解析以太网供电PoE国际标准-IEEE802.3af

解析以太网供电PoE国际标准-IEEE802.3af深圳市光网视科技有限公司技术服务部摘要IEEE802.3af标准-光网视PoE技术白皮书本文介绍IEEE802.3af标准PoE的基本技术关键词PoE一.概述PoE被称为基于局域网的供电系统(PoL,PoweroverLAN)或有源以太网(ActiveEthernet)，有时也被简称为以太网供电，这是利用现存标准以太网传输电缆的同时传送数据和电功率的最新标准规范，并保持了与现存以太网系统和用户的兼容性。IEEE802.3af标准是基于以太网供电系统PoE的第一个国际标准，它在IEEE802.3的基础上增加了通过网线直接供电的相关标准，是现有以太网标准的扩展，也是第一个关于电源分配的国际标准。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NationalSemiconductor。但是，该标准未完善之前一直制约着市场的扩大。直到2003年6月，IEEE批准并完善了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、IP摄像机以及无线LAN接入点等设备供电的方式进行了规定。IEEE802.3af的发展包含了许多公司专家的努力，光网视PoE交换机的广泛应用也使得该标准可以在各方面得到检验。一个典型的以太网供电系统。在配线柜里保留以太网交换机设备，用一个带电源供电集线器(MidspanHUB)给局域网的双绞线提供电源。在双绞线的末端，该电源用来驱动电话、无线接入点、网络摄像机和其他设备。为避免断电，可以选用UPS集中不间断供电。是网络系统更加稳健可靠。二.PoE设备供电方式介绍按照802.3af标准的定义，PoE供电系统包含两种设备PSE和PD，对于PSE设备的定义如下：PSE（powersourcingequipment），主要是用来给其他设备进行供电的设备，其又可以分为两种，分别为Midspan（中间跨接法）和Endspan(末端跨接法）。光网视支持PoE供电的设备其供电系统默认支持Endspan(末端跨接法）,亦可选订Midspan（中间跨接法）。同时，对于PD设备定义如下：PD（PoweredDevice）在PoE供电系统中用来受电的设备，主要是指一些网络摄像机、无线AP设备或者一些IPPHONE设备以及部分小功率的SOHO类交换机。其典型组网示意图：同时802.3af标准还定义了PI（PowerInterface：PSE/PD与网线的接口），目前已经定义了两种方AlternativeA（1,2,3,6信号线）和AlternativeB（4,5,7,8空闲线）的供电模式，其说明如下：POE供电线序表水晶头线序示意图1、通过空闲对供电——模式B（AlternativeB)2、如下图所示，4,5链接形成正极，7,8链接形成负极。由PSE给PD供电。2、通过数据对供电——模式A（AlternativeA）如下图所示，PSE可通过数据对给PD供电。由于DC和数据频率互不干扰，所以可以在同一对线同时传输电流和数据。其实，对电缆来说可以看作一种“复用”。可以把1,2链接形成正（或负）极，把3,6链接形成负（或正）极。一般来说，标准的PD设备必须支持两种受电方式，但PSE设备只需支持其中一种，深圳光网视科技POE31004P等百万高清专用PoE产品作为PSE交换机默认支持信号线供电，而PSE3101等POE供电器系列默认支持空闲线对供电。PD3101分离器及PD3001分离线系列可以支持两种供电方式。三.PoE设备上电操作过程PD设备在接入PSE系统时，其获取电源的流程如下所示：在上述过程中，主要对以下几个过程进行描述：1、Detection，PSE检测PD是否存在。该步骤主要的操作是：PSE通过检测电源输出线对之间的阻容值来判断PD是否存在。Detection阶段输出电压为2.8V~10V,电压极性与48V输出一致。只有检测到PD，PSE才会进行下一步的操作。PD存在的特征：a.直流阻抗在19K～26.5Kohm之间；b.容值不超过150nF；2、Classification(可选)，PSE确定PD功耗。