POE——POE供电详解
POE（Power Over Ethernet）
POE (Power Over Ethernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端（如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等）传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。POE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)，有时也被简称为以太网供电，这是利用现存标准以太网传输电缆的同时传送数据和电功率的最新标准规范，并保持了与现存以太网系统和用户的兼容性。
1 POE系统
POE的系统构成：一个完整的POE系统包括供电端设备(PSE, Power Sourcing Equipment)和受电端设备(PD, Powered Device)两部分。
PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备,同时也是整个POE以太网供电过程的管理者。
PD设备是接受供电的PSE负载,即POE系统的客户端设备
PSE和PD都基于IEEE 802.3af标准建立有关受电端设备PD的连接情况、设备类型、功耗级别等方面的信息联系,并以此为根据PSE通过以太网向PD供电。
2 IEEE 802.3af（15.4W）标准
IEEE 802.3af(15.4W)成为了首个PoE供电标准，规定了以太网供电标准，是PoE应用的主流实现标准。
IEEE802.3af PSE最大功率和最大有效功率的计算方法：
最大功率：44V*0.35A=15.4W
最大有效功率：15.4W-0.35A*0.35A*20欧 = 12.95W
3 IEEE 802.3at（25.5W）标准
IEEE802.3at(25.5W)应大功率终端的需求而诞生，在兼容802.3af的基础上，提供更大的供电需求，满足新的需求。它将功率要求高于12.95W 的设备定义为Class 4（该级别在IEEE 802.3af 中有描述，但留作将来使用），可将功率水平扩展到25W 或更高
IEEE802.3at PSE最大功率和最大有效功率的计算方法：
最大功率：50V*0.6A=30W
最大有效功率：30W-0.6A *0.6A *12.5欧 = 25.5W
IEEE802.3at中定义一个新的数据层分级，称为LLDP(Link Layer Discovery Protocol 链路层发现协议)，当PSE与PD之间通信，一旦链路受电时，PSE与PD采用LLPD来确定PD的功率需求，LLDP允许PSE不断重复查询PD，了解PD状态及功率需求，实现功率动态分配，PSE可以不断向PD发布新的功率级别，PD也可以提出放弃功率请求。
| 类别 |
802.3af（PoE） |
802.3at（PoE plus） |
| 分级（Classification） |
0～3 |
0～4 |
| 最大电流 |
350mA |
600mA |
| PSE输出电压 |
44～57V DC（常规48V） |
50～57V DC |
| PSE输出功率 |
<=15.4W |
<=30W |
| PD输入电压 |
36～57V DC |
42.5～57V DC |
| PD最大功率 |
12.95W |
25.5W |
| 线缆要求 |
Unstructured |
CAT-5e or better |
| 供电线缆对 |
2 |
2 |
4 POE工作过程
1. 检测
一开始,PSE设备在端口输出很小的电压,直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE 802.3af标准的受电端设备。PSE会用2.8-10V的探测电压检测电源输出线对之间的直流阻抗与阻容，判断是否为标准的PD设备，IEEE 802.3中标准PD定义：1.直流阻抗在19K~26.5Kohm之间；2.容值不超过150nF。
2. PD端设备分类
当检测到受电端设备PD之后,PSE设备可能会为PD设备进行分类,并且评估此PD设备所需的功率损耗。PSE用15.5V~20.5V的探测电压来检测PD设备的功率级别。
PD通过从线上吸收一个恒定的电流（分级的特征信号）向PSE表明所需的最大功率，PSE测量这个电流确定功率级别，小于100mA且连接时间不超过75ms，避免PD损坏。
| IEEE802.3af PSE和PD设备电量分级 |
|||
| 等级ID |
使用方式 |
PSE输出最低功率 |
PD功率等级 |
| 0 |
默认 |
15.4W |
0.44~12.95W |
| 1 |
可选 |
4.0W |
0.44~3.84W |
| 2 |
可选 |
7.0W |
3.84~6.49W |
| 3 |
可选 |
15.4W |
6.49~12.95W |
| 4 |
保留 |
|
|
3. 开始供电
为PD设备提供稳定可靠48V的直流电,满足PD设备不越过 15.4W的功率消耗。
4. 断电
若PD设备从网络上断开时,PSE就会快速地(一般在300～400ms之内)停止为PD设备供电,并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。
5 POE供电方式
中间跨接法( Mid -Span )使用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电，应用于普通交换机与网络终端设备之间，可以通过网线给网络终端设备供电，Midspan PSE（中跨供电设备）是一个专门的电源管理设备，通常和交换机放在一起。它对应每个端口有两个RJ45插孔，一个用短线连接至交换机，另一个连接远端设备。
末端跨接法(End-Span)是在传输数据所用的芯线上同时传输直流电,其输电采用与以太网数据信号不同的频率。相应的Endpoint PSE（末端供电设备）有支持POE功能的以太网交换机、路由器、集线器或其他网络交换设备。可以预见End-Span会迅速得到推广，这是由于以太网数据与输电采用公用线对，因而省去了需要设置独立输电的专用线，这对于仅有8芯的电缆和相配套的标准RJ-45插座意义特别重大。
