What is the advantage of a PoE device?
乙太網路供電 (PoE) 配置常見於 VoIP 電話、網路攝影機、銷售時點情報系統、照明控制器、工業設備、掛鐘、實體安全設備和控制器等應用,這些應用需要最大限度地減少電纜數量同時提供電源。PoE 在這些應用中很常見,因為它將數據線和電源線合二為一,從而無需兩種電纜。
What is an example of a PoE device?
受電設備 (PD),例如網路攝影機,必須從供電設備 (PSE) 接收電力才能運作。網路攝影機還必須擷取影格並將數據發送到電腦進行處理。PoE 配置有兩種:PD 連接到端點 PSE 或中跨 PSE。ODM/OEM 硬體製造商 Premio Inc. 的 RCO-3000/6000 堅固型嵌入式電腦可用作中跨 PSE;Premio 還生產一款 10.1 吋平板電腦,可用作 PD。
Are there any standards for PoE devices?
IEEE 開發了透過乙太網路電纜傳輸電力的技術 – 這些技術稱為「標準」,有兩種:「選項 A」和「選項 B」。當使用 10Base-T 和 100Base-TX 電纜時,典型 CAT-5 電纜中的四個數據/訊號對中只使用了兩個,而 1000BaseT 則使用所有四個對。選項 A 和選項 B 都使用終端 PSE。唯一的區別是選項 B 的電源透過未使用的雙絞線提供,以形成 LAN 介面,而數據訊號有自己的一組雙絞線。未使用的線對終止於 RJ45 的針腳 4、5 和 7、8。另一方面,選項 A 與數據雙絞線共享電源。這些線對終止於 RJ45 的線對 1、2 和 3、6。
How does a midspan PSE work?
另一種配置是中跨 PSE。中跨選項 B 包含一個中跨 PSE,用於透過未使用的雙絞線提供電源。唯一的區別是中跨 PSE 位於交換機和 PD 之間,以提供乙太網路連接到網際網路,但交換機不向 PD 提供電源。相反,中跨 PSE 完成這項工作。這種方法也稱為內聯 PSE,常見的應用是當交換機無法向 PD 提供足夠的電源時。
同一設備完全可以同時運作選項 A 和選項 B PoE,其中一個作為另一個的備份,以提供無縫故障轉移。這種安排也可能導致訊號不相容的問題。為了協助實現這種電源彈性,PD 必須能夠承受高達 57V 的電壓,並且能夠應對 LAN 介面上的極性反轉(例如,MDI/MDI-X 場景)。
What kind of switches supports PoE?
有兩種交換器可以提供 PoE:一種是「每埠保證」,另一種是「總功率預算」運作。保證每個埠特定瓦數的交換器表示您可以確定無論插入多少 Class 3 或 Class 0 設備,交換器都能為其供電。
具有總功率預算的交換器只能為其能提供的 PoE 設備供電。例如,總預算為 30 瓦的 4 埠交換器可以為四個 Class 2 攝影機供電(4 x 設備 x 7.5 瓦 = 30 瓦),而 RCO-3000-4P 甚至可以為更多設備供電,它包含一個可選的 120 瓦 AC/DC 電源適配器。
為主機板和已安裝組件分配約 30 瓦,可在不考慮工作溫度和因工作溫度導致的電源降額的情況下,提供約 90 瓦的總功率預算。這足以為四個 Class 3 設備供電(4 個設備 x 15.4 瓦 = 61.6 瓦)。此外,這還為系統留下了 28.4 瓦的餘裕。
由於 Premio 的 RCO-3000-4P 包含一個可選的 60 瓦 AC/DC 電源適配器,它可以為主機板和組件預留相同的 30 瓦,總功率預算為 30 瓦。這足以為一個 Class 4 設備(1 個設備 x 15.4 瓦 = 15.4 瓦)或四個 Class 2 設備(4 個設備 x 7.5 瓦 = 30 瓦)供電。
