网络变压器POE供电解析

 

一、何为POE技术？

POE (Power Over Ethernet)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，Power Sourcing Equipment)和受电端设备(PD，Powered Device)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为

 

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：

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。

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

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、VLAN、ACL 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