POE供电简介

PreparedBy：伍辉平Date：2012-11-24POE供电简介1，POE产生的背景2，什么是POE？行业标准？3，POE供电优势4，POE特点5，POE供电系统组成和供电方式6，POE工作过程7，POE发展趋势和应用目录1,背景随着WLAN、VoIP、网络视频监控等新业务的飞速发展，大量的WirelessLANAP、IPPhone、IPCamera等基于IP的终端出现在我们生活周围。这些设备通常数量众多、位置特殊、数据\电源线布线复杂、设备取电困难，其实施部署不仅消耗人力物力，增加建网成本，而且拖延了建设时间。双绞线建设周期长布线复杂消耗大量人力物力建网成本高1011011VoIPPhone无线AP网络监控传统交换机10110111011011PowerPowerPowerVoIPPhone无线AP网络监控改善网络可靠性安装方便增强安全性标准通用POE交换机10110111011011Power双绞线PowerPower2,什么是POE?POE(PowerOverEthernet)：以太网供电技术，也被称为基于局域网的供电系统(POL,PoweroverLAN)或有源以太网(ActiveEthernet)。是指在现有的以太网Cat.5布线基础架构不做任何的改动的情况下，为部分基于IP的终端设备传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。—IEEE802.3af:2003—IEEE802.3at:2009目前POE业界所采用的标准：3,POE供电优势易于安装管理节约成本安全可延伸性4,POE特点802.3af(PoE)802.3at(PoEPlus)分级0～34onlyandLayer2供电设备电压范围44～57VDC50～57VDC供电设备正常电压48V53V缆线UnstructuredCAT-5orbetter对线数22受电设备电压范围36～57VDC42.5～57VDC供电设备功率15.4W34.2W受电设备功率12.95W25.5W电流350mA720mA主要应用网络电话（3－7W）、WLAN接入点（8－12W）等视频网络电话（10－20W）、PTZ视频监控系统(20W)、WiMAX和802.11n接取器(8～45W)、个人电脑（30W+）等5.1,POE的系统组成POE系统由PSE(PowerSourcingEquipment，供电设备)和PD(PoweredDevice，受电设备)两部分组成。POESystemPSEPowerSourcingEquipmentPOE系统的供电单元，分为外置和内置两类PI(PowerInterface)具备POE供电能力的以太网接口，也称POE接口。PTL(PowerTransmissionLine)传输能量的以太网线PDPoweredDevicePOE的受电设备，如IPCamera、无线AP等5.2,POE的供电方式IEEE802.3af标准还定义了两种供电方式:按照POE电源在网络中的接入点位置分类，可分为End-span和Mid-span。Endpoint(末端跨接法)：48V电源从数据设备端输入，一般是从以太网变压器外侧的中心抽头上接入；Mid-span(中间跨接法)：48V电源从网络的中间接入。按照POE电源所使用的线路又可分为：A方式和B方式。AlternativeA：利用信号线（1,2,3,6）同时传递数据信号和48V的电源。AlternativeB：利用空闲线（4,5,7,8）传递48V的电源。5.2.1,Endpoint(末端跨接法)5.2.2,Mid-span(中间跨接法)6,POE的工作过程检测PDDetectionPD功耗分类classification开始供电Powerup实时监控Operation电源断开DisconnectionPHY(网络物理层)主处理器PD接口控制器DC/DC转换器PHY(网络物理层)主处理器PSE控制器（每芯片管理一到八个端口）48V电源RJ-45以太网交换机/集线器（PowerSourcingEquipment）RJ-45开关CAT5线缆GND48VTxRxTxRx48V48V注：Endspan设备的供电通道Midspan设备的供电通道信号线对备用线对受电设备（PoweredDevice）13645782123645786.1,检测(Detection)在PSE向线路供电之前，必须先检测线路上是否有PD设备连接以及所连接的PD设备是否能受电，以避免将48V电源加给非兼容的POE网络设备，对其造成危害。具体方法是通过检测电源输出线对之间的电阻电容值大小来判断是否有合法的PD设备存在。PSE端口输出两个电压差1V且都在2.8~10V范围内的电压（间隔时间2ms），通过V-I曲线计算斜率，确定PD对地共模阻抗是否为25Kohm特征阻抗。PSE检测条件PSE判定结果共模阻抗/Kohm关系输入电容/uF19~26.5&~0.15合法的PD设备，可以供电≥15&19or26.5&≤33&~0.15过渡保护阻抗区，可以供电也可以不供电15or33or10无效的PD设备，禁止供电500线路上无PD设备为了满足PSE检测要求，802.3af要求PD检测状态输入电压范围2.7~10.1V，设计输入阻抗在23.75~26.25Kohm之间，输入电容在0.02~0.12uF之间。6.2,PD功耗分类(Classification)由于受电设备种类很多，需要的电源功率也各不相同，所以在供电设备正确检测到受电设备以后，就要检测对端PD设备的功率等级。分级的具体方法是：PSE施加一个15.5V~20.5V的探测电压（电流限制在100mA以下），PD设备会将一个分级电阻串联到线路中，用来标识自己的功率。PSE通过测试返回特征电流的大小来确定PD设备属于哪个等级。分级过程时间限制在10~75ms之间。根据802.3af设计规范，要求PD启动分级输入电压范围14.5~20.5V，稳定时间5ms，且PD吸收的分级特征电流有1mA裕量。6.3,供电(Powerup)成功侦测和分级后，PSE输出电压迅速升高到48V，开始向PD供电。供电期间，PSE还要对每个端口的供电情况进行监视，提供欠压和过流保护。802.3af要求PD开机电压42V，关机电压30&36V。浪涌电流400mA，PD的输入电容低于180μF，PD工作时不能连续消耗350mA电流或12.95W功率。（如果输入电容大180μF，PD就要主动限制浪涌电流，使它低于400mA）500ms10&75ms400msPSEpoweron15us10%90%6.4,监控(Operation)PSE对PD设备实时监控和电源管理。提供欠压/过流/短路保护。PD通过维持功率特征（MPS：MaintainPowerSignature）发送持续工作信号。PD至少要保持10mA的电流且交流（AC）阻抗要维持在26.25kΩ与超过0.05µF电容并联，以避免PD掉线（offline）。如果没有MPS，PSE将切断电源。Voff??欠压保护Icut&Tovld??过流保护Ilim&Tlim??短路保护6.5,电源断电(Disconnection)当PD设备从网络上断开时，PSE就会快速地（一般在300～400ms之内）停止供电，并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。IEEE802.3af标准规定了两种方法让PSE检测PD是否断开，即DC断路检测法和AC断路检测法，不同的芯片供应商根据系统的实际情况选择最适合他们系统的检测方法。DC断路法根据从PSE流向PD的直流电流大小判断PD是否在线。当电流保持低于阈值Imin2(5~10mA)状态持续Tmpdo(300ms到400ms)，PSE就认为PD不存在，从而切断电源。这种方法的缺点是，当PD工作在低功耗模式时，为避免掉线PD必须周期性地吸取一定的电流。AC断路法利用端口的低频AC阻抗测量来检测PD的存在。AC断路法必须检测PD的阻抗(26.5kΩ)，为PD提供一个稳定的输出电压来供电。当没有设备连接到PSE时，端口应该是高阻抗，可能达到几兆欧。7,POE的应用前景PoE技术由于其易安装、易管理、简便性、安全性、稳定性、可扩展性和利旧原则，在家庭应用、无线建网、安全防护、建筑物管理、零售、娱乐等领域，都具有巨大的应用前景，并推动了相关领域的发展。如下图所示。谢谢各位!