技術(shù)背景
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，需要提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的終端越來(lái)越豐富。 使用傳統(tǒng)的弱電為各種智能終端供電變得越來(lái)越困難。 以太網(wǎng)供電（PoE）技術(shù)的普及，正在一一解決各種智能終端的供電問(wèn)題。 目前，PoE技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的WLAN、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、IP電話等應(yīng)用場(chǎng)景延伸到新零售、IoT、智慧城市等場(chǎng)景并得到廣泛應(yīng)用。 運(yùn)維效率高測(cè)電功率實(shí)驗(yàn)視頻，本文將結(jié)合PoE技術(shù)的發(fā)展歷史介紹PoE技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理。
PoE技術(shù)可以在不對(duì)現(xiàn)有以太網(wǎng)布線結(jié)構(gòu)進(jìn)行任何改變的情況下，傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)并為基于IP的終端（如IP電話、無(wú)線AP、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等）提供直流電源，并保持相同的以太網(wǎng)和用戶兼容性。 這樣就無(wú)需減少施工環(huán)境中的開(kāi)槽、敷管、穿線、調(diào)試、墻面及地面美化等工序，大大縮短了工期，增加了成本。
PoE供電系統(tǒng)中的幾個(gè)角色定義：
? 供電設(shè)備（PSE）：電源，為終端供電的設(shè)備；
? 受電設(shè)備（PD）：電源，需要供電的終端。
▲圖1：PSE與PD連接圖
PoE技術(shù)發(fā)展歷史
PoE技術(shù)出現(xiàn)較早，但最初的PoE技術(shù)并無(wú)規(guī)范可循。 .3工作組于2003年對(duì)其進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，之后逐漸發(fā)展到802.3af、802.3at，再到802.3bt。 我們先來(lái)看看PoE技術(shù)的發(fā)展歷程。
.3af (PoE)
2003年發(fā)布的.3af標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了遠(yuǎn)程系統(tǒng)中的電源監(jiān)測(cè)和控制事項(xiàng)，通過(guò)以太網(wǎng)電纜為路由器、交換機(jī)和網(wǎng)橋向IP電話、安全系統(tǒng)和無(wú)線接入點(diǎn)提供電源的方法規(guī)定不提供為符合 802.3af 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備提供超過(guò) 15W 的電力。
.3at (PoE+)
PoE的最大功率無(wú)法滿足功能更強(qiáng)的無(wú)線接入點(diǎn)、視頻電話、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備的供電需求。 在兼容.3af的基礎(chǔ)上，.3at標(biāo)準(zhǔn)于2009年發(fā)布，通過(guò)CAT-5或更高級(jí)別的電纜可提供最大30W的功率。
.3bt
.3bt即將于2018年9月獲得批準(zhǔn)，這次標(biāo)準(zhǔn)的誕生主要是為了提供更高功率的終端。 在兼容802.3af和802.3at的基礎(chǔ)上，可以完成高達(dá)90W的終端供電和數(shù)據(jù)傳輸。 ，突破了PoE+供電30W的限制。
注：802.3bt 已獲得批準(zhǔn)，但尚未發(fā)布，也不會(huì)被命名。 目前常用的有HPoE、PoE++、PoH、UPoE等名稱。
有了更大的功率測(cè)電功率實(shí)驗(yàn)視頻，開(kāi)發(fā)者就可以輕松減少更多功能，升級(jí)現(xiàn)有產(chǎn)品，滿足監(jiān)控、門禁、信息發(fā)布、停車，甚至電腦筆記本、電視等系統(tǒng)中大功率終端的供電需求。 。
與802.3at（PoE+）標(biāo)準(zhǔn)相比，802.3bt增加了兩種新的電源類型，分別對(duì)應(yīng)60W和90W輸出功率。 PSE端的功率輸出更具選擇性，根據(jù)PD的需要選擇PSE端對(duì)應(yīng)的功率。
三種PoE供電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：
▲表1：三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比
PoE 供電方式
PoE供電流程說(shuō)明
▲圖2：PoE供電流程圖
?監(jiān)視器（）
PSE設(shè)備在端口發(fā)送2~10V電流脈沖，測(cè)量電纜端子所連接的PD是否為標(biāo)準(zhǔn)支持的受電設(shè)備。 只有當(dāng)PD作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量時(shí)，才能繼續(xù)下一步。
