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以太網(wǎng)供電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)綜述

云知道

摘要：IEEE 802.3af規(guī)范定義了一種答應(yīng)通過以太網(wǎng)線纜輸送DC電源的方法 。;
首先簡要介紹以太網(wǎng)供電系統(tǒng)的構(gòu)成，具體介紹以太網(wǎng)供電設(shè)備及其功能 。然后，闡述受電設(shè)備及其特性，給出一些可用的芯片供設(shè)計(jì)時(shí)參考 。
要害詞：以太網(wǎng)供電 IEEE802.3af 供電設(shè)備 受電設(shè)備
引 言
1999年，通過以太網(wǎng)電纜提供電源已經(jīng)不是什么新理念 。在2003年6月IEEE最終批準(zhǔn)了802.3af標(biāo)準(zhǔn) 。該標(biāo)準(zhǔn)定義了一種答應(yīng)通過以太網(wǎng)在傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)輸送DC電源的方法 。它能安全、可靠地將以太網(wǎng)供電(PoE，Power over Ethernet)技術(shù)引入現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中，并且和原有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相兼容；它最大能提供大約13W的功率 。這樣小型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就可通過以太網(wǎng)連接供電而無需使用墻上的AC電源插座，從而大大簡化了布線，降低了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成本 。另外，通過UPS備份的局域網(wǎng)供電，還可以使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備免受電網(wǎng)掉電的影響，像傳統(tǒng)電話那樣，在停電的時(shí)候仍然可以運(yùn)轉(zhuǎn) 。
1 PoE系統(tǒng)的構(gòu)成
在PoE系統(tǒng)中，提供電源的設(shè)備被稱為供電設(shè)備PSE(Power Sourcing Equipment)，而使用電源的設(shè)備稱為受電設(shè)備PD(Powered Device) 。PSE負(fù)責(zé)將電源注入以太網(wǎng)線，并實(shí)施功率的規(guī)劃和治理 。可以采用兩種類型的PSE：一種為“Endpoint PSE”，另一種為“Mid-span PSE” 。Endpoint PSE就是支持PoE的以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、集線器或其它網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備 。mid-span PSE是用來將以太網(wǎng)供電功能添加到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)備 。它專門用于電源治理，并通常和交換機(jī)放在一起，和交換機(jī)一樣也有多路輸入輸出RJ-45端口，對(duì)應(yīng)每路的兩個(gè)RJ-45插孔，一個(gè)用短線連接至不具有以太網(wǎng)供電功能的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，作為數(shù)據(jù)輸入口；而另一個(gè)連接到支持802.3af供電的遠(yuǎn)端用電設(shè)備(PD)，作為數(shù)據(jù)/電源雙用的RJ-45輸出口 。mid-span設(shè)備通常通過未使用的4/5和7/8線對(duì)來承載供電，剩下的部分預(yù)留給數(shù)據(jù)傳輸 。電源在機(jī)箱內(nèi)被注入網(wǎng)線而信號(hào)未作任何調(diào)整 。PD則有多種形式，如IP電話機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝影機(jī)、無線橋接器、收銀機(jī)、安全存取與監(jiān)測系統(tǒng)等 。實(shí)際上，任何需要數(shù)據(jù)連接并能在13W或更低功率下工作的設(shè)備都可無需AC電源或電池供電，僅從RJ-45插座就能夠得到相應(yīng)的電力 。圖1給出了采用Mid-span的PoE系統(tǒng)工作示意 。
2 供電設(shè)備PSE
PSE負(fù)責(zé)PoE系統(tǒng)的電源治理 。它連續(xù)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)上PD設(shè)備的連接狀況，并根據(jù)PD的功率要求，將適當(dāng)?shù)碾娏νㄟ^五類電纜中的信號(hào)線對(duì)(Endpoint PSE)或備用線對(duì)(Mid-span PSE)輸送到PD，并在PD下線時(shí)切斷電源 。
Endpoint PSEs 支持10BASE-T、100BASE-TX 和1000BASE-T網(wǎng)絡(luò) 。Endpoint的PoE系統(tǒng)中的PSE可以在信號(hào)線對(duì)之間或備用線對(duì)之間(但不是兩者同時(shí))提供標(biāo)稱48V的DC電源 。其中在信號(hào)線對(duì)之間傳輸電力時(shí)，48V電源通過向耦合變壓器的中間抽頭供電以共模方式施加在雙絞線上，如圖2所示，對(duì)于差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)沒有影響，并且由于耦合變壓器的隔離，也不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)收發(fā)器產(chǎn)生影響 。Mid-span PSEs只支持10BASE-T和100BASE-TX網(wǎng)絡(luò)，而對(duì)1000BASE-T網(wǎng)絡(luò)的支持802.3af標(biāo)準(zhǔn)目前還未定義 。Mid-span PSE在備用線對(duì)之間提供48V的DC電源 。Mid-span PSE較Endpoint PSE需要額外的線纜，占用了更多的空間，并增加了系統(tǒng)成本 。
在答應(yīng)PSE向線路供電之前，它必須用一個(gè)有限功率的測試源來檢查特征電阻，以避免將48V電源加給非兼容PoE的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，對(duì)其造成危害 。在加電之前，PSE首先用2.8V~10V的探測電壓去偵測是否有PD接入 。具體實(shí)施時(shí)，是將2.8V~10V之間的兩個(gè)電壓(間隔在1V或以上)送到網(wǎng)絡(luò)鏈路，然后根據(jù)得到的兩個(gè)不同的電流值再作運(yùn)算(ΔV/ΔI ) 。為了便于PSE識(shí)別，IEEE802.3af對(duì)于PD在偵測過程中的表現(xiàn)(特征)作了規(guī)定，如表1所列 。

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