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