poe供电的特点,什么是POE供电
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- 1、什么是POE供电?它有什么好处?
- 2、poe供电的特点,什么是POE供电
1、什么是POE供电?它有什么好处?
一 、当我还没有接触到网络通讯这个行业的时候,有一天发现电工师傅正在天花板上安装一个网络设备,一个圆圆的东西,刚开始我也不知道是个啥东西,也不像路由器,只看到拉了条网线,接在设备上,不一会师傅就说可以上网了,大家都试一试,这个时候我才反应过来,原来是个做WIFI覆盖的,给大家上网用的。但是我左看右看,就拉一根网线啊,它是如何供电的了,天花板上面也没有接电源啊。后来仔细看了下网线的走线,发现在下面接了个电源,上面写着POE电源适配器,48V.后来我查下资料,才明白,是利用网线来供电的,下面我们我一起在了解下什么是POE了?
POE的全称:(有源以太网(Power Over Ethernet))有时也被简称为以太网供电,说白了就是利用网线来给我们的网络设备供电。
二 、 原理:
1.标准的五类网线有四对双绞线,但是在10M BASE-T和100M BASE-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。
2.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。
三 、供电方法
1.中间跨接法( Mid -Span )
使用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电,应用于普通交换机与网络终端设备之间,可以通过网线给网络终端设备供电,Midspan PSE(中跨供电设备)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,另一个连接远端设备。
2.末端跨接法(End-Span)
是在传输数据所用的芯线上同时传输直流电,其输电采用与以太网数据信号不同的频率。相应的Endpoint PSE(末端供电设备)有支持POE功能的以太网交换机、路由器、集线器或其他网络交换设备。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。
四 、POE标准供电系统的主要供电特性参数为:
1. 电压在44~57V之间,典型值为48V。
2. 允许最大电流为550mA,最大启动电流为500mA。
3. 典型工作电流为10~350mA,超载检测电流为350~500mA。
4. 在空载条件下,最大需要电流为5mA。
5. 为PD设备提供3.84~12.95W三个等级的电功率请求,最大不超过13W。(注意PD分级0和分级4没有显示出来而且不应采用。)
2、poe供电的特点,什么是POE供电
一、POE的应用领域
PoE(Power over Ethernet)是指通过网线传输电力的一种技术,借助现有以太网通过网线同时为IP终端设备(如:IP电话、AP、IP摄像头等)进行数据传输和供电。
PoE又被称为基于局域网的供电系统(Power over LAN,简称PoL)或有源以太网( Active Ethernet),有时也被简称为以太网供电。
为了规范和促进PoE供电技术的发展,解决不同厂家供电和受电设备之间的适配性问题,IEEE标准委员会先后发布了三个PoE标准:IEEE 802.3af标准、IEEE 802.3at标准、IEEE 802.3bt标准。
二、需要PoE发展需求?
随着网络中IP电话、网络视频监控以及无线以太网设备的日益广泛,通过以太网本身提供电力支持的要求也越来越迫切。多数情况下,终端设备需要直流供电,而终端设备通常安装在距离地面比较高的天花板或室外,附近很难有合适的电源插座,即使有插座,终端设备需要的交直流转换器也难有位置安置。另外,在很多大型的局域网应用中,管理员同时需要管理多个终端设备,这些设备需要统一的供电和统一的管理,由于供电位置的限制,给供电管理带来极大的不便,以太网供电PoE则正好解决了这个问题。
PoE是一种有线以太网供电技术,使用于数据传输的网线同时具备直流供电的能力,有效解决IP电话、无线AP、便携设备充电器、刷卡机、摄像头、数据采集等终端的集中式电源供电。PoE供电具有可靠、连接简捷、标准统一的优势:
可靠:一台PoE设备可以同时为多个终端设备供电,实现电源集中供电的同时,还可以进行电源备份。
连接简捷:终端设备不需外接电源,只需要一根网线。
标准:符合国际标准,使用全球统一的RJ45电源接口,可保证与不同厂商的设备对接。
三、PoE是如何工作的?如下图所示,PoE供电系统包括如下两个设备角色:
供电设备PSE(Power-sourcing Equipment):通过以太网给受电设备供电的PoE设备,提供检测、分析、智能功率管理等功能,例如:PoE交换机。
受电设备PD(Powered Device):如无线AP、便携设备充电器、刷卡机、摄像头等受电方设备。按照是否符合IEEE标准,PD分为标准PD和非标准PD。
PoE供电设备角色
四、PoE供电模式按照IEEE标准的定义,PSE设备分为MidSpan(PoE功能模块在设备外)和Endpoint(PoE功能模块集成到设备内)两种类型。华为Cloudengine S系列PoE交换机的PoE功能模块全部集成在设备的内部,属于Endpoint的PSE设备。
Endpoint类型的PSE设备依据使用的供电线对不同分为Alternative A(1/2和3/6线对)和Alternative B(4/5和7/8线对)两种供电模式。
Alternative A供电模式通过数据对供电。PSE通过1/2和3/6线对给PD供电,1/2链接形成负极,3/6链接形成正极。10BASE-T、100BASE-TX接口使用1/2和3/6线对传输数据,1000BASE-T接口使用全部的4对线对传输数据。由于DC直流电和数据频率互不干扰,所以可以在同一对线同时传输电流和数据。
