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[分享] PoE(Power over Ethernet)功能介绍、原理、配置

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发表于 2020-3-12 09:56:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
定义
以太网供电PoE(Power over Ethernet)是指通过以太网网络进行供电,也被称为基于局域网的供电系统PoL(Power over LAN)或有源以太网(Active Ethernet)。
目的
随着网络中IP电话、网络视频监控以及无线以太网应用的日益广泛,通过以太网本身提供电力支持的要求也越来越迫切。多数情况下,终端设备需要直流供电,而终端设备通常安装在距离地面比较高的天花板或室外,附近很难有合适的电源插座,即使有插座,终端设备需要的交直流转换器也难有位置安置。在很多大型的局域网应用中,管理员同时需要管理多个终端设备,这些设备需要统一的供电和统一的管理,给供电管理带来极大的不便,以太网供电PoE则正好解决了这个问题。
PoE是一种有线以太网供电技术,允许电功率通过传输数据的线路或空闲线路传输到终端设备,目前在本地局域网应用最广泛。通过10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T、2.5GE BASE-T以太网网络供电,其可靠供电的距离最长可达到100米。PoE最早遵循的供电标准是IEEE 802.3af,可以有效的解决IP电话、无线AP(Access Point)、便携设备充电器、刷卡机、摄像头、数据采集等终端的集中式电源供电。随后又出现了PoE+。PoE+是PoE以太网供电的增强版,供电标准是IEEE 802.3at,可以为装有双波段接入、视频电话、PTZ视频监控系统等高功率应用的设备提供大功率的PoE供电。目前,以太网交换机又新增了PoE++技术,它通过2.5GE BASE-T以太网网络实现更大功率的PoE供电,满足更大功率设备的供电需求。
PoE的优势:
可靠:电源集中供电,备份方便。
连接简捷:网络终端不需外接电源,只需要一根网线。
标准:符合IEEE 802.3af标准、IEEE 802.3at标准,使用全球统一的电源接口,可保证与不同厂商的PD对接。
受益
大量节省电源布线成本,提供简单、方便的电源安装方式。
与UPS(Uninterruptible Power Supply)不间断电源结合使用,可以给IP摄像头、视频服务器和IP电话等提供冗余供电,防止断电情况发生。

原理描述
PoE供电系统的组成
PoE供电系统包括:
供电设备PSE(Power-sourcing Equipment):通过以太网给受电设备供电的PoE设备,提供检测、分析、智能功率管理等功能。
受电设备PD(Powered Device):如无线AP(Access Point)、便携设备充电器、刷卡机、摄像头等受电方设备。按照是否符合IEEE标准,PD分为标准PD和非标准PD。
PoE电源:PoE电源为整个PoE系统供电,PSE下接的PD数量受制于PoE电源的功率。PoE电源根据是否可插拔,分为内置和外置两种类型。
PoE供电的工作过程
设备实现PoE供电的步骤如下:
1检测PD:PSE在端口周期性输出电流受限的小电压,用以检测PD设备的存在。如果检测到特定阻值的电阻,说明线缆终端连接着支持IEEE 802.3af标准或IEEE 802.3at标准的受电端设备(电阻值在19kΩ~26.5kΩ的特定电阻,通常的小电压为2.7V~10.1V,检测周期为2秒)。
2供电能力协商:PSE对PD进行分类,并协商供电功率。供电能力协商的方式有两种,分别为:解析检测到的特定电阻和通过LLDP协议进行供电能力协商。
3开始供电:在启动期内(一般小于15μs),PSE设备开始从低电压向PD设备供电,直至提供48V的直流电压。
4正常供电:电压达到48V之后,PSE为PD设备提供稳定可靠48V的直流电,PD设备功率消耗不超过30W(对于S5720-14X-PWH-SI-AC设备,这个值为90W;对于S5720-16X-PWH-LI-AC设备,这个值为60W)。
5断电:供电过程中,PSE会不断监测PD电流输入,当PD电流消耗下降到最低值以下,或电流激增,例如拔下设备或遇到PD设备功率消耗过载、短路、超过PSE的供电负荷等,PSE会断开电源,并重复检测过程。

PoE供电管理模式
当PSE下挂的PD越来越多时,PoE电源无法支撑给所有的PD供电,此时需要PSE对供电行为进行管理。根据供电方式的不同,将供电管理模式分为:自动模式和手动模式。

自动模式:PSE根据优先级,自动给PD设备上下电。用户可以根据接口下的PD重要性给各接口设置优先级,分别为:Critical、High、Low三个等级。在PSE对外供电接近满负荷的情况下,优先对优先级为Critical的端口连接的PD设备进行供电;次之为优先级为High的端口连接的PD设备供电。端口优先级相同的情况下,对于S5720SI系列PoE设备,按照上电时间先后进行供电;其他系列PoE设备则按照端口号大小优先为端口号小的端口连接的PD设备供电。

手动模式:手动控制端口的上下电。手动模式不考虑优先级,单个接口的上下电不会对原有的供电状态作任何改动。如果在PSE对外供电接近满负荷的情况下,无法继续给新的PD设备上电。

PoE设备供电方式
按照IEEE标准的定义,PSE设备主要用于给PD设备供电,包括MidSpan(PoE功能模块在设备外)和Endpoint(PoE功能模块集成到设备内)两种类型。华为支持PoE供电设备的PoE功能模块全部集成在设备的内部,属于Endpoint的PSE设备。Endpoint模式的PSE设备可兼容10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T、2.5GE BASE-T接口,应用场景较MidSpan模式广泛。

Endpoint模式的PSE设备依据使用的供电线对不同分为Alternative A(1/2和3/6线对)和Alternative B(4/5和7/8线对)两种供电模式。
通过数据对供电——Alternative A供电模式。

PSE通过1/2和3/6线对给PD供电,1/2链接形成负极,3/6链接形成正极。10BASE-T、100BASE-TX接口使用1/2和3/6线对传输数据,1000BASE-T接口使用全部的4对线对传输数据。由于DC直流电和数据频率互不干扰,所以可以在同一对线同时传输电流和数据。

通过空闲对供电——Alternative B供电模式。

PSE通过4/5和7/8线对给PD供电,4/5链接形成正极,7/8链接形成负极。

一般来说,标准的PD设备必须支持两种受电方式,但PSE设备可以只支持其中一种,华为支持PoE供电的设备作为PSE时,除S5720-14X-PWH-SI-AC、S5720-16X-PWH-LI-AC外,只支持Alternative A供电模式。S5720-14X-PWH-SI-AC、S5720-16X-PWH-LI-AC使用PoE++方式供电,支持Alternative A和Alternative B两种供电模式。


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发表于 2020-3-12 11:51:47 | 显示全部楼层
谢谢分享,学习POE
板凳 2020-3-12 11:51:47 回复 收起回复
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发表于 2020-3-12 14:51:12 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享
6# 2020-3-12 14:51:12 回复 收起回复
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发表于 2020-3-16 12:56:41 | 显示全部楼层
PoE(Power over Ethernet)功能介绍、原理、配置
7# 2020-3-16 12:56:41 回复 收起回复
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发表于 2020-3-20 14:49:50 | 显示全部楼层
dddddddddddd
8# 2020-3-20 14:49:50 回复 收起回复
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发表于 2020-5-6 12:19:39 | 显示全部楼层
看看,了解一下
12# 2020-5-6 12:19:39 回复 收起回复
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发表于 2021-2-12 12:45:48 | 显示全部楼层
謝謝樓主分享
13# 2021-2-12 12:45:48 回复 收起回复
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