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PoE

老U决定再向网管请教,网管向他推荐了PoE方案,用网线直接供电。这么好的技术,老U决定好好研究一番。

PoE原理

把数据信号与电力耦合在一根线缆上传输,并不是罕见的技术,我们生活中就有类似的例子。比如家用普通固定电话,不需要额外电源,即使停电也能拨打电话。这是因为电话线不仅可以传输语音信号,同时还负责给电话机供电。

以太网供电(Power over Ethernet,PoE),是一种可以在以太网链路中通过双绞线来同时传输电力与数据的技术。PoE的出发点是让IP电话、AP、IPC等小型网络设备无须单独铺设电力线即可使用,以简化系统布线,降低网络基础设施的建设成本。PoE系统连接示意图如图1-37所示。

图1-37 PoE系统连接示意图

PoE由IEEE 802.3工作组定义相关标准来保证不同厂商设备之间的兼容性,标准分别是802.3AF(单端口最大输出功率为15.4W)和802.3AT(单端口最大输出功率是30W),业界形象地称802.3AT为PoE+。随着前端受电设备对功率需求的不断提升,单端口最大输出功率达到60W的标准也呼之欲出。

PoE技术中的几个术语:

(1)PSE(Power Sourcing Equipment),即供电设备,由电源和PSE功能模块构成。可实现PD检测、PD功率信息获取、远程供电、供电监控、设备断电等功能。

(2)PD(Powered Device)接受PSE供电的设备。常见的PD设备有IP电话、AP、IPC等。

(3)PI(Power Interface),即电源接口,PSE/PD与网线的接口,也就是RJ45接口。

供电模式

众所周知,采用以太网标准(包括10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T)的双绞线一般都有4对共8根线缆,802.3AF/802.3AT标准目前已经定义了两种方式:通过数据对供电Alternative A(1、2、3、6数据线)和通过空闲对供电Alternative B(4、5、7、8空闲线)的供电模式,其具体说明如下:

通过数据对供电——模式A(Alternative A)

如图1-38所示,PSE可通过数据线对给PD设备供电。由于电力和数据所在频段不一样,互不干扰,所以可以在同一对线缆上同时传输电力和数据。

图1-38 通过数据对供电

通过空闲对供电——模式B(Alternative B)

如图1-39所示,线序4、5连接形成正极,线序7、8连接形成负极,由PSE给PD供电。电力传输用的线序4、5、7、8与数据传输所用的线序1、2、3、6是完全分开的,彼此不会造成干扰。

图1-39 通过空闲对供电

一般来说,标准的PD设备必须同时支持上述两种受电方式,但PSE设备只需支持其中一种即可。

功率限制

由于以太网采用双绞线作为传输介质最远只能达到100m的限制,采用PoE供电技术的IPC与PoE交换机之间的最长距离也只能达到100m。现有一台功率较大的室内网络摄像机,假设其所需的功率是15W,那么接在一台仅支持802.3AF标准的PoE交换机接口下,经过100m双绞线传输后,该台网络摄像机还能否正常工作?

PoE是采用直流电的方式在电缆上进行传输,必然存在压降以及在线路上的功率损耗。不同质量的双绞线其线缆功率损耗不一样。另外,双绞线的长短也会导致其实际功率损耗不一样。一般而言,符合国家质量标准的超五类双绞线,八根线缆中的一根线缆每百米的电阻值小于或等于9.38Ω。符合国家质量标准的六类双绞线,八根线缆中的一根线缆每百米的电阻值小于或等于7.5Ω。再回到之前提出的疑问,经过100m超五类双绞线传输后,在100m超五类线上的功率损耗是1.1W,在802.3AF标准下PD设备即室内网络摄像机还能利用的最大功率是15.4W-1.1W=14.3W。显然不满足该室内网络摄像机工作时所需的功率,即该室内球机无法正常使用。

说明

PoE系统在PSE端输出的电压在44~57V之间,典型为48V,采用的是直流供电方式。

PoE基本配置典型实例

利用交换机给两台IPC供电,要求对IPC2的最大供电功率不能超过12W,如图1-40所示。

图1-40 PoE配置举例

相关配置如下:

配置完成后,IPC能正常工作。

家园网友互动

Q:王晓马 发表于 2015-8-13 16:12

我买了一台支持PoE的网络摄像机,发现还有AC24V/DC12V的电源接口,请问我可以都接上电后,提供供电系统的冗余备份功能么?

A:网语者 发表于 2015-8-13 16:28:17

当然可以的。把市电(比如AC24V或DC12V)连接到IPC后,同时RJ45口的双绞线也在进行PoE供电,此时摄像机不会烧坏掉,假设此时交换机的PoE模块故障不能输出PoE供电,IPC依旧能正常工作。

Q:chinalmwei 发表于 2015-8-13 10:41:25

楼主,PoE供电技术这么好用,为什么我了解到集成商的很多监控项目还是喜欢用UPS集中供电方式,PoE的接受度并不高,使用率不到10%,能分析一下吗?

A:网语者 发表于 2015-8-13 15:38:05

确实是这样的,目前国外PoE的普及程度远高于国内。导致这明显的差异不是技术方面的问题。跟一位集成商闲聊,说如果用PoE,一个点位只需布一根网线就可以了,如果不用PoE,我需要布两根线,线缆耗材和人工都翻倍。目前摄像头价格太透明,我们只能在施工上、辅助器材上赚点,所以我们不太喜欢用PoE,你懂的! Elv4hK9B5fa0POm27QQ23ztuN5PiBMV6R+0FIfOqSxrYdpWembT/URlzrml2MNXh

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