? PD 分類()
由于PD的種類很多，所需的功率也不同。 因此，供電設(shè)備在正確測(cè)量受電設(shè)備后，需要檢查對(duì)端PD設(shè)備的電量水平。
測(cè)量PD后，PSE會(huì)對(duì)PD設(shè)備進(jìn)行分類。 PSE施加15.5V~20.5V的檢測(cè)電流（電壓限制在100mA以下），PD設(shè)備會(huì)在線路上串聯(lián)一個(gè)分級(jí)內(nèi)阻來(lái)標(biāo)記自己的電量。 PSE通過(guò)測(cè)試返回特性電壓來(lái)判斷PD設(shè)備是否屬于該類別。
注：0為默認(rèn)分類
▲表2：最新PD分類等級(jí)對(duì)應(yīng)的功率說(shuō)明
? 啟動(dòng)電源（）
當(dāng)PSE檢測(cè)到電纜末端連接了標(biāo)準(zhǔn)PD，并且該P(yáng)D已經(jīng)被分類，則開(kāi)始向該P(yáng)D供電，并輸出44~57V的直流電流。
? 電源（電源）
PSE為PD提供穩(wěn)定可靠的直流電流，并根據(jù)PD的分級(jí)結(jié)果輸出相應(yīng)級(jí)別的功率。
? 關(guān)閉電源()
如果PD連接的連接線被拔掉或者用戶從軟件中關(guān)閉了交換機(jī)端口的PoE供電功能，PSE會(huì)快速（通常在30-40ms內(nèi)）停止對(duì)PD供電。 在PSE向PD供電的整個(gè)過(guò)程中的任何時(shí)刻，如果PD設(shè)備漏電、消耗的功率超過(guò)PSE提供的相應(yīng)功率、或者消耗的功率超過(guò)等級(jí)功率等，整個(gè)供電過(guò)程將被中斷并從第一個(gè)步驟的檢查過(guò)程開(kāi)始。
PoE供電線序說(shuō)明
以PoE標(biāo)準(zhǔn)為例，該標(biāo)準(zhǔn)定義了兩種供電線序，PSE可以適配任何PD的供電線序。
? 空閑線路供電
使用以太網(wǎng)電纜中未使用的線對(duì)（4/5、7/8）傳輸直流電源。
▲圖3：空閑線路供電
? 信號(hào)線電源
在用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男揪€上同時(shí)傳輸直流電（1/2、3/6），其電力傳輸采用與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)不同的頻率，實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)和傳輸電壓的復(fù)用。
▲圖4：信號(hào)線供電
PoE+繼承了PoE的線序，與PoE的線序保持一致。
802.3bt 如何實(shí)現(xiàn)更高功率
隨著市場(chǎng)的發(fā)展，終端對(duì)大功率的需求日益減少。 同時(shí)，隨著電力負(fù)荷的降低，電纜溫度也會(huì)升高。 當(dāng)電纜線過(guò)熱時(shí)，電纜可能會(huì)超過(guò)其額定本體溫度，從而提高性能和可靠性（可能會(huì)導(dǎo)致電纜損壞）。 因此，對(duì)于供電需求超過(guò)30W的設(shè)備，不可能像PoE、PoE+那樣只使用8根雙絞線中的4根進(jìn)行供電。
.3bt標(biāo)準(zhǔn)定義了采用雙絞線8芯進(jìn)行電流輸出，以應(yīng)對(duì)市場(chǎng)對(duì)更強(qiáng)、更高效的以太網(wǎng)供電能力的需求。 可以實(shí)現(xiàn)：
? 最高速率兼容-T；
?PD端可獲得最小40W、最大90W功率。
▲圖5：.3bt在PSE&PD側(cè)的實(shí)現(xiàn)方法
當(dāng)PSE側(cè)實(shí)現(xiàn)802.3bt時(shí)，RJ45的所有8個(gè)核心都加載電流。 對(duì) 1/2 和 4/5 施加 54V 負(fù)負(fù)載，對(duì) 3/6 和 7/8 施加 54V 正負(fù)載。 PD側(cè)使用兩個(gè)晶閘管橋，兩個(gè)晶閘管橋都有電壓流過(guò)。 PD側(cè)的芯片需要控制這兩個(gè)電壓并輸出到DC-DC轉(zhuǎn)換電路。
PoE技術(shù)總結(jié)
如今PoE技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)，相信在不久的將來(lái)PoE技術(shù)將會(huì)取得更大的發(fā)展和突破。 隨著去年802.3bt的批準(zhǔn)（預(yù)計(jì)2019年發(fā)布），更高功率的終端很快將得到廣泛應(yīng)用，這將推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的快速發(fā)展。
銳捷網(wǎng)絡(luò)支持PoE技術(shù)的產(chǎn)品覆蓋各類園區(qū)交換機(jī)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于新零售、互聯(lián)網(wǎng)、教育、醫(yī)療、交通、能源等各個(gè)行業(yè)。其中，接入交換機(jī)RG-S2910- H系列還支持大功率802.3bt輸出，實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景覆蓋，功率輸出更加穩(wěn)定安全。
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