適應兩種情況。該標準規定供電電源通常是48V、13W的。PD設備提供48V到低電壓的轉換是較容易的,但同時(shí)應有1500V的絕緣安全電壓。
3、POE供電的標準
目前POE僅有的兩個(gè)國際標準是IEEE802.3af和IEEE802.3at。
1)、IEEE 802.3af
IEEE 802.3af(15.4W)成為了首個(gè)POE供電標準,規定了以太網(wǎng)供電標準,是現在PoE應用的主流實(shí)現標準。
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,提供更大的供電需求,滿(mǎn)足新的需求。
4、POE的兩種供電方法
POE標準為使用以太網(wǎng)的傳輸電纜輸送直流電到POE兼容的設備定義了兩種方法:
1)、中間跨接法
一種稱(chēng)作“中間跨接法”( Mid -Span ),使用獨立的POE供電設備,跨接在工業(yè)交換機和具有POE功能的終端設備之間,一般是利用以太網(wǎng)電纜中沒(méi)有被使用的空閑線(xiàn)對來(lái)傳輸直流電。Midspan PSE是一個(gè)專(zhuān)門(mén)的電源管理設備,通常和工業(yè)交換機放在一起。它對應每個(gè)端口有兩個(gè)RJ45插孔,一個(gè)用短線(xiàn)連接至交換機(此處指傳統的不具有POE功能的交換機),另一個(gè)連接遠端設備。
2)、末端跨接法
另一種方法是“末端跨接法”(End-Span),是將供電設備集成在工業(yè)交換機中信號的出口端,這類(lèi)集成連接一般都提供了空閑線(xiàn)對和數據線(xiàn)對“雙”供電功能。其中數據線(xiàn)對采用了信號隔離變壓器,并利用中心抽頭來(lái)實(shí)現直流供電??梢灶A見(jiàn),End-Span會(huì )迅速得到推廣,這是由于以太網(wǎng)數據與輸電采用公用線(xiàn)對,因而省去了需要設置獨立輸電的專(zhuān)用線(xiàn),這對于僅有8芯的電纜和相配套的標準RJ-45插座意義特別重大。
5、POE標準供電特性參數
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,超載檢測電流為350~500mA。
④ 在空載條件下,最大需要電流為5mA。
⑤ 為PD設備提供3.84~12.95W三個(gè)等級的電功率請求,最大不超過(guò)13W。(注意PD分級0和分級4沒(méi)有顯示出來(lái)而且不應采用。)
6、POE系統構成:
一個(gè)完整的POE系統包括供電端設備(PSE, Power Sourcing Equipment)和受電端設備(PD, Power Device)兩部分,工業(yè)PoE交換機為PSE設備的一種。PSE設備是為以太網(wǎng)客戶(hù)端設備供電的設備,同時(shí)也是整個(gè)POE以太網(wǎng)供電過(guò)程的管理者。而PD設備是接受供電的PSE負載,即POE系統的客戶(hù)端。
7、工業(yè)PoE交換機工作過(guò)程
當在一個(gè)網(wǎng)絡(luò )中布置工業(yè)PoE交換機時(shí),工業(yè)PoE交換機工作過(guò)程如下:
檢測:一開(kāi)始, 工業(yè)PoE交換機在端口輸出很小的電壓,直到其檢測到線(xiàn)纜終端的連接為一個(gè)支持IEEE802.3af標準的受電端設備。
PD端設備分類(lèi):當檢測到受電端設備PD之后, 工業(yè)PoE交換機可能會(huì )為PD設備進(jìn)行分類(lèi),并且評估此PD設備所需的功率損耗。
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, 工業(yè)PoE交換機開(kāi)始從低電壓向PD設備供電,直至提供48V的直流電源。
供電:為PD設備提供穩定可靠48V的直流電,滿(mǎn)足PD設備不越過(guò)15.4W的功率消耗。
斷電:若PD設備從網(wǎng)絡(luò )上斷開(kāi)時(shí), 工業(yè)PoE交換機就會(huì )快速地(一般在300~400ms之內)停止為PD設備供電,并重復檢測過(guò)程以檢測線(xiàn)纜的終端是否連接PD設備。
8、使用POE需要留意一下三點(diǎn):
① 不是所有的以太網(wǎng)交換機都支持POE供電功能,供電模塊內置或外置,一般價(jià)格比普通交換機貴一些。
② 要求終端也支持POE受電功能。
③ 通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)供電,功率本身是有一定限制的,留意查看不同設備的使用說(shuō)明和功率要求。
                
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