以太网供电技术

一、概述

以太网供电(Power over Ethernet，PoE)是一种把现有以太网标准扩展的创新技术，它通过数据以太网线缆供应直流电力给网络装置，允许IP电话、无线局域网接入点和其它设备通过现有的局域网布线接收电力及数据，而无需改动固有的以太网结构。它已经成为一项国际标准，称为IEEE802.3af，是现有以太网标准的扩展标准。以太网供电不需要交流电源布线系统，易于安装，节省了空间；此外，以太网供电采用标准的解决方案 能确保互操作性和兼容性保护投资。除此之外以太网供电还具有安全性高等优点。所以未来几年内，随着以太网供电技术成本的降低．以太网供电技术将成为以太网交换机的标准功能。

二、以太网技术介绍

以太网供电（PoE）技术可提供48V电源，直接驱动五类线缆系统，无需外加电源或墙壁电源即可使IP电话及Wi—Fi等接入点设备正常使用。“不使用附加电源的好处是显而易见的．因为它可节省开支，由于它无需考虑插座的位置，从而在接入点位置分布上具有更大的灵活性，同时也会提高整个系统的可靠性”。

几乎所有设备都同时要求数据连接和电源。现在，我们可以对以太网设备实现同样的功能，那是因为以太网具有以下优点：

（1）设备只需使用一套线缆，简化了安装过程，节约了空间；

（2）不需支付电气人员工资，或为迎合电气人员的时间而推迟安装工作，从而节约了时间和资金；

（3） 设备可以简便地移动到任何地方而只要敷设一条局域网线缆，对工作空间的影响达到最小；

（4）更加安全，不再到处都有电线；

（5） 即使在电力失效时，如设备装有不间断电源UPS仍能保证设备供电；

（6）除可在设备之间传送数据外，还可使用SNMP网络管理设施，监测和控制设备供电情形；

（7）可以远程关断或复位设备，不需复位按钮或电源开关；

（8） 在无线局域网系统中，简化了RF勘测工作，因为可以简便地移动布线接人点。

2.1 以太网供电技术基本结构

一个完整的以太网供电(Power over Ethernet )POE系统包括供电端设备PSE（P0wer Sourcing Ethernet）和受电端设备PD（Power Device）两部分。PoE系统是一种把现有以太网标准扩展的创新技术．它通过数据以太网线缆供应直流电力给网络装置，允许IP电话，无线局域网接入点和其它设备通过现有的局域网布线接收电力及数据．而不需改动现有的以太网布线基础设施。

2.2 以太网供电方式

目前普遍应用的标准的5类双绞线由4对共8根线组成，IO/100BASET以太网使用一对信号线用于发送数据，用一对信号线来接收数据，其他两对为备用线对。以太网电力一直以两种形式使用：作为端接设备嵌入到交换机中，或者是作为独立的中继集线器，使终端不用升级现有交换机就可实现加电。现有端口的约90％由中继设备送电，其余由支持PoE的交换机供电。但是Lehr提出，该比率将朝着有利于把以太网供电性能嵌入到交换机的方向转变，他称这是一种更具成本效益的选择。

两种供电方式：

一种是中跨方式(Midspan)，在交换机外部加装一个扩展设备，将从交换机来的以太网线接入该设备，保持原有信号线对不变，该设备通过双绞线中未使用的备用线对来给用电设备供电。供电方式如图1所示。

图1 中跨供电方式

另外一种是端跨方式(Endspan)，将供电控制电路集成到以太网交换机中，在以太网供电控制电路的控制下，供电既可以从以太网口隔离变压器的中央抽头也可以从备用线对注入到以太网的信号线对中，来对终端用电设备供电。电源提供两个供电线对之间的共模电压差。发送线对和接收线对之间这个电位差对任何一端的数据收发器都没有影响。供电方式如图2所示。

图2 端跨供电方式

三、以太网供电的工作过程

在一个网络中布置供电端设备（PSE）时， PoE以太网供电工作过程如下所示。

（1）       检测：开始时，PSE设计在端口输出很小的电压，直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE802.3af标准的受电端设备。在把任何网络设备连接到PSE时，PSE必须先检测设备是不是PD，以保证不给不符合POE标准的以太网设备提供电流。这种检查是通过给电缆提供一个电流受限的小电压来检查远端是否具有符合要求的特性电阻来实现的。只有检测到该电阻时才会提供全部的48V电压，但是电流仍会受限，以免终端设备处在错误的状态。

（2）     受电端PD（Power ）端设备分类：当检测到受电端设备PD之后，PSE设备可能会为PD设备进行分类，并且评估此PD设备所需的功率损耗。

（3）     开始供电：在一个可配置时间的起动期内，PSE设备开始从低电压向PD设备供电，直至提供48V的直流电源。

（4）     供电：为PD设备提供稳定可靠48V的直流电，满足PD设备不越过15.4W的功率消耗。

（5）     断电：若PD设备从网络上断开时，PSE就会快速的停止为PD设备供电，并且会重复的检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。

研究POE的供电方式可以刊出，在供电的过程中有两个关键的问题需要考虑，一个是对于PD设备的识别，另一个就是系统中UPS电源的容量。

四、结束

以太网在线供电(POE)是一种革命性技术，它通过目前承载以太网数据的同一条五类／超五类双绞线电缆提供可靠的直流电源，扩展了以太网本已非常强大的功能。POE将改变网络设备供电的方式，网络管理员可以最大限度地利用现有的网络设施，并部署全新的一系列应用。

（贾荣丛 滨州学院自动化系 山东 滨州 256603）