網(wǎng)絡(luò)變壓器POE供電解析

一、何為POE技術(shù)？

POE(PowerOverEthernet)指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)Cat.5布線基礎(chǔ)架構(gòu)不作任何改動(dòng)的情況下，在為一些基于IP的終端(如IP電話機(jī)、無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等)傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)，還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。POE技術(shù)能在確保現(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。

一個(gè)完整的POE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備(PSE，PowerSourcingEquipment)和受電端設(shè)備(PD，PoweredDevice)兩部分。

供電端設(shè)備(PSE)：支持POE功能的以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、集線器或者其他網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備

受電端設(shè)備(PD)：在監(jiān)控系統(tǒng)中主要就是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(IPC)

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)的客戶端設(shè)備,如IP電話、網(wǎng)絡(luò)安全攝像機(jī)、AP及掌上電腦(PDA)或移動(dòng)電話充電器等許多其他以太網(wǎng)設(shè)備（實(shí)際上,任何功率不超過13W的設(shè)備都可以從RJ45插座獲取相應(yīng)的電力）。兩者基于IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)建立有關(guān)受電端設(shè)備PD的連接情況、設(shè)備類型、功耗級(jí)別等方面的信息聯(lián)系,并以此為根據(jù)PSE通過以太網(wǎng)向PD供電。

IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)2005年開始制定，2009年頒布。802.3at標(biāo)準(zhǔn)的輸出功率可達(dá)30W，受電端可用功率為25.5W.

IEEE802.3工作組在2012年末業(yè)界又推出POH-POWER OVER HDBASET. 利用現(xiàn)行的4-Pair 四對(duì)線技術(shù)(即8根線全部供電)，雙邊供電達(dá)到60-100W功率，使用5或6類線即可達(dá)到。

二、POE產(chǎn)品供電原理

A．POE標(biāo)準(zhǔn)供電系統(tǒng)的主要供電特性參數(shù)為

B:供電工作過程

當(dāng)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中布置PSE供電端設(shè)備時(shí),POE以太網(wǎng)供電工作過程如下所示。

1.檢測(cè)：一開始,PSE設(shè)備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。

2.PD端設(shè)備分類：當(dāng)檢測(cè)到受電端設(shè)備PD之后,PSE設(shè)備可能會(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。

3.開始供電：在一個(gè)可配置時(shí)間(一般小于15μs)的啟動(dòng)期內(nèi),PSE設(shè)備開始從低電壓向PD設(shè)備供電,直至提供48V的直流電源。

4.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15.4W的功率消耗。

5.斷電：若PD設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)上斷開時(shí),PSE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)過程以檢測(cè)線纜的終端是否連接PD設(shè)備。

C、供電原理

標(biāo)準(zhǔn)的五類網(wǎng)線有四對(duì)雙絞線,但是在10MBASE-T和100MBASE-T中只用到其中的兩對(duì)。IEEE802.3af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。

D、供電方法

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：

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)電纜中沒有被使用的空閑線對(duì)來傳輸直流電。MidspanPSE是一個(gè)專門的電源管理設(shè)備,通常和交換機(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。

另一種方法是“末端跨接法”(End-Span),是將供電設(shè)備集成在交換機(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，并利用中心抽頭來實(shí)現(xiàn)直流供電。可以預(yù)見,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。

三、POE技術(shù)主要領(lǐng)域

無線 AP、IP 電話、網(wǎng)絡(luò)攝像頭等終端設(shè)備，其功率需求一般不超過 13W，這也是目前 POE 設(shè)備應(yīng)用的最主要領(lǐng)域。通過 POE 技術(shù)解決了無線 AP 難以在天花板通風(fēng)層供電的問題、IP電話因偶發(fā)事件斷電的問題、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)需要從外部獲得電源供應(yīng) 的問題等，并且通過POE 設(shè)備本身的 QOS、VLAN、ACL 等功能，滿足網(wǎng)絡(luò)對(duì)優(yōu)先級(jí)分 配、延時(shí)、抖動(dòng)、安全、數(shù)據(jù)隔離等的要求。 除了傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，POE 設(shè)備在安全防護(hù)、建筑控制、零售、娛樂及其他新興市 場(chǎng)也有較大的應(yīng)用場(chǎng)景，如 POE煙霧探測(cè)器、POS機(jī)信息終端、PTZ 攝影機(jī)，甚至是 Wimax 基站等。通過支持 IEEE 802.3af 標(biāo)準(zhǔn)及 IEEE 802.3at 標(biāo)準(zhǔn)，POE 設(shè)備可支持更大的端口功率，獲得更大的應(yīng)用前景。

在安防領(lǐng)域，智慧城市、平安城市是規(guī)模巨大、業(yè)務(wù)復(fù)雜的龐大系統(tǒng)，涉及治安監(jiān)控、指揮通信、偵查破案、規(guī)范執(zhí)法、社會(huì)服務(wù)等多個(gè)分區(qū)領(lǐng)域，視頻接入規(guī)模從幾千到幾萬(wàn)，接入網(wǎng)絡(luò)攝像頭數(shù)不勝數(shù)。如何更方便的施工和取電，從某種程度上決定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

運(yùn)用POE交換機(jī)在安防領(lǐng)域具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，結(jié)合以太網(wǎng)交換機(jī)的POE供電整體解決方案，應(yīng)用于安防監(jiān)控，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的同時(shí)，降低施工成本和維護(hù)難度。

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審核編輯 黃宇