PoE（Power over Ethernet)

PoE工作原理

在加電啟動的時候，PSE設備必須首先確定：是否可以連接到任何PD；它們所需的電力；檢測網路中沒有短路。為了做到這一點，PoE標準規定了信號傳輸協定（signalling protocol），以便在引導時間（boot time）內交換必要的資訊確保進行有效的電源管理。

加電啟動或者reset的同時就開始進行特徵檢測（signature detection），見圖4左下角部分。PSE在2.7V~10V的範圍內提供0. 1V /μs的電壓斜坡（voltage ramp）。要實現兩個阻抗測量就要確定是否連接PD。如果檢測到的阻抗位於15kΩ~33kΩ的範圍內，那麼接下來就進入分級（classification）階段；如果檢測到阻抗在這個範圍之外就切斷電源。

下一步是確立PD的電源分級。在這個過程中，PSE將電壓增加到14.5V~20.5V之間。PD將發出一個特徵電流（signature current）用於向PSE標識它的電源級別，然後PSE才可以確立PD所需要的電力。在802.3af標準裡，規定了五種電源級別，見表1。當分級步驟完成之後，PSE將幻象電源電壓升至正常水平，即 48V。這樣，電纜的最大損耗可以這樣計算，在PD上至少37V的電源，電流為350mA，總體的功耗為12.95W。

等級	使用	特徵（signature）	PSE功率	PD功率
0	標準	＜5.0mA	＜＝15.4	0.44W~12.95W
1	可選	10.5mA	＜＝4.0	0.44W~3.84W
2	可選	18.5mA	＜＝7.0	3.84W~6.49W
3	可選	28.0Ma	＜＝15.4	6.49W~12.95W
4	保留	40.0mA	保留	保留

概況來說，總共有三個步驟：檢測、分級和執行分配電源。必須要注意的是對時序要求不同的標準版本定義有所不同，例如，在PoE Plus標準裡，特徵脈衝（signature pulse）最大為30ms，而這些脈衝之間的間隙最大為12ms。[1]

PoE的後續版本IEEE802.3at或者PoE Plus正在處於開發當中。它們向後相容802.3af，並且允許向PD設備傳輸30W的電力。標準強制使用Cat 5e的電纜，而且PSE電壓範圍也從原先的44V~57V提升到50V~57V。最大電流從350mA增加到720mA，電纜的最大工作溫度被設定在45℃。

根據新標準設計的PSE可以與舊的PD設備一起使用。另一方面，新的PD設備當然不會從舊式的PSE上攝取全部30W的電力。系統擴展後，通過延伸分級步驟的動作將使系統中的新設備能夠匹配工作。從圖5可以看出，改進後有兩個用於分級的脈衝。PoE Plus標準協定下的PD設備必須首先將它們自身確立為class 4器件。在另外一個分級脈衝中，它們必須輸出40mA的特徵電流（signature current）。PoE標準協定下的設備將忽略第二個脈衝，這樣就能夠很清晰的區分 PoE設備和PoE Plus設備。

2-Event Classification允許PD識別是否連接到Type1（802.3af/13W）或Type 2（802.3at/30W）供電設備（PSE），反之亦然。2-Event Classfication告知符合IEEE 802.3at的PSE可以安全地把提供給PD的電源從13W增加到30W。使用這種Type2 PSE與Type 2 PD之間的分級協定，可以支援電源的動態協商與分配，從而實現更有效率的系統電源管理。

Reference:
[1]http://www.electronictechnology.com/new/mgad.php?sublnk=article&mcontentid=2700&contentid=NDM1XzE5L2luZGV4Lmh0bWw=
[2]http://www.dallmeier-china.com/news_show.asp?id=53