1.1 PoE以太網(wǎng)供電的需求來(lái)源
　　摘要：結(jié)構(gòu)化布線(xiàn)是當(dāng)今所有數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，隨著許多新技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)正在提供越來(lái)越多的新應(yīng)用及新服務(wù)：如在不便于布線(xiàn)或者布線(xiàn)成本比較高的地方采用無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)(WLAN)可以有效地將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展、如基于IP的電話(huà)應(yīng)用(IP Telephony)也為用戶(hù)提供了更多新的及加強(qiáng)的企業(yè)級(jí)應(yīng)用，還有在9.11事件之后，全球的安全市場(chǎng)發(fā)生了巨大的變化，直接推動(dòng)了用戶(hù)開(kāi)始考慮在現(xiàn)有以太網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之上盡可能地布置一些網(wǎng)絡(luò)安全攝像機(jī)及其他一些網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備。目前此類(lèi)新的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越被用戶(hù)所接受并且得到了快速的發(fā)展。所有這些支持新應(yīng)用的設(shè)備由于需要另外安裝AC供電裝置，特別是如無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)AP及IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等都是安置在距中心機(jī)房比較遠(yuǎn)的地方更是加大了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)組建的成本。為了盡可能方便及最大限度地降低成本，美國(guó)電子電氣工程師協(xié)會(huì)IEEE于2003年6月批準(zhǔn)了一項(xiàng)新的以太網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)(PoE，Power Over Ethernet) IEEE 802.3af ，確保用戶(hù)能夠利用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)化布線(xiàn)為此類(lèi)新的應(yīng)用設(shè)備提供供電的能力。
　　1.2 什么是PoE以太網(wǎng)供電PoE (Power Over Ethernet) 以太網(wǎng)供電這項(xiàng)創(chuàng)新的技術(shù)，指的是現(xiàn)有的以太網(wǎng)CAT-5布線(xiàn)基礎(chǔ)架構(gòu)在不用作任何改動(dòng)的情況下就能保證在為如IP電話(huà)機(jī)、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP、安全網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)以及其他一些基于IP的終端傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)，還能為此類(lèi)設(shè)備提供直流供電的能力。PoE技術(shù)用一條通用以太網(wǎng)電纜同時(shí)傳輸以太網(wǎng)信號(hào)和直流電源，將電源和數(shù)據(jù)集成在同一有線(xiàn)系統(tǒng)當(dāng)中，在確保現(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線(xiàn)安全的同時(shí)保證了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作。
　　大部分情況下，PoE的供電端輸出端口在非屏蔽的雙絞線(xiàn)上輸出44~57V的直流電壓、350~400mA 的直流電流，為一般功耗在15.4W以下的設(shè)備提供以太網(wǎng)供電。典型情況下，一個(gè)IP電話(huà)機(jī)的功耗約為3~5W，一個(gè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)訪問(wèn)接入點(diǎn)AP的功耗約為6~12W，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全攝像機(jī)設(shè)備的功耗約為10~12W。
　　1.3 PoE以太網(wǎng)供電的好處PoE以太網(wǎng)供電為用戶(hù)帶來(lái)的好處是顯而易見(jiàn)的，將在未來(lái)幾年內(nèi)受到用戶(hù)的大力歡迎。