Alternative B供电模式通过空闲对供电。PSE通过4/5和7/8线对给PD供电,4/5链接形成正极,7/8链接形成负极。
IEEE标准不允许同时应用以上两种供电模式。供电设备PSE只能提供一种用法,但是受电设备PD必须能够同时适应两种情况。
五、PoE供电协商流程PSE设备上电,PD设备通过网络连接到PSE设备后,PSE与PD就开始进行供电协商:
检测PD:PSE在端口周期性输出电流受限的小电压,用以检测PD设备的存在。如果检测到特定阻值的电阻,说明线缆终端连接着支持IEEE 802.3af标准或IEEE 802.3at标准的受电端设备(电阻值在19kΩ~26.5kΩ的特定电阻,通常的小电压为2.7V~10.1V,检测周期为2秒)。
供电能力协商即PD设备分类过程:PSE对PD进行分类,并协商供电功率。供电能力协商不仅可以通过解析PSE与PD发送的电阻实现的,还可以通过链路层发现协议LLDP(Link Layer Discovery Protocol)协议发现和通告供电能力进行协商。
开始供电:在启动期内(一般小于15μs),PSE设备开始从低电压向PD设备供电,直至提供48V的直流电压。
正常供电:电压达到48V之后,PSE为PD设备提供稳定可靠48V的直流电,PD设备功率消耗不超过PSE最大输出功率。
断电:供电过程中,PSE会不断监测PD电流输入,当PD电流消耗下降到最低值以下,或电流激增,例如拔下设备或遇到PD设备功率消耗过载、短路、超过PSE的供电负荷等,PSE会断开电源,并重复检测过程。
六、通过LLDP协议进行供电能力协商
IEEE 802.1ab定义了可选的TLV(Type Length Value):Power via MDI(Media Dependent Interface) TLV。LLDP报文封装Power via MDI TLV,进行MDI供电能力的发现和通告。当PSE检测到PD后,PSE和PD即周期性地向对方发送LLDP报文,这个报文里包含了定义的TLV字段。将本端信息发送给对方,对方记录下报文中包含的信息,达到信息交互的作用。但IEEE 802.1ab定义的Power via MDI TLV格式仅能协商IEEE 802.3af和IEEE 802.3at两种标准的供电参数,不能协商IEEE 802.3bt标准的供电参数,当相连的PD设备使用IEEE 802.3bt标准供电时,标准Power via MDI TLV将无法协商供电。华为S系列交换机为能够支持协商IEEE 802.3bt标准的供电参数,自定义了一种Power via MDI TLV。IEEE 802.1ab定义的Power via MDI TLV报文
由2字节的TLV报文头和12字节的TLV信息字段组成,报文格式如下图所示:
IEEE 802.1ab定义的TLV报文格式
Power via MDI和Extended Power via MDI各字段含义如下图所示。
Power via MDI各字段含义
Extended Power via MDI各字段含义
华为公司自定义的Power via MDI TLV
由2字节的TLV报文头和4字节的TLV信息字段组成,报文格式如下图所示:
华为公司自定义的TLV报文格式
TLV报文中各字段含义如下:
TLV Type:TLV的类型,占1个字节。取值为1,表示PD支持的供电模式;取值为2,表示PD当前工作的供电模式。
TLV Length:TLV的长度,占1个字节。取值为4,表示TLV信息字段值占4个字节。
TLV Value:TLV的值,占4个字节,共32位。第0位、1位、2位、3位的含义如下图所示,第4~31位预留。
自定义TLV Value字段含义
七、PoE供电标准有哪些?前面我们提及了IEEE标准委员会为解决不同厂家供电和受电设备之间的适配性问题,会先后发布了三个PoE标准:IEEE 802.3af标准、IEEE 802.3at标准、IEEE 802.3bt标准。那么这三个标准有什么不同呢?
2003年6月,IEEE 802.3工作组制定了IEEE 802.3af标准,作为以太网标准的延伸,对网络供电的电源、传输和接收都做了细致的规定。例如:IEEE 802.3af标准规定PSE设备需要在每个端口上提供最高15.4W的直流电源。
由于电缆中的一些功率耗散,因此受电设备仅有12.95W可用。2009年10月,为对应大功率终端的需求,诞生了IEEE 802.3at标准,IEEE 802.3at标准在兼容802.3af标准的基础上,提供最高25.5W的功率,满足新的需求。
2018年9月,为进一步提升PoE供电功率以及对标准进行优化,IEEE标准委员会的发布了IEEE 802.3bt标准。IEEE 802.3bt标准进一步提升了供电能力,类型3可提供高达51 W的供电功率,类型4可提供高达71.3W的供电功率。此外,还包括对2.5GBASE-T、5GBASE-T和10GBASE-T的支持,扩大了高性能无线接入点和监控摄像头等应用程序的使用。
一般将IEEE 802.3af标准对应的供电技术称为PoE供电,将IEEE 802.3at标准对应的供电技术称为PoE 供电,将IEEE 802.3bt标准对应的供电技术称为PoE 供电,也称为4PPoE。三种供电技术对应的参数如下图所示。
PoE供电技术参数对比
八、有哪些设备可以支持PoE供电PoE供电设备非常普遍,例如华为S系列园区交换机、无线接入控制器AC和AR接入路由器都有款型可以支持PoE供电,设备是否可以支持PoE供电,是由硬件决定的,不能通过升级软件把不支持PoE供电的设备变更为支持PoE供电的设备。
以华为S系列园区交换机为例,能够支持PoE供电的交换机叫做PoE交换机,一般部署在接入层,通过内置或外置的PoE电源为终端设备供电。框式交换机要作为PoE交换机,需要同时满足:一是机框必须是支持PoE供电的机框,二是机框中插入的单板必须是PoE单板;盒式交换机只要设备款型支持PoE功能,设备上电后就可以支持PoE供电。来源架构师技术联盟
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