POE技术原理及硬件实现 | 您所在的位置:网站首页 › poe摄像头网线接法图解容程保留几天 › POE技术原理及硬件实现 |
一、 概述:
定义:PoE全称Power Over Ethernet,是指10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T以太网网络供电,即数据线和电源线在同一根网线上传输,其可靠供电的距离最长为100米。 通过这种方式,可以有效的解决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,对于这些终端而言不再需要考虑其室内电源系统布线的问题,在接入网络的同时就可以实现对设备的供电,极大的简化了综合布线的复杂性,降低了系统使用的成本。 在通用性方面,目前PoE供电有了统一的标准,只要遵循已经发布的IEEE802.3af和IEEE802.3at标准,就可以解决不同厂家设备之间的互连互通的问题。 二、POE供电的技术优势使用以太网线供电的优势是明显的: POE 只需要安装和支持一条电缆,简单而且节省空间,并且设备可随意移动。节约成本。许多带电设备,例如视频监视摄像机等,都需要安装在难以部署AC电源的地方,POE 使其不再需要昂贵电源和安装电源所耗费的时间,节省了费用和时间。像数据传输一样,POE 可以通过使用简单网管协议(SNMP)来监督和控制该设备。POE 供电端设备只会为需要供电的设备供电,只有连接了需要供电的设备,以太网电缆才会有电压存在,因而消除了线路上漏电的风险。一个单一的UPS 就可以提供相关所有设备在断电时的供电。用户可以自动、安全地在网络上混用原有设备和POE设备,这些设备能够与现有以太网电缆共存。使网络设备便于管理。因为当远端设备与网络相连后,才能够远程控制、重配或重设。在无线局域网中,POE 可以简化射频测试任务,接入点能够被轻松地移动和接入。 三、POE组件架构一个完整的POE系统包括供电端设备(PSE, Power Sourcing Equipment)和受电端设备(PD, Power Device)两部分。 PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备,同时也是整个POE以太网供电过程的管理者。 而PD设备是接受供电的PSE负载,即POE系统的客户端设备,如IP电话、网络安全摄像机、AP及掌上电脑( PDA)或移动电话充电器等许多其他以太网设备(实际上,任何功率不超过13W的设备都可以从RJ45插座获取相应的电力)。 两者基于IEEE 802.3af/IEEE 802.3at标准建立有关受电端设备PD的连接情况、设备类型、功耗级别等方面的信息联系,并以此为根据PSE通过以太网向PD供电。 典型的设备应用组网图如下。 POE标准为使用以太网的传输电缆输送直流电到POE兼容的设备定义了两种方法: 一种称作“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,相应的Endpoint PSE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。 网线45、78线对供电,即:空闲线供电。 网线12、36线对供电,即:信号线供电; 由于DC电流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,其实,对电缆来说可以看作一种“复用”。 PoE提供的电压在57V以下,属于“安全电压”,满足安规要求。 供电功率IEEE802.3at标准供电系统的主要供电特性参数为: 直流电压在50~57V之间,典型值为50V。 典型工作电流为10~600mA,典型的输出功率:30W。 受电设备PD支持Class4的分级。 IEEE 802.3at 委员会暂时将PSE 输出电压定在50 到57V。该委员会还规定来回总长为100 米的线缆,其最大阻抗不能超过12.5Ω。”在该电压、电阻条件下,功率等于: PSE 功率的最小值=0.72A×50V=36W PD 功率的最小值=0.72A×41V=29.5W 电缆损耗最大值=I2R=0.72×0.72×12.5=6.5W 关于功率五个等级的详细说明: IEEE 802.3af PoE标准允许设计师通过以太网电缆为用电设备(PD)提供高达12.95W的电力,同时符合安全特低电压(SELV)要求。 根据 IEEE 802.3af标准,PD可按所需功率分为四个不同的级别(第五个等级Class 4是为更高的功率的新标准预留的)。 Class 0设备需要的最高工作功率为0~12.95W Class 1设备需要的工作功率介于0~3.84W; Class 2设备需要的工作功率介于3.85W和6.49W之间; Class 3设备的功率范围则介于6.5~12.95W之间。 设计师可以根据功率要求将他们的设备指定为特定的级别。低成本解决方案可以使用一般的默认级别指定(Class 0),表示PD最高需要12.95W的工作功率。
Step2:Classification,PSE确定PD功耗。 (1) 该步骤主要的操作是,PSE通过检测电源输出电流来确定PD功率等级。 (2) Classification阶段端口输出电压大小为15.5V~20.5V。电压极性与-48V输出一致。 Step3:Power-up,PSE给PD供电。 该步骤主要的操作是,当检测到端口下挂设备属于合法的PD设备时,并且PSE完成对此PD的分类(可选),PSE开始对该设备进行供电,输出-48V的电压。 Step4:RTP & Power management,实时监控、电源管理 Step5:Disconnection,PSE检测PD是否断开。 该步骤主要的操作是,PSE会通过特定的检测方法来判断PD是否已经断开,如果PD断开,PSE将关闭端口输出电压。端口状态返回到Detection。 POE IEEE 802.3af标准要求PSE输出端口的输出功率为15.4W或者15.5W, 传输100米后的PD设备接受功率必须不小于12.95W,按照802.3af典型电流值为350ma计算,100米网线的电阻必须为(15.4-12.95W)/350ma = 7欧姆或者(15.5-12.95)/350ma = 7.29欧姆。 而标准网线是天然就满足这个要求的,IEEE 802.3af poe供电标准本身就是以标准网线测定的。而只所以会产生POE供电网线要求这个问题,是因为市面上的很多网线都是非标准网线,不是严格按照标准网线的要求来生产的。市面的非标准网线材质主要有铜包钢、铜包铝、铜包铁等,这些网线的阻值大,都不适合POE供电。 POE供电必须使用无氧铜材质的网线,即标准网线。 以下为某品牌网线的参数(请看直流电阻这个参数): ◇ 传输性能超过TIA/EIA-568B超五类标准 ◇ 阻抗:100ohms±15﹪,IMHzto 200MHz ◇ 传输延迟:538ns/100m max.@100MHz ◇ 延迟偏移:25ns max ◇ 弯曲半径:1英寸(4倍电缆直径) ◇ 导体电阻:9.38 ohms max/km ◇ 电容:5.6NF max/100m ◇ 直流电阻:≤7.16Ω ◇ 耐压:300 volts AC or DC ◇ 额定速率:70 nom% ◇ UL/NEC等级:CMR ◇ 认证:获UL listed file no.E138034 ETL verified TAI/EIA-568-B categorg5e ◇ 工作环境温度:—20℃到60℃范围 ◇ 储运环境温度:—20℃至80℃之间 六、POE硬件实现参考方案
|
CopyRight 2018-2019 实验室设备网 版权所有 |