PoE①以太网供电,指的是通过100BASE-TX②、1000BASE-T③以太网网络供电,其可靠的最大供电距离为100米;通过PoE供电系统,可以在现有以太网五类线、超五类线和六类线布线基础上为IP电话、无线AP④、网络摄像机、基于IP的终端等传输数据信号的同时提供电源,使这些设备不再需要考虑室内电源系统的布线问题,降低了这些设备的布线复杂度和成本。
由于PoE供电系统有统一的标准IEEE 802.3af,因此只要是符合该标准,不同厂家的设备在通用性方面没有问题。
根据IEEE802.3af标准,一个完整的PoE系统包括供电端设备PSE和受电端设备PD两部分;供电设备PSE是整个系统的电源提供者,为PD设备提供直流电源,其可分为Midspan和Endpoint两种形式,并且不管PSE采用哪种形式,PSE供电系统只能采用线缆的4对差分线对中的2对差分线对向PD受电设备提供直流电源,即只能采用信号线对或空闲线对向PD设备进行供电,标准定义为Alternative A(信号线对)和Alternative B(空闲线对)。
对于PD设备定义如下:PoE供电系统中的受电设备,主要是IP电话、无线AP、网络摄像机、基于IP的终端等设备。
目前网络建设者们主要采用的是Endpoint形式的PoE供电,其PSE功能在交换机内,采用信号线对或空闲线对向PD设备进行供电,即Alternative A(信号线对)和Alternative B(空闲线对)。
一个完整的PoE供电过程描述如下:
1. 检测过程(detection):刚开始的时候,PSE设备在端口只是输出很小的电压,用于检测其线缆终端连接的PD受电设备是否为IEEE802.3af标准支持的受电设备,只有检测到PD受电设备是一个标准设备,才会继续进行下一步的操作。
2. PD端设备分类(Classification):检测到PD之后, PSE可能会为PD设备进行分类,并且根据 分类的结果提供相应的功率,根据IEEE802.3af标准,PSE提供的功率和PD获得的功率分别见表1、表2;
3. 开始供电(Power up):当PSE检测到线缆末端接的是一个标准PD,并且已经为PD进行了分类后,就开始为PD供电,输出44~57V的直流电压。而如果PSE检测到线缆终端接的是IEEE802.3af不支持的PD设备,则不会给该设备供电,尽管该设备是接在具有PoE功能的交换机上面,这种情况下,线缆上没有电压存在。
4. 供电(Power supply):PSE为PD设备提供稳定可靠的44~57V V 直流电压,并根据PD的分类结果输出最大不超过15.4W的功率。
5. 断电(Disconnection):如果和PD相连的连接线缆被拔掉或者用户从软件上将交换机端口的PoE供电功能关闭,PSE会快速地(一般在300-400ms的时间之内)停止为PD设备供电。
6. 在PSE给PD供电整个过程的任意时刻,如果发生PD设备短路、class n时消耗的功率超过PSE对应能提供的功率、消耗功率超过12.95W等情况,则整个供电过程会中断,并重新从第一步检测过程开始。
锐捷网络支持PoE功能的交换机提供了多种多样的保护特性,在PD发生异常时能很好的保护交换机,具体的保护特性如下:
1.短路保护:当PD设备发生短路时,PSE检测到线缆上的电流超过450mA,执行短路保护功能,停止给PD设备供电,但是这之后,PSE会尝试着给PD供电,直到PD设备恢复正常后,重新给PD设备供电。
2. PoE过载:class n PD设备消耗的功率加上线路损耗的功率超过对应class n PSE能提供的最大功率时,会发生过载,这是PSE停止给该PD设备供电,在停止供电后,PSE会尝试给PD恢复供电,直到PSE输出的功率能满足PD所需要的功率后,恢复正常供电。
3. 过温保护:对于一台支持48口PoE功能的交换机来说,PSE能提供的PoE功率最大为:15.4*48=739.2W,散热量非常大,对散热系统要求比较高,当发生机房空调不制冷或者PoE交换机本身的散热系统出现问题时,有可能会使PoE交换机的温度较高,当达到某一温度时,PSE停止供电,直到温度下降到另一温度时,PSE恢复供电功能。
4. 过压保护:当PD设备在上下电时可能产生较高的瞬变电压,导致连接线缆上的电压较大而损坏PSE ,因此在每个端口有过压保护电路,当瞬变电压达到68V时,过压保护电路起作用,端口电压被钳制在48V,达到过压保护的目的。选择68V的原因是:PSE的最大工作电压为57V,最大绝对额定值为68V。
5. 浪涌电流保护:根据IEEE802.3af标准,在浪涌电流为400mA—450mA时,PSE将中断PD的供电,因此尽管在远端PD设备上下电时有可能产生较大的浪涌电流,但一旦超出浪涌电流的保护范围,PSE将停止对PD设备供电。
结束语:PoE技术目前已广泛应用在各种需要PoE供电的场景中,并且PoE技术也广泛应用在了锐捷网络交换机上,从百兆设备到十万兆级别的核心设备均支持PoE技术。锐捷网络千兆接入交换机RG-S2900E-P系列是一款支持PoE和PoE+技术的接入千兆接入交换机,可以满足企业用户为PoE终端供电和数据传输的需要。
① PoE:Power Over Ethernet,以太网供电
② 100BASE-TX:100Mbps传输速率协议
③ 1000BASE-T:1000Mbps传输速率协议
④ AP:Wireless Access Point,无线访问接入点
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