The 802.3af/at IEEE standards
IEEE 802.3af 標準採用大約 48VDC 和高達 350mA 的電流,因此從 PSE 啟動的功率不超過 15.4 瓦。傳輸到 PD 的功率不超過 12.95 瓦,並由類別 3、5、5e 和 6 電纜支援。目前有兩個主流的 PoE IEEE 標準:802.3af 和 802.3at。本文稍後還會介紹一個即將推出的新標準 (802.3bt)。這些 IEEE 標準提供了一種為 PD 供電以及與 LAN 介面通訊的方法,從 LAN 交換機(端點 PSE)或內聯替代方案(中跨 PSE)接收電源。
如今,PoE 平板電腦或電動雲台攝影機需要的功率超過 12.95 瓦。2005 年 9 月,IEEE 發布了 802.3at,該標準允許更高的 PoE 通訊標準。802.3at 標準也向後相容於舊有的低功耗 PD。
在不因連接器和電纜束過熱而造成電氣損壞,以及訊號干擾問題之前,24AWG 線材可承受的電流有一個限制。這意味著可能需要使用多對線來傳輸電力。目前,802.3at 標準將可傳輸電力的線對數量限制為兩對。
The 802.3bt IEEE standard
隨著技術和需要更多電力的設備不斷增加,IEEE 正在制定 802.3bt 標準。802.3bt 標準的主要目標是符合 ISO/IEC 60950 的超低電壓安全要求。這表示每個埠的功率不能超過 100 瓦。
數據可以透過四對或兩對雙絞線傳輸。這些線對透過 1、2、3 和 6 號線終止連接,但也可以透過 4、5、6 和 7 號線傳輸,類似於 802.3 af/at。
802.3bt 標準的 PSE 會識別 PD 類型並設定功率。兩種架構都可支援,因為它允許 PoE 為更多應用供電。在可能的情況下,雙簽章 PD 允許負載與兩對 PSE 協同工作。對於配備雙簽章 PD 的監控攝影機,一對可以連接到攝影機,另一對可以連接到加熱器或雲台機制。802.3bt 標準還引入了第 5-8 類(參見上圖)。
依據現行的 802.3at 標準,埠需要至少 10mA 的電源訊號,且工作週期為 20% 才能保持啟用狀態(例如,平均功耗/浪費為 2 mA)。在典型的 50 V 電壓下,這相當於 100 mW;當乘以埠數時,會導致大量的電力浪費。
802.3bt 標準透過將工作週期降低到 1.875% 來改進這個參數,這樣保持埠活動的功耗不到 10 mW。這比現有解決方案好十倍。802.3bt 標準還具有自動分類功能,允許 PSE 確定連接的 PD 實際消耗的最大功率。實施自動分類的 PSE 會在定義的時間段內測量 PD 的功耗。在此期間,PD 會消耗其所需的全部最大功率。PSE 可以根據自動分類期間消耗的功率加上一個裕度來設定最大功率輸出。通常,電纜上會有一些耗散,因此 PSE 的功率在 PD 輸入端不可用。
802.3bt 標準也使用擴展功率。通常在 PoE 應用中,由於 PSE 和 PD 之間的距離,會出現功率損耗和電纜電阻。擴展功率背後的概念遵循這種方法: 如果 PSE 提供 90 瓦的輸出,PD 應該只預期 71 瓦,然後在 PD 部署距離 PSE 100 公尺的情況下,有 19 瓦會「儲存」用於電纜上的耗散。如果 PSE 和 PD 距離很近,耗散應該會更少。
擴展功率功能允許 PD(或 PSE)根據電纜的實際總電阻使用最大可用功率。一旦 PD 測量了電纜電阻,它就可以計算電纜上損耗的功率,並要求 PD 然後使用的最壞情況儲備。最壞的情況是,功率儲備與當前標準相同,但也可以低得多。此功能目前由 HDBaseT 聯盟創建的 HDBaseT 供電 (PoH) 標準支援,該標準也與 PoE 向後相容,並將最大可傳輸功率擴展到 95 瓦。
此外,如果 PSE 能夠為 PD 供電,則 802.3bt 標準向後相容。