　　它節(jié)約成本。因?yàn)樗恍枰惭b和支持一條而不是兩條電纜。一個(gè)AC電源接口的價(jià)格大約為100～300美元，許多帶電設(shè)備，例如視頻監(jiān)視攝像機(jī)等，都需要安裝在難以部署AC電源的地方。隨著與以太網(wǎng)相連的設(shè)備的增加，如果無(wú)需為數(shù)百或數(shù)千臺(tái)設(shè)備提供本地電源，將大大降低部署成本，并簡(jiǎn)化其可管理性。
　　它易于安裝和管理?？蛻?hù)能夠自動(dòng)、安全地在網(wǎng)絡(luò)上混用原有設(shè)備和PoE設(shè)備，能夠與現(xiàn)有以太網(wǎng)電纜共存。
　　它安全。因?yàn)镻oE供電端設(shè)備只會(huì)為需要供電的設(shè)備供電。只有連接了需要供電的設(shè)備，以太網(wǎng)電纜才會(huì)有電壓存在，因而消除了線(xiàn)路上漏電的風(fēng)險(xiǎn)。
　　它得于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理。因?yàn)楫?dāng)遠(yuǎn)端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)相連后，將能夠遠(yuǎn)程控制、重配或重設(shè)。
　　更多增強(qiáng)的應(yīng)用。隨著IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的確立，其他大量的應(yīng)用也將快速涌現(xiàn)出來(lái)，包括藍(lán)牙接入點(diǎn)、燈光工作、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、IP電話(huà)機(jī)、Web攝像機(jī)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋、門(mén)禁讀卡機(jī)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。用戶(hù)在當(dāng)前的以太網(wǎng)設(shè)備上融合新的供電裝置，就可以在現(xiàn)有的網(wǎng)線(xiàn)上提供48v直流電源，降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的總成本，并且保護(hù)了投資。
　　2.1 PoE以太網(wǎng)供電技術(shù)2.1.1 PoE以太網(wǎng)供電系統(tǒng)介紹一個(gè)完整的PoE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備（Power Source Equipment，PSE）和受電端設(shè)備（Powered Device，PD）兩部分,兩者基于IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)建立有關(guān)受電端設(shè)備PD的連接情況、設(shè)備類(lèi)型、功耗級(jí)別等方面的信息聯(lián)系，并以此為根據(jù)控制供電端設(shè)備PSE通過(guò)以太網(wǎng)向受電端設(shè)備PD供電。
　　供電端設(shè)備PSE可以是一個(gè) Endspan (已經(jīng)內(nèi)置了PoE功能的以太網(wǎng)供電交換機(jī))和 Midspan (用于傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換機(jī)和受電端設(shè)備PD之間的具PoE功能的設(shè)備)兩種類(lèi)型，而受電端設(shè)備PD則是如一些具PoE功能的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)AP、IP電話(huà)機(jī)等終端設(shè)備。
　　操作電壓一般情況下為 48 Vdc，但其也許可能在 44 Vdc 和 57Vdc之間，但無(wú)論如何是不能超過(guò)60Vdc的。
　　由PSE產(chǎn)生的最大電流一般情況下在 350mA 到 400mA 之間變化。這將確保以太網(wǎng)電纜不會(huì)由于其本身的阻抗而導(dǎo)致過(guò)熱。
　　上述兩個(gè)值使得PSE在其端口輸出會(huì)產(chǎn)生最小15.4W 的功率輸出，考慮到經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)電纜后的損耗，受電端設(shè)備PD所能接受到的最大的功率為 12.95W。
　　2.1.2 PoE以太網(wǎng)供電的線(xiàn)對(duì)選擇根據(jù)IEEE 802.3af的規(guī)范，有兩種方式選擇以太網(wǎng)雙絞線(xiàn)的線(xiàn)對(duì)來(lái)供電，分別稱(chēng)為選擇方案A與選擇方案B。