PSE通过检测电源输出电流来确定PD功率等级。Classification阶段端口输出电压大小为15.5V~20.5V。电压极性与48V输出一致。3、Powerup，PSE给PD供电。当检测到端口下挂设备属于合法的PD设备时，并且PSE完成对此PD的分类（可选），PSE开始对该设备进行供电，输出48V的电压。4、RTP&Powermanagement，实时监控，电源管理5、DisconnectionPSE检测PD是否断开PSE会通过特定的检测方法来判断PD是否已经断开，如果PD断开，PSE将关闭端口输出电压。端口状态返回到Detection。对于PSE供电系统，其其理想的输出波形如图所示：四.PoE系统配置管理这部分功能是PoE的核心内容，利用该PSE供电系统可以为用户提供智能的电源管理，包括功率分配、设备功率分级、使能/禁止端口供电等，这些特性归纳如下：端口供电功能使能及端口可供电功率配置用户可以根据网络的需要使能或者关闭端口的远程供电特性。可以使用命令来使能或者关闭端口的远程供电特性。缺省情况下，端口的远程供电特性为使能状态。同时，端口输出的最大功率也可以进行配置，其相关的参数如下：POE31108PM产品端口的功率配置范围是：1－15.4W，粒度1mwPOE31016PM产品端口的功率配置范围是：1－15.4W，粒度1mwPOE31024PM产品端口的功率配置范围是：1－15.4W，粒度1mwIPS31108PM产品端口的功率可配置范围是：5000mw－15.4W，粒度1mw使能/关闭PD设备兼容性检测功能对PD设备的使能兼容性检测功能可以使交换机检测到不符合802.3af标准的PD设备，并对这些PD设备进行供电。可以使用下面的命令来使能/关闭PD设备兼容性检测功能。请在系统视图下进行下列配置，缺省情况下，PD设备兼容性检测功能为关闭状态。1.1交换机电源设备过载时端口的供电管理方式和端口供电优先级1.31交换机端口供电优先级配置提供三种类型的优先级Critical、High、low，默认为Low。以上所说的对PD的分类不同于给PD设定优先级，端口优先级是在PD设备消耗的功率大于PSE能够提供的总功率时，保证关键设备能够优先供电的手段。当PSE设备的供电功率不足时，如果不同端口优先级相同时，按照端口号进行优先级排序，端口号小的端口优先得到供电保证。1.3.2交换机端口供电管理方式交换机端口供电管理方式和端口供电优先级配合使用，在交换机对外供电接近满负荷的情况下起作用。缺省情况下，交换机对端口的供电管理采用自动方式。自动方式：在交换机对外供电接近满负荷的情况下，优先对优先级为critical的端口连接的PD设备进行供电；次之为优先级为high的端口连接的PD设备供电。例如：A端口的供电优先级设置为critical，在交换机对外供电已经满负荷的情况下，如果A端口接入了新的PD设备，交换机会对供电优先级最低的端口接入的PD设备进行断电处理，转而对A端口接入的PD设备进行供电；如果在端口优先级相同的情况下，对逻辑端口号大的端口接入的PD设备进行断电处理。手动模式：在交换机对外供电接近满负荷的情况下，如果有新的PD设备接入，不考虑优先级，对原有的供电状态不作任何改动。例如，A端口的供电优先级设置为critical；在交换机对外供电已经满负荷的情况下，如果A端口接入了新的PD设备，交换机只提示有新的PD设备接入，不会对A端口接入的设备进行供电。五.备注1、可以自动的检测到PD设备并给其供电；2、如果下挂设备不是PD设备，PSE将不对该设备进行供电；3、PSE检测下挂设备的功率参数，对于超过标准规定上限的PD，PSE的处理过程是这样的：PSE对该设备进行供电，供电之后，PSE检测到它的电流过大，PSE的电源管理功能会把这个端口断电，并给予一定的惩罚时间，在这个惩罚时间里，PSE将不对这个端口进行detection，超过这个时间之后PSE将再次对这个端口进行detection，然后重复后面的过程。4、PSE设备可以自动检测到端口掉电并关闭电源输出；5、对各种异常现象如短路、过流等可自动检测到并切断电源输出，保护PoE设备等等。附录B缩略语缩略语英文名中文解释PSEpower-sourcingequipment供电设备PDPoweredDevice受电设备