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网络变压器POE供电解析

jf_93412854 来源:jf_93412854 作者:jf_93412854 2024-06-24 14:49 次阅读

一、何为POE技术?

POE(PowerOverEthernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下,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。

一个完整的POE系统包括供电端设备(PSE,PowerSourcingEquipment)和受电端设备(PD,PoweredDevice)两部分。

供电端设备(PSE):支持POE功能的以太网交换机、路由器、集线器或者其他网络交换设备

受电端设备(PD):在监控系统中主要就是网络摄像机(IPC)

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。

IEEE 802.3at标准2005年开始制定,2009年颁布。802.3at标准的输出功率可达30W,受电端可用功率为25.5W.

IEEE802.3工作组在2012年末业界又推出POH-POWER OVER HDBASET. 利用现行的4-Pair 四对线技术(即8根线全部供电),双边供电达到60-100W功率,使用5或6类线即可达到。

二、POE产品供电原理

A.POE标准供电系统的主要供电特性参数

类别 802.3af(POE) 802.3at(POEplus)
分级(Classification) 0~3 0~4
最大电流 350mA 600mA
PSE输出电压 44~57VDC 44~57VDC
PSE输出功率 <,=15,4W <,=30W
PD输入电压 36~57VDC 42,5~57VDC
PD最大功率 12,95W 25,5W
线缆要求 Unstructured CAT-5eorbetter
供电线缆对 2 2

B:供电工作过程

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。

1.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IEEE802.3af标准的受电端设备。

2.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。

3.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

4.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。

5.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。

C、供电原理

标准的五类网线有四对双绞线,但是在10MBASE-T和100MBASE-T中只用到其中的两对。IEEE802.3af允许两种用法,应用空闲脚供电时,4、5脚连接为正极,7、8脚连接为负极。

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。在这种方式下线对1、2和线对3、6可以为任意极性。

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。

D、供电方法

POE的两种供电方法

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:

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一种称作“中间跨接法”(Mid-Span),使用独立的POE供电设备,跨接在交换机和具有POE功能的终端设备之间,一般是利用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电。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(此处指传统的不具有POE功能的交换机),另一个连接远端设备。

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另一种方法是“末端跨接法”(End-Span),是将供电设备集成在交换机中信号的出口端,这类集成连接一般都提供了空闲线对和数据线对“双”供电功能。其中数据线对采用了信号隔离变压器,并利用中心抽头来实现直流供电。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。

三、POE技术主要领域

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无线 AP、IP 电话、网络摄像头等终端设备,其功率需求一般不超过 13W,这也是目前 POE 设备应用的最主要领域。通过 POE 技术解决了无线 AP 难以在天花板通风层供电的问题、IP电话因偶发事件断电的问题、网络摄像机需要从外部获得电源供应 的问题等,并且通过POE 设备本身的 QOS、VLANACL 等功能,满足网络对优先级分 配、延时、抖动、安全、数据隔离等的要求。 除了传统应用领域,POE 设备在安全防护、建筑控制、零售、娱乐及其他新兴市 场也有较大的应用场景,如 POE烟雾探测器、POS机信息终端、PTZ 摄影机,甚至是 Wimax 基站等。通过支持 IEEE 802.3af 标准及 IEEE 802.3at 标准,POE 设备可支持更大的端口功率,获得更大的应用前景。

在安防领域,智慧城市、平安城市是规模巨大、业务复杂的庞大系统,涉及治安监控、指挥通信、侦查破案、规范执法、社会服务等多个分区领域,视频接入规模从几千到几万,接入网络摄像头数不胜数。如何更方便的施工和取电,从某种程度上决定了整个网络监控系统的可靠性和稳定性。

运用POE交换机在安防领域具有的独特优势,结合以太网交换机的POE供电整体解决方案,应用于安防监控,简化网络架构的同时,降低施工成本和维护难度。

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审核编辑 黄宇

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