POE

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POE(Power Over Ethernet)

　　POE也被稱為基於區域網的供電系統(PoL,Powerover LAN)或有源乙太網(Active Ethernet)，中文稱作乙太網供電，是利用現存標準網線同時傳送數據和電功率的最新標準規範，並保持了與現存乙太網系統和用戶的兼容性。

　　1.IEEE802.3af

　　IEEE802.3af標準是基於POE乙太網供電的第一個標準，它在IEEE802.3的基礎上增加了通過網線直接供電的相關標準，是現有乙太網標準的擴展，也是第一個關於電源分配的國際標準。

　　IEEE在1999年開始制定該標準，最早參與的廠商有3Com,Intel,Power Dsine,Nortel,Mitel和National Semiconductor。但是，該標準的缺點一直制約著市場的擴大。直到2003年6月，IEEE批准了802.3af標準，它明確規定了遠程系統中的電力檢測和控制事項，並對路由器、交換機和集線器通過乙太網電纜向IP電話、安全系統以及無線LAN接入點等設備供電的方式進行了規定。IEEE802.3af的發展包含了許多公司專家的努力，這也使得該標準可以在各方面得到檢驗。

　　IEEE802.3af-2003標準可提供15.4W的功率（最小值可為44VDC與350mA）。但其中穩定功率(即受電端設備接收到的實際功率)只有12.95W，這是由於雙絞線中存在有電力損耗。PSE提供44~57V的電壓，約350mA的直流電源，每一埠至少要可提供15.4W的功率，而經過100米CAT-3的電纜線後，PD端可收到的瓦特數至少要有12.95W。

　　2.IEEE802.3at

　　IEEE802.3at(25.5W)應大功率終端的需求而誕生，在兼容802.3af的基礎上，提供更大的供電需求，滿足新的需求。PSE端提供50~57V的電壓，約600mA的直流電源，每一埠至少要可提供30W的功率，而經過100米CAT-5的電纜線後，PD端可收到的瓦特數至少要有25.5W。

　　為了遵循IEEE802.3af規範，受電設備(PD)上的POE功耗被限製為12.95W，這對於傳統的IP電話以及網路攝像頭而言足以滿足需求，但隨著雙波段接入、視頻電話、PTZ視頻監控系統等高功率應用的出現，13W的供電功率顯然不能滿足需求，這就限制了乙太網電纜供電的應用範圍。為了剋服POE對功率預算的限制，並將其推向新的應用，IEEE成立了一個新的任務組，旨在探求提高該國際電源標準的功率限值的方法。IEEE802.3工作組為了在技術及經濟上對IEEE802.3at實現的可能性進行評估，於2004年11月創立了POEPlus的研究小組。之後又於2005年7月批准了建立IEEE802.3at調查委員會的計劃。新標準稱為Power-over-Ethernet Plus(POEP)IEEE802.3at，它將功率要求高於12.95W的設備定義為Class4（該級別在IEEE802.3af中有描述，但留作將來使用），可將功率水平擴展到25W或更高。

　　經過改良的IEEE802.3at-2009POE標準，也就是POE+，可以為設備提供高達25.5W的電功率。此2009年的標準不允許設備將4對線纜(8根線)全部用作供電。

　　透過這項技術可使包括網路電話、無線基地台、網路攝影機、集線器、電腦等裝置都能採用POE技術供電，由於能藉由乙太網路獲得供電的電子設備無需額外的電源插座就可使用，所以同時能省去配置電源線的時間與金錢，使整個裝置系統的成本相對降低。而目前全球均普遍採用RJ-45網路插座，因此各種POE設備都具備相容性。這項技術常常被跟同樣也是在同一條電纜上接收電源與資料（雖然是類比資料）的傳統電話網路（POTS）來對照。POE不需要更改乙太網路的纜線架構即可運作，所以採用POE系統不但節省成本易於佈線安裝還具備了遠程通電、斷電的能力。

　　一個完整的POE系統包括供電端設備(PSE,PowerSourcingEquipment)和受電端設備(PD,PowerDevice)兩部分。PSE設備是為乙太網客戶端設備供電的設備,同時也是整個POE乙太網供電過程的管理者。而PD設備是接受供電的PSE負載,即POE系統的客戶端設備,如IP電話、網路安全攝像機、AP及掌上電腦(PDA)或行動電話充電器等許多其他乙太網設備（實際上,任何功率不超過13W的設備都可以從RJ45插座獲取相應的電力）。兩者基於IEEE802.3af標準建立有關受電端設備PD的連接情況、設備類型、功耗級別等方面的信息聯繫,並以此為根據PSE通過乙太網向PD供電。

　　POE標準供電系統的主要供電特性參數為：

　　1.電壓在44～57V之間,典型值為48V。

　　2.允許最大電流為550mA,最大啟動電流為500mA。

　　3.典型工作電流為10～350mA,超載檢測電流為350～500mA。

　　4.在空載條件下,最大需要電流為5mA。

　　5.為PD設備提供3.84～12.95W五個等級的電功率請求,最大不超過13W。

　　當在一個網路中佈置PSE供電端設備時,POE乙太網供電工作過程如下所示。

　　1.檢測：一開始,PSE設備在埠輸出很小的電壓,直到其檢測到線纜終端的連接為一個支持IEEE802.3af標準的受電端設備。

　　2.PD端設備分類：當檢測到受電端設備PD之後,PSE設備可能會為PD設備進行分類,並且評估此PD設備所需的功率損耗。

　　3.開始供電：在一個可配置時間(一般小於15μs)的啟動期內,PSE設備開始從低電壓向PD設備供電,直至提供48V的直流電源。

　　4.供電：為PD設備提供穩定可靠48V的直流電,滿足PD設備不越過15.4W的功率消耗。

　　5.斷電：若PD設備從網路上斷開時,PSE就會快速地(一般在300～400ms之內)停止為PD設備供電,並重覆檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設備。

　　標準的五類網線有四對雙絞線,但是在l0MBASE-T和100MBASE-T中只用到其中的兩對。IEEE802.3af允許兩種用法,應用空閑腳供電時,4、5腳連接為正極,7、8腳連接為負極。

　　應用數據腳供電時,將DC電源加在傳輸變壓器的中點,不影響數據的傳輸。在這種方式下線對1、2和線對3、6可以為任意極性。

　　標準不允許同時應用以上兩種情況。電源提供設備PSE只能提供一種用法,但是電源應用設備PD必須能夠同時適應兩種情況。該標準規定供電電源通常是48V、13W的。PD設備提供48V到低電壓的轉換是較容易的,但同時應有1500V的絕緣安全電壓。

　　POE標準為使用乙太網的傳輸電纜輸送直流電到POE兼容的設備定義了兩種方法：

　　一種稱作“中間跨接法”(Mid-Span),使用乙太網電纜中沒有被使用的空閑線對來傳輸直流電,相應的EndpointPSE支持POE功能的乙太網交換機、路由器、集線器或其他網路交換設備。

　　另一種方法是“末端跨接法”(End-Span),是在傳輸數據所用的芯線上同時傳輸直流電,其輸電採用與乙太網數據信號不同的頻率。MidspanPSE是一個專門的電源管理設備,通常和交換機放在一起。它對應每個埠有兩個RJ45插孔,一個用短線連接至交換機,另一個連接遠端設備。可以預見,End-Span會迅速得到推廣,這是由於乙太網數據與輸電採用公用線對,因而省去了需要設置獨立輸電的專用線,這對於僅有8芯的電纜和相配套的標準RJ-45插座意義特別重大。