0 概 述

       以太網(wǎng)供電POE(Power Over Ethernet)是一種允許在以太網(wǎng)線雙絞線上同時傳輸數(shù)據(jù)和電能的技術，該技術作為IEEE標準802.3af在2003年6月得到了批準。IEEE技術使得以太網(wǎng)雙絞線在傳輸數(shù)據(jù)包的同時可以向遠端(100 m)的網(wǎng)絡設備提供大約13 W的功率.這就意味著像I工，電話、無線接入點、IP，網(wǎng)絡照相機這樣的網(wǎng)絡設備可以不再需要本地的交流電源就能獲得電能而正常工作；同時使得這些設備的安裝和維護比較方便和靈活；并且由于無需考慮設備的供電問題.因此有效地降低了網(wǎng)絡基礎建設的成本，由此可見POE技術的優(yōu)越性是很明顯的。

1 工作原理

       通過以太網(wǎng)線雙絞線完成對網(wǎng)絡設備的供電，需要兩個設備，一個是提供電源的設備稱為供電設備PSE(Power Supply Equipment)，PSE在每個供電端口(RJ-45端口)上提供最大電流約350 mA的48 V直流電源，直接驅動以太網(wǎng)雙絞線，扣除以太網(wǎng)雙絞線(最長100 m)上的功率損耗，供電設備可以向終端的網(wǎng)絡設備提供約13 W的功率；而從以太網(wǎng)雙絞線上獲取電能的設備被稱為受電設備PD(Powered Device)。以太網(wǎng)供電系統(tǒng)要能與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡系統(tǒng)兼容，要求必須符合802.3af標準。標準規(guī)定在一定的時間內，供電設備PSE必須完成對終端網(wǎng)絡設備的檢測和分級，然后決定是否對其供電以及輸出多少功率。這一規(guī)定可以保障不兼容POE的網(wǎng)絡設備不至于受到48 V電源的破壞。所以供電設備的卞要功能是檢測是否有兼容POE的設各(PD)連按入POE系統(tǒng)或從POE系統(tǒng)中斷開，井對受電設各進行分級，以提供相應功率的電源或切斷電源。根據(jù)應用類刑的不同，802.3af標準允許供電設各有兩種方法實現(xiàn)對PD供電：

      一種是端點PSE(Endpoint PSE)，即在同一個設各內嵌入了以太網(wǎng)交換機等數(shù)據(jù)交換模塊和電源模塊。在這種供電模式中，可以選擇以太網(wǎng)雙絞線中的信號線對(1，2和3，6)或者“空閑線對”(4，5和7，8)來承載48 V直流電源。當選擇信號線對傳輸電源時，48 V DC通過加在隔離變壓器的兩個中心抽頭上來實現(xiàn)對受電設各的供電(圖1)，從而避免了對數(shù)據(jù)信號的影響。由于電源可以疊加在信號線對上，所以這種方式的POE系統(tǒng)可以支持千兆以太網(wǎng)。將端點PSE應用于網(wǎng)絡系統(tǒng)時，由于需要更換現(xiàn)有的網(wǎng)絡設各，所以端點PSE較適合于建設新的網(wǎng)絡系統(tǒng)。

圖1 端點PSE使用信號線對或空閑線對傳送電源

      另一種是中跨PSE(Midspan PSE)，即供電設備和傳統(tǒng)的交換設備是分離的。在這種供電模式中，PSE安裝在傳統(tǒng)的交換設備和終端設備之間，通過以太網(wǎng)雙絞線中的“空閑線對”注入電源(圖2)。將中跨PSE應用于網(wǎng)絡系統(tǒng)時，由于無需對現(xiàn)有的網(wǎng)絡設備和結構進行大的改動，所以中跨PSE較適合于對現(xiàn)有的以太網(wǎng)系統(tǒng)進行升級改造。

圖2 中跨PSE使用空閑線對傳送電源

      以太網(wǎng)供電系統(tǒng)要能正確而安全的工作，要求供電設各和受電設各的設計必須遵循IEEE 802.3af以太網(wǎng)供電規(guī)范中所定義的幾個條件。下面介紹以太網(wǎng)供電系統(tǒng)在工作時的四個主要過程：

    (1)檢測

       供電設各首先要檢測連按在線纜上的終端網(wǎng)絡設各是否符合802.3af標準的PD，一個符合規(guī)范的PD必須在一定的時限內提供特有的檢測特征。PSE的檢測過程如下：在建立以太網(wǎng)供電連按時，PSE首先向線纜上送出2.8 V至10.1 V的限流電壓，同時啟動檢測算法。此時，如果終端用電設各通過以太網(wǎng)線纜旱現(xiàn)出如表1的特征值，則該用電設各被稱為有效的PD；這將導致線纜中的電流發(fā)生特定的變化，即相當于向PSE提出供電請求。而傳統(tǒng)網(wǎng)絡設各在RJ45端口上的特征阻抗通常較小，約為150 Ω，稱為無效的PD。其特征值如表2所示，PSE將不會向這些網(wǎng)絡設各輸出48 V直流電源，以保障傳統(tǒng)網(wǎng)絡設各不會受到破壞。此外，從表1和表2可以看出，供電設各PSE可以按受一個寬范圍的特征阻抗(19 kΩ～26.5 kΩ)，以減少網(wǎng)絡系統(tǒng)中存在的寄生電阻的影響。至此，PSE完成了對終端用電設各的檢測，即區(qū)分出了哪些網(wǎng)絡設各是符合標準的受電設各。