1. Einleitung
PoE wird auch Power over LAN (PoL) oder Active Ethernet genannt, manchmal auch kurz Power over Ethernet.Hierbei handelt es sich um die neueste Standardspezifikation, die vorhandene Standard-Ethernet-Übertragungskabel zur gleichzeitigen Übertragung von Daten und Strom nutzt und die Kompatibilität mit vorhandenen Ethernet-Systemen und -Benutzern gewährleistet.Der IEEE 802.3af-Standard ist ein neuer Standard, der auf dem POE des Power-over-Ethernet-Systems basiert.Es fügt verwandte Standards für die direkte Stromversorgung über Netzwerkkabel auf Basis von IEEE 802.3 hinzu.Es ist eine Erweiterung des bestehenden Ethernet-Standards und der erste internationale Standard für die Stromverteilung.Standard.
IEEE begann 1999 mit der Entwicklung des Standards und die ersten teilnehmenden Anbieter waren 3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel und National Semiconductor.Das Fehlen dieses Standards schränkte jedoch die Expansion des Marktes ein.Bis Juni 2003 genehmigte das IEEE den 802.3af-Standard, der Elemente zur Stromerkennung und -steuerung in entfernten Systemen klar spezifizierte und Router, Switches und Hubs über Ethernet-Kabel mit IP-Telefonen, Sicherheitssystemen und drahtlosen lokalen Netzwerken verband.Die Art der Stromversorgung von Weichen und anderen Geräten ist geregelt.In die Entwicklung von IEEE 802.3af waren viele Experten des Unternehmens eingebunden, wodurch der Standard auch umfassend getestet werden konnte.
Typisches Power-over-Ethernet-System.Platzieren Sie die Ethernet-Switch-Ausrüstung im Verteilerschrank und verwenden Sie einen Mid-Span-Hub mit Power-Hub, um das Twisted-Pair-Kabel des LAN mit Strom zu versorgen.Am Ende des Twisted-Pair-Kabels dient das Netzteil zur Stromversorgung von Telefonen, drahtlosen Zugangspunkten, Kameras und anderen Geräten.Um Stromausfälle zu vermeiden, kann eine USV eingesetzt werden.
2 Prinzip
Das Standard-Netzwerkkabel der Kategorie 5 verfügt über vier Twisted-Pair-Paare, von denen jedoch nur zwei in 10M BASE-T und 100M BASE-T verwendet werden.IEEE80 2.3af ermöglicht zwei Verwendungsmöglichkeiten.Wenn der Leerlaufstift zur Stromversorgung verwendet wird, werden die Stifte 4 und 5 als Pluspol und die Stifte 7 und 8 als Minuspol verbunden.
Wenn der Datenpin zur Stromversorgung verwendet wird, wird die Gleichstromversorgung in der Mitte des Übertragungstransformators hinzugefügt, was keinen Einfluss auf die Datenübertragung hat.Auf diese Weise können Paar 1, 2 und Paar 3, 6 jede beliebige Polarität haben.
Die Norm lässt die gleichzeitige Anwendung der beiden oben genannten Bedingungen nicht zu.Das Energieversorgungsgerät PSE kann nur eine Nutzung bereitstellen, das Energieanwendungsgerät PD muss sich jedoch an beide Situationen gleichzeitig anpassen können.Die Norm schreibt vor, dass die Stromversorgung in der Regel 48 V, 13 W beträgt.Für PD-Geräte ist es relativ einfach, eine Umwandlung von 48 V in Niederspannung bereitzustellen, gleichzeitig sollte sie jedoch über eine Isolationssicherheitsspannung von 1500 V verfügen.
3 Parameter
Ein komplettes POE-System besteht aus zwei Teilen: Stromversorgungsausrüstung (PSE) und Stromversorgungsausrüstung (PD).Das PSE-Gerät ist ein Gerät, das das Ethernet-Client-Gerät mit Strom versorgt und außerdem den gesamten POE-Ethernet-Stromversorgungsprozess verwaltet.Das PD-Gerät ist eine PSE-Last, die Strom aufnimmt, d. Die Leistung darf 13 W nicht überschreiten. Die entsprechende Leistung kann das Gerät über die RJ45-Buchse beziehen.Die