基于以太網的供電系統(PoE)可實現在同一連接器中以太網數據與電功率一道傳送,從而省去了專用的電源傳輸線和電源插座的安裝。它最早是由IEEE 802.3工作組推出的,也即它用于基于CSMA/CD媒體訪問控制方法的局域網。PoE標準,經歷了不斷的技術性能改進,因此發布了多個802.3標準族。具體情況如下:
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一、IEEE 802.3af標準
IEEE 802.3af 標準是IEEE標準委員會批準的第一個關于通信網絡供電系統標準,發布于2003年6月12日。其標準名稱很長,全稱為:
IEEE Std 802.3af-2003《IEEE Standard for Information technology- Telecommunications and information exchange between systems- Local and metropolitan area networks- Specific requirements- Part 3: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications - Data Terminal Equipment (DTE) Power Via Media Dependent Interface (MDI)》,即:IEEE信息技術標準-電信與信息之間交換系統-局域網和城域網-規范要求-第3部分:CSMA/CD訪問方法和物理層規范-數據終端設備(DTE)通過媒體相關接口(MDI)供電。
由于此標準規范的是以太網供電(PoE,Power over Ethernet)技術,可實現在同一連接器中以太網數據與電功率一道傳送,從而省去了專用的PTL和電源插座的安裝,這對于不便于安裝輸電線路和電源插座的用電設備和系統尤其重要。由于采用此標準供電技術具有供電方便、省去了輸電線路和電源插座的安裝費用、增加了系統運行的魯棒性和可靠性等諸多優點,為IEEE 802.3af 標準供電技術在局域網和用戶接入網中得以迅速普及創造了極為有利的條件。
IEEE 802.3af 標準對于電源功率檢測和饋送線路、輸送電壓與電流參數、末端跨接法(end-span)和中間跨接法(mid-span)兩種供電設備及RJ-45連接器安排等都提出了明確的要求,并詳細地說明了其電源的技術性能和經濟特點。
通常情況下,為了確保通信的可靠性要求其每套網絡設備需要安裝一套不間斷供電系統(UPS),或是另外配備一套單獨的交流供電網絡作為電力備份,這無疑為通信系統建設增加了可觀的費用。另外,許多網絡設備為了理想操作的需要,都可能要求將其安放在與眾不同的特殊位置。例如,為了達到一定的無線電覆蓋率,無線接入設備(AP)通常要安置在天花板的鑲嵌板上,在這個地方很難找到一個合適的交流電輸出接口。IEEE 802.3af標準制訂的規范成功地消除傳統電源接口以及安裝這些接口所需要的人力、物力上的開銷,實現以太網標準電纜供電,即可通過數據線將電功率送入受電設備而省去單獨的輸電線路。用電設備(PD)可以是有線以太網的網元設備(節點工作站、中繼器、網橋或交換機等)、無線以太網的接入點設備(AP),也可以是IP電話和安全網絡攝像機等,但每個PD設備的耗電都必須在供電設備(PSE)允許的范圍之內;輸電線路(PTL)采用有線以太網使用的電纜中的冗余芯線對或采用傳輸數據的線對,即和數據一起傳輸電功率。IEEE 802.3af 標準規范的PoE系統的優越性可概括為如下表1-1的七個方面。
表 1-1:PoE系統的優越性
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綜上所述,PoE供電技術的優越性是顯著的,這也是其技術迅速得到推廣應用的重要原因。但是,由于PoE供電技術研究制定過程并開始執行的時間相對較短,難免有些地方還需進一步完善。下表1-2列出了802.3af-2003標準的4點不足之處。
表 1-2:802.3af-2003標準中的不足
二、IEEE 802.3at標準
為了克服上述缺點,IEEE在2009年9月又發布了802.3at標準,稱為PoE+,即增強的PoE,其標準名稱為:
IEEE 802.3at-2009《IEEE Standard for Information technology-- Local and metropolitan area networks-- Specific requirements-- Part 3: CSMA/CD Access Method and Physical Layer Specifications Amendment 3: Data Terminal Equipment (DTE) Power via the Media Dependent Interface (MDI) Enhancements》,即:IEEE信息技術標準-電信與信息之間交換系統-局域網和城域網-規范要求-第3部分:CSMA/CD訪問方法和物理層規范-增強型數據終端設備(DTE)通過媒體相關接口(MDI)供電。
IEEE 802.3at,它將功率要求高于12.95W的設備定義為Class 4,可將功率水平擴展到25W或更高。IEEE 802.3at與802.3af相比,802.3at可輸出2倍以上的電力,每個端口的輸出功率可在30W以上,就標準而言,兩者在功率、分級上有不同的定義。在IEEE802.3at規定,受電設備PD可以最大到29.95W,PSE將為其提供30W以上的直流電源。PD以Class4分級的電流響應,告訴PSE是否能夠為其提供802.3at規定的較高功率。
我國通信行業標準YD/T 2720《數據終端設備供電技術要求》參照了IEEE 802.3at標準,并整合了IEEE 802.3af標準,結合我國網絡的具體情況,規定了DTE通過以太網鏈路提供電能或者獲得電能(PoE+)的技術要求。
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三、IEEE 802.3bt標準
為了提高其更高的供電功率,IEEE在2018年9月又發布了802.3bt標準,稱為PoE++,或4線對PoE(4PPoE),其標準名稱為:
IEEE 802.3bt-2018《IEEE Standard for Ethernet Amendment 2: Physical Layer and Management Parameters for Power over Ethernet over 4 pairs》,即IEEE以太網標準修訂版2:通過4線對的PoE的物理層與管理參數。
通過對IEEE Std 802.3-2018的這一修訂版,最大受電設備(PD)的可用功率得到了提高(可達71W),它利用了指定結構布線方案的所有四線對。這代表了PoE標準功能的重大變化。將協商過程中交換的功率分類信息擴展為有意義的功率管理能力。這些增強解決了PoE的更高功耗和更高效的標準化功耗問題。
IEEE 802.3bt將供電設備(PSE)的最大功率提升三倍,從30 W擴展至90 W,并將用電設備(PD)的功率水平提升至71.3 W。IEEE 802.3bt將支持的等級數量從4個增加到8個,IEEE 802.3bt標準提供了許多新特性和新功能,例如支持高效的4線對功率傳輸,以及支持2.5 Gbps、5 Gbps和10 Gbps PoE工作的通道定義等。若要詳細了解IEEE 802.3bt-2018標準具體內容的請查閱下附件3。下表3匯列了IEEE 802.3af、IEEE 802.3at和IEEE 802.3bt三者簡單的參數比較。
表 3:IEEE 802.3af、IEEE 802.3at和IEEE 802.3bt三者簡單的參數比較
附件 3:IEEE 802.3bt-2018《IEEE Standard for Ethernet Amendment 2: Physical Layer and Management Parameters for Power over Ethernet over 4 pairs》
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