基于以太網的供電系統(PoE,Power over Ethernet)最早是由IEEE 802.3af標準所規范的。基于以太網供電系統(PoE)主要是由供電設備(PSE,Power Sourcing Equipment)和受電設備(PD,Powered Device)之間是通過以太網線纜(PTL,Power Transmission Line)所組成。后來IEEE對802.3af標準進行了不斷的修訂,又發布了802.3at標準(PoE+)和802.3bt標準(PoE++),這些修訂版本都是在IEEE 802.3af標準對PoE的性能及參數進行了增強。
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PoE系統的基本情況和性能應包括系統的組成與結構布局和工作模式,系統中PTL輸電性能、PSE的負載能力和接受供電的PD個數及可達到的供電系統總體性能參數等。按PoE供電系統的總體性能要求,標準對于其供電系統中的組元,即PSE、PD與PTL的性能都作了規范,反過來只有PoE供電系統中的這些組元的性能滿足標準的要求,其組成的供電系統的性能指標才能達到IEEE PoE相關標準規范的總體性能要求。下述以IEEE 802.3af標準最基本的內容扼要介紹基于以太網的供電系統(PoE)的相關性能參數。
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1、供電設備(PSE)
供電設備(PSE)可提供有適應組成末端(End-span)設備和中跨(Mid-span)設備兩類供電系統的兩種PSE設備;供電系統工作模式系統可工作在End-span供電模式下或Mid-span供電模式下,根據PD設備所需功率情況可為一個或多個PD設備同時供電;設置有用于實現對于PD設備建立穩定供電的檢測機構,以對于PD設備的狀態和供電要求作實時監控的能力檢測機構經歷的5個階段及各階段的狀態參數詳見下表1;可提供供電系統所需要的電功率,最高可達15.4~18W,包括規范的電壓(44~57V)和電流范圍(10~550mA)及供電質量,如直流電的紋波、穩定性和準確性等。
表1:IEEE 802.3af標準供電系統建立供電各階段的狀態參數
此外,電源的輸入/輸出特性、一般特性和環境特性都應滿足PoE標準供電系統性能的要求。例如,對于輸入應當有過壓和欠壓保護自動恢復;對于輸出電壓應有足夠的穩定性和精度;可實現單路和多路的不間斷供電;有足夠高的使用壽命,其MTBF應大于2×105小時;環境溫度范圍在-40℃~ +90℃,相對濕度為10%~90%等。
2、用電設備(PD)
用電設備(PD)可適應組成End-span和Mid-span兩類供電系統;可接受PSE設備的檢測以提供其PD設備的相關性能參數和供電功率范圍從3.84W到12.95W的五個等級功率請求;提供PD設備的實時工作狀態,包括正常接受供電、停止工作或離線狀態等。
下表2給出IEEE 802.3af標準供電系統按分級電流確定PD設備正常工作時需要的最大功耗分級和相應的要求PSE設備提供的電功率輸出。具有最大功率輸出15.4W的0級定義為默認(default)級。具有功率輸出4W、7W和15.4W的其他級別是允許選擇的功率,而第5類則是準備將來使用的。
表2:IEEE 802.3af標準按PD設備的分級電流確定的設備電源分類級別
此外,PD設備也應適合于供電系統統一的使用環境,如適應的溫度范圍和相對濕度等。
3、輸電線路(PTL)
輸電線路(PTL)使用的電纜規格;使用的是冗余雙絞線對還是數據雙絞線對;PTL允許傳輸的最大供電功率及工作的電壓和電流范圍,PTL的總傳輸功率損耗等。802.3af標準PoE系統對可為客戶終端提供的電功率作了詳細的規范,這其中包括電壓與電流范圍、空載、起動和超載等各種情況。
由于UTP線徑比較細,因此允許傳送的電流功率都不能太大。IEEE 802.3af標準規范的以太網供電系統為每個節點提供的電流被限制在350mA之內。可以提供給每個節點的連續總功率,包括在運行電纜中的損耗總計僅為12.95W,以便使規定在雙絞線對上傳輸的電功率遵守安全標準和關于現行電纜標準要求。也由于要使用UTP傳送的電功率要保證PD設備的工作,而傳送的電壓又較低,因此傳送的電流相對較高,使在輸電線路上功率損耗就比較大,通常在短短的輸電線路上都要損耗1~2W。
另外,電隔離、安全絕緣和抗電磁干擾(EMI)能力等也是PoE供電系統與設備設計中需要考慮的關鍵因素之一,因為這些因素會影響到系統供電和以太網傳輸數據的可靠性。根據設備標準IEC 60950中的規定,要求PSE和PD設備電隔離性能應滿足在50~60Hz范圍內,60s內應可承受均方根值1 500V的電壓。
IEEE 802.3af標準PoE供電系統的性能參數的匯總具體詳見下表3。
表3:IEEE 802.3af標準PoE供電系統的性能參數
另外,我國通信行業YD/T 2720《數據終端設備供電技術要求》參照了IEEE 802.3at標準,并整合了IEEE 802.3af標準,結合我國網絡的具體情況,規定了我國的DTE通過以太網鏈路提供電能或者獲得電能(PoE+)的技術要求。
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