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PoE供電概述:PoE交換機是如何進行供電的?

2024-2-20 08:40| 发布者: 闪电| 查看: 1| 评论: 0

摘要: 在萬物互聯構建智能物聯世界的發展趨勢下,用戶對IoT設備的需求不斷增加,PoE交換機成為了通過網線為PD設備提供電力和數據傳輸的一種有效媒介。PoE交換機可允許IP電話、IP攝像頭、無線接入點或PoE照明等設備通過一根 ...

在萬物互聯構建智能物聯世界的發展趨勢下,用戶對IoT設備的需求不斷增加,PoE交換機成為了通過網線為PD設備提供電力和數據傳輸的一種有效媒介。PoE交換機可允許IP電話、IP攝像頭、無線接入點或PoE照明等設備通過一根網線接收數據和電源,無需再另外使用電源線。那麼,PoE交換機是如何為這些設備進行供電的呢?它是否會對連接的設備造成損害?本文將就該系列問題展開詳細論述。

以太網供電遵循哪些標準?PoE供電標準概述

PoE交換機在PoE系統中可充當供電端(PSE)設備,根據不同的以太網供電標準為受電端(PD)設備進行供電,有助於家庭、企業、校園、商場等環境中的安防監控系統的安裝和管理。下表為現有的PoE供電標準(以太網供電標準):

標準IEEE 802.3afIEEE 802.3atIEEE 802.3bt
分類PoEPoE+PoE++
類型Type 1Type 2Type 3Type 4
PD最大輸入功率12.95W25.5W51W71W
PSE最大輸出功率15.4W30.0W60W100W
供電芯線對數224
網線類型Cat3及以上Cat5及以上Cat5及以上

需要注意的是,IEEE 802.3af和IEEE 802.3at標準是目前市面上大多數PD設備都可以支持的以太網供電標準,因此PoE交換機和PoE+交換機的使用較為廣泛。而IEEE 802.3bt標準是2018年最新發布用於智能家居/建築和物聯網的以太網供電標準,由於IEEE 802.3bt標準還不夠成熟化,市面上較少存在支持IEEE 802.3bt標準的PD設備,因此目前只有少部分供應商可提供該系列的PoE++交換機,如思科或華為。

PoE交換機是如何進行PoE供電的?PoE供電原理概述

PoE供電原理其實很簡單,下面以PoE交換機為例,從PoE交換機的工作原理、PoE供電方式及其傳輸距離三個方面進行詳細講解。

PoE交換機工作原理

將受電端設備連接到PoE交換機上後,PoE交換機會按照如下流程進行工作:

 

第一步:檢測受電端設備(PD)。主要是檢測連接的設備是否為真正的受電端設備(PD)(其實就是檢測能支持以太網供電標準的受電端設備)。PoE交換機會在端口輸出較小的電壓進行受電端設備檢測,也就是所謂電壓脈衝檢測,如果檢測到指定值的有效電阻,則該端口上連接的設備為真受電端設備。需要注意的是,該PoE交換機為標準PoE交換機,非標準PoE交換機無控制芯片不會進行此項檢測,若想了解更多關於標準PoE交換機與非標準PoE交換機的信息,可訪問《標準PoE交換機與非標準PoE交換機有什麼區別?兩者如何選擇?》

第二步:受電端設備(PD)分類。當檢測到受電端設備(PD)後,PoE交換機會為其進行分類,劃分等級,並評估該受電端設備所需的功率消耗。

等級PSE 輸出功率 (W)PD 輸入功率(W)
015.40.44–12.94
140.44–3.84
273.84–6.49
315.46.49–12.95
43012.95–25.50
54540 (4-pair)
66051 (4-pair)
89971.3 (4-pair)
77562 (4-pair)


第三步:開始供電。
確認等級後,PoE交換機會在不到15μs配置時間內向受電端設備從低電壓開始供電,直到提供48V的直流電。

第四步:正常供電。主要為受電端設備提供穩定可靠的48V直流電,滿足受電端設備的功率消耗。

第五步:斷開供電。當受電端設備出現斷開連接、功耗過載、短路以及總功耗超出PoE交換機的功率預算等問題時,PoE交換機會在300~400ms時間內停止為受電端設備進行供電,並會重新進行檢測。可有效保護受電端設備和PoE交換機,防止設備受損。

PoE供電方式

由上可知,PoE供電是通過網線來實現的,而網線是由四對雙絞線(8根芯線)組成,因此,網線內的八根芯線是PoE交換機為受電端設備提供數據和電力傳輸的介質。目前,PoE交換機會通過模式A(End-Span末端跨接法)、模式B(Mid-Span中間跨接法)和4-pair三種PoE供電方式為受電端設備提供傳輸兼容的直流電。