　　方案A是在傳輸數(shù)據(jù)所用的電纜對(duì)((1/2 & 3/6)之上同時(shí)傳輸直流電，其信號(hào)頻率與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)頻率不同以確保在同對(duì)電纜上能夠同時(shí)傳輸直流電與數(shù)據(jù)。方案B使用局域網(wǎng)電纜中沒(méi)有被使用的線(xiàn)對(duì)(4/5 & 7/8)來(lái)傳輸直流電，因?yàn)樵谝蕴W(wǎng)中，只使用了電纜中四對(duì)線(xiàn)中的兩對(duì)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，因此可以用另外兩對(duì)來(lái)傳輸直流電。
　　現(xiàn)在 Endspan (已經(jīng)內(nèi)置了PoE功能的以太網(wǎng)供電交換機(jī))解決方案產(chǎn)品如NETGEAR公司的產(chǎn)品 FSM7326P 采用方案A也就是采用在傳輸數(shù)據(jù)所用的電纜對(duì)((1/2 & 3/6)之上同時(shí)傳輸直流電，這樣就確保交換機(jī)端口同時(shí)允許千兆以太網(wǎng)(Gigabit Ethernet)和以太網(wǎng)供電(PoE)共存，可提供10/100/1000Mbps三種速度的連接,并且Endspan在信號(hào)傳輸上對(duì)質(zhì)量更有保證
　　2.2 PoE系統(tǒng)以太網(wǎng)供電工作過(guò)程供電端設(shè)備PSE是整個(gè)POE以太網(wǎng)供電過(guò)程的管理者。當(dāng)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中布置PSE供電端設(shè)備時(shí)，PoE以太網(wǎng)供電工作過(guò)程如下：
　　1. 檢測(cè)過(guò)程。剛開(kāi)始的時(shí)候，PSE設(shè)備在端口只是輸出很小的電壓，直到其檢測(cè)到其線(xiàn)纜的終端連接為一個(gè)支持IEEE 802.3af 標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備。
　　2. PD端設(shè)備分類(lèi)。當(dāng)檢測(cè)到受電端設(shè)備PD之后，供電端設(shè)備PSE可能會(huì)為PD設(shè)備進(jìn)行分類(lèi)，并且評(píng)估此PD設(shè)備所需的功率損耗。
　　3. 開(kāi)始供電。在一個(gè)可配置的時(shí)間(一般小于15微秒)的啟動(dòng)期內(nèi)，PSE設(shè)備開(kāi)始從低電壓開(kāi)始向PD設(shè)備供電，直至提供到 48Vdc 級(jí)的直流電源。
　　4. 供電。為PD設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的48Vdc 級(jí)直流電，滿(mǎn)足PD設(shè)備不越過(guò)15.4W的功率消耗。
　　5. 斷電。如果PD設(shè)備被物理或者電子上從網(wǎng)絡(luò)上去掉，PSE就會(huì)快速地(一般在300 – 400 ms的時(shí)間之內(nèi))停止為PD設(shè)備供電，并且又開(kāi)始檢測(cè)過(guò)程檢測(cè)線(xiàn)纜的終端是否連接PD設(shè)備
　　在整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，一些事情如PD設(shè)備功率消耗過(guò)載、短路、超過(guò)PSE的供電負(fù)荷等會(huì)造成整個(gè)過(guò)程在中間會(huì)中斷，又會(huì)從第一步檢測(cè)過(guò)程開(kāi)始。
　　2.3 PoE供電端設(shè)備電源管理如果一個(gè)24端口的Endspan 交換機(jī)在每個(gè)端口都提供 15.4W的電源輸出的話(huà)，整個(gè)交換機(jī)則要求提供高達(dá)370W的功率輸出！這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)交換機(jī)要處理過(guò)熱的問(wèn)題。而在一個(gè)企業(yè)的典型應(yīng)用當(dāng)中，可能需要連接20個(gè) IP電話(huà)(一般每個(gè)為4-5Watts)，連接2個(gè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP（一般每個(gè)約為 8-10Watts），連接 2個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(一般每個(gè)約為10-13Watts)，總計(jì)需要約146Watts?？紤]到成本因素及其他，因此一般的Endspan以太網(wǎng)供電交換機(jī)的輸出功率都設(shè)計(jì)在150Watts到200Watts之間，如NETGEAR公司三層以太網(wǎng)供電交換機(jī)FSM7326P就能提供170Watts的直流電輸出。另外也可以根據(jù)各種情況對(duì)各個(gè)不同端口的輸出直流電進(jìn)行各種各樣的管理以滿(mǎn)足用戶(hù)的不同需要。