6.POE原理介绍

POE原理介绍技术支持部课程内容POE简介应用实例测试用例POE供电原理POE简介什么是POEPOE(PowerOverEthernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作做何改动的情况下，在为一些基于IP的终端（如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等）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。POE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。POE也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的新标准，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。POE简介POE产品特性一个完整的POE系统包括供电端设备(PSE,PowerSourcingEquipment)和受电端设备(PD,PowerDevice)两部分。PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备,同时也是整个POE以太网供电过程的管理者。而PD设备是接受供电的PSE负载,即POE系统的客户端设备,如IP电话、网络安全摄像机、AP及掌上电脑(PDA)或移动电话充电器等许多其他以太网设备（实际上,任何功率不超过13W的设备都可以从RJ45插座获取相应的电力）。两者基于IEEE802.3af标准建立有关受电端设备PD的连接情况、设备类型、功耗级别等方面的信息联系,并以此为根据PSE通过以太网向PD供电。poe简介PSE主要功能如下为PD搜索链接节点。通过链接节点对检测到的PD供电。通过链接节点监控供电状态。当PD无请求时，断电并回到搜索状态。POE简介POE标准供电系统的主要供电特性参数电压在44～57V之间,典型值为48V。每对线允许最大电流为600mA。典型工作电流为10～350mA,超载检测电流为350～500mA。在空载条件下,最大需要电流为5mA。为PD设备提供4～25.5W五个等级的电功率请求,最大不超过30W。但理论上，802.3at规范中重要的改进之一是将一对线电流的上限值规定为600mA。现在，PSE必须要能够连续提供至少600mA的电流，一个50V的最小输出电压和57V的最大输出电压。这转化为一个34.2W的PSE输出功率。电缆电阻的模型化设计值不大于12.5Ω，根据，有4.5W的损耗，因而在PD连接器上产生了34.2W-4.5W=29.7W的可用功率。有必要把48V转换效率考虑在内，有0.9W的损耗，这样最终传输至PD负载的可用功率约为29.7W-0.9W=28.8W。如果在两对线上同时施加电压，传递两组600mA的电流，理论输出功率可达到28.8W*2=57.6W。课程内容POE简介应用实例测试用例POE供电原理POE原理POE供电原理当在一个网络中布置PSE供电端设备时,POE以太网供电工作过程如下所示:检测：一开始,PSE设备在端口输出很小的电压,直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE802.3at标准的受电端设备。PD端设备分类：当检测到受电端设备PD之后,PSE设备可能会为PD设备进行分类,并且评估此PD设备所需的功率损耗。开始供电：在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内,PSE设备开始从低电压向PD设备供电,直至提供48V的直流电源。供电：为PD设备提供稳定可靠48V的直流电,满足PD设备不越过15.4W的功率消耗。断电：若PD设备从网络上断开时,PSE就会快速地(一般在300～400ms之内)停止为PD设备供电,并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。POE原理POE供电原理标准的五类网线有四对双绞线,但是在l0MBASE-T和100MBASE-T中只用到其中的两对，而l000MBASE-T则四对都用到。IEEE802.3at允许两种用法：1、应用空闲脚供电时,4、5脚连接为正极,7、8脚连接为负极。（图1）2、应用数据脚供电时,将DC电源加在传输变压器的中点,不影响数据的传输。在这种方式下1、2和3、6可以为任意极性。（图2）标准不允许同时应用以上两种情况。电源提供设备PSE只能提供一种用法,但是电源应用设备PD必须能够同时适应两种情况。该标准规定供电电源通常是48V、13W的。PD设备提供48V到低电压的转换是较容易的,但同时应有1500V的绝缘安全电压。POE原理图为RJ-45插座示意图POE原理空闲脚供电图示POE原理数据脚供电POE原理图为RJ-45插座示意图POE标准为使用以太网的传输电缆输送直流电到POE兼容的设备定义了两种方法：一种称作“中间跨接法”(Mid-Span),使用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电,相应的EndpointPSE支持POE功能的以太网交换机、路由器、集线器或其他网络交换设备。（图1）另一种方法是“末端跨接法”(End-Span),是在传输数据所用的芯线上同时传输直流电,其输电采用与以太网数据信号不同的频率。（图2）MidspanPSE是一个专门的电源管理设备,通常和交换机放在一起。它对应每个端口有两个RJ45插孔,一个用短线连接至交换机,另一个连接远端设备。可以预见,End-Span会迅速得到推广,这是由于以太网数据与输电采用公用线对,因而省去了需要设置独立输电的专用线,这对于仅有8芯的电缆和相配套的标准RJ-45插座意义特别重大。课程内容POE简介应用实例测试用例POE供电原理应用实例支持十兆百兆千兆POE供电器示意图应用实例支持十兆百兆千兆POE供电器原理图课程内容POE简介应用实例测试用例POE供电原理测试用例POE网线检测测试设备：POE供电器、网线测试工具：万用表测试方法：万用表接触网线水晶头各脚1、通过10M/100MPOE供电器后网线各脚功能测试用例POE网线检测1脚为TX+“数据发送正端”、2脚为TX-“数据发送负端”、3脚为RX+“数据接收正端”、6脚为RX-“数据接收负端”。万用表测试应为无电压，4脚5脚为正端、7脚8脚为负端、电压为48V注：不经过POE供电器各脚功能是1236数据端、4578空闲2、通过千兆POE供电器后网线各脚功能1脚为TX+“数据发送正端”、2脚为TX-“数据发送负端”、1脚2脚同时带正电或负电。3脚为RX+“数据接收正端”、6脚为RX-“数据接收负端”、3脚6脚同时带正电或负电。4脚为TX+“数据发送正端”、5脚为TX-“数据发送负端”、4脚5脚同时带正电或负电。7脚为RX+“数据接收正端”、8脚为RX-“数据接收负端”、7脚8脚同时带正电或负电。注：1脚2脚为一组、3脚4脚为一组他们只能带相反电压。4脚5脚为一组、7脚8脚为一组他们只能带相反电压。测试用例POE转接板测试测试设备：POE供电器、AP测试工具：万用表、POE转接板测试方法：1：POE供电器经过POE转接板连接AP、测试1脚3脚之间的电压、5脚8交之间的电压、在混合测试5813各脚之间的关系。POE供电器接上交换机测试各脚之间的关系。POE转接板测试用例POE转接板测试POE转接板POE网口转接板有两个直接连通网口，只需把POE供电器到AP之间的网线经过它串联起来、１、３、５、８的金属片为测试触电（用普通万用表电压200V档测量1、3或5、8）。四、测试结果：1、我们弘浩POE供电器为5、8脚供电测量出48V电压、1、3无电压。2、接上交换机5、8脚为48V，1、3脚为50V打开交换机控制命令业设置信号端不供电后1、3脚电压为零。测试用例测试案例测试目的测试POE交换机与POE供电器混合工作，以及长网线供电测试方式按工程接法连接交换机、供电器和AP，采用自制POE网口转接板串在AP网口处，用万用表测试到AP侧的实际供电线对地电压。测试连接图如下：测试用例测试案例AP1到AP8是500MW高功率AP，采用弘浩供电器供电；AP9是100ＭＷ双频AP，直接用烽火ＰＯＥ交换机供电。POE网口转接板有两个直接连通网口，并有引出网线的１、３、５、８的金属片方便测量网线上的电压（用普通万用表电压档测量1、3或5、8）。测试用例测试案例测试结果：1、按图接法先使用2M左右的网线做了测试。9台AP都正常启动工作。测到烽火交换机采用1、3线供电，电压50V；弘浩供电器采用5、8线供电，电压48V。没有同时供电现象发生。稳定工作3天（72小时）。2、用普通网线制作了50M长网线。用长网线对AP1、AP9做了测试，出现故障。AP1的电压33V左右，AP1不停的反复重启动。AP9的电压38V左右，AP9启动到无线时就会灯全灭死机。我们对长网线做了检查，发现网线的芯线的电阻非常大。网线中1、2、3、6的每根线电阻25欧左右，4、5、7、8的电阻更高达76欧左右。（按IEEE标准5类线的每100M的直流电阻不得超过10欧）。这些故障都是AP电压过低的表现。原因是网线阻抗太高，分掉了输出电压。不排除电压过低导致ＡＰ灯都不亮的情况。3、AP电压范围是40到57V，考虑负载变化，建议空载要＞45V，满载时＞40V。主要是因为如果空载电压就掉到40V，那满载时电压肯定会降到40Ｖ以下，会造成安装时正常使用就出故障的现象。测试用例附典型网线参数指标测试用例附典型网线参数指标超五类四对线缆◎工作频宽：1—100MHz(通用超五类标准)◎物理/电气特征：☆特性阻抗：1—100MHz100±15Ω☆传输速率（NVP）：68%。☆最大相对互耦电容：5.6nF/100m。☆最大电容不平衡：330pF/100m。☆最大导体直流电阻：9.38Ω/100m。☆最大直流电阻不平衡：5%。☆最大传播延迟差:30ns/100m。☆最大传播延迟:536ns/100m@100MHz。☆允许弯曲半径:10×电缆外径。☆额定电压:80Vrms。☆最大抗拉载荷:80N。☆工作温度：-80℃—+60℃。☆储存温度:-5℃—+50℃。☆阻燃程度:通过IEC332-1(FRPVC&LSOH护套)。通过IEC332-1&IEC332-3C(LSFROH护套)。谢谢各位！