  • 模式A PoE供電方式

模式A即末端跨接法(End-Span),在該模式下,PoE交換機通過1、2、3、6線為受電端設備進行供電,同時也會進行數據傳輸,其中1、2為正極,3、6為負極。



  • 模式B PoE供電方式

模式B即中間跨接法(Mid-Span),在該模式下,PoE交換機通過4、5、7、8線為受電端設備進行供電。當應用於10BASE-T和100BASE-T以太網時,4、5、7、8線只會進行電力傳輸,不會進行數據傳輸,因此該四隻腳也被成為空閑腳。其中4、5作為正極,7、8作為負極。

  • 4-pair PoE供電方式

在該模式下,PoE交換機將會通過所有的線為受電端設備進行供電,其中1、2和4、5為正極,3、6和7、8為負極。

類型10/100BASE-T以太網1000BASE-T以太網
引腳模式A模式B4-pair PoE模式A模式B4-pair PoE
Pin 1Rx + & DC +Rx +Rx + & DC +TxRx A + & DC +TxRx A +TxRx A + & DC +
Pin 2Rx - & DC +Rx -Rx - & DC +TxRx A - & DC +TxRx A -TxRx A - & DC +
Pin 3Tx + & DC -Tx + -Tx + & DC -TxRx B + & DC -TxRx B +TxRx B + & DC -
Pin 4未使用DC +DC +TxRx C +TxRx C + & DC +TxRx C + & DC +
Pin 5未使用DC +DC +TxRx C -TxRx C - & DC +TxRx C - & DC +
Pin 6Tx - & DC -Tx -Tx - & DC -TxRx B - & DC -TxRx B -TxRx B - & DC -
Pin 7未使用DC -DC -TxRx D +TxRx D + & DC -TxRx D + & DC -
Pin 8未使用DC -DC -TxRx D -TxRx D - & DC -TxRx D - & DC -


需要注意的是,PoE供電方式是由供電端設備來決定的,而PoE交換機和PoE供電器(電源注入器)都可以作為供電端設備,為受電端設備進行電力和數據傳輸。PoE交換機作為供電端設備,一般會使用模式A進行供電;PoE注入器一般是作為中間設備,連接非標準PoE交換機和受電端設備,它只能支持模式B的PoE供電方式進行供電。

PoE供電距離

由於電力和網絡信號在網線上進行傳輸容易受到電阻和電容的影響,導致信號發生衰減或供電不穩定等,因此網線的傳輸距離受限,最大傳輸距離只能達100米。而PoE供電是通過網線實現的,因此其傳輸距離受網線的影響,最大傳輸距離為100米。但如若使用PoE延長器可將PoE供電範圍最大延長至1219米。

PoE供電故障該如何排查?

當PoE供電出現故障時,可以從以下四個方面進行排查。

  •  檢查受電端設備是否支持PoE供電。因為並不是所有的網絡設備都能夠支持PoE供電技術,因此在將設備連接到PoE交換機之前,也要檢查設備是否支持PoE供電技術。雖說PoE工作時會進行檢測,但是它只能檢測到支持PoE供電技術的受電端設備並對其進行供電,若是PoE交換機沒有進行供電,可能是因為受電端設備不能支持PoE供電技術。

  •  檢查受電端設備的功率是否超過交換機端口的最大功率。例如,一臺僅支持IEEE 802.3af標準的PoE交換機(該交換機上每個端口的最大功率為15.4W),連接了一臺功率為16W或者更大的受電端設備,這時,受電端設備可能會因為斷電或電力不穩定導致設備損壞,從而導致PoE供電故障。

  •  檢查連接的所有受電端設備的總功率是否超過了交換機的功率預算。當所連設備的總功率超過交換機功率預算時,PoE供電就會出現故障。例如,一臺功率預算為370W的24口PoE交換機,若是該交換機遵循IEEE 802.3af標準,則可連接24臺遵循相同標準的受電端設備(因為該類型設備的功率為15.4W,連接24臺設備總功率達369.6W,不會超過交換機功率預算);若是該交換機遵循IEEE802.3at標準,則只能連接12臺遵循相同標準的受電端設備(因為該類型的設備功率為30W,若是連接24臺將會超出交換機的功率預算,因此最多只能連接12臺)。

  •  檢查供電端設備(PSE)的供電方式是否與受電端設備(PD)的兼容。例如,PoE交換機採用模式A進行供電,而所連接的受電端設備卻只能接收模式B的電力傳輸,這樣將無法進行供電。

     

    總結

    PoE供電技術已成為了數字化轉型的重要組成部分,了解PoE供電原理將有助於您保護PoE交換機和受電端設備,與此同時,了解PoE交換機連接問題和解決方案可有效避免在部署PoE網絡時浪費不必要的時間和成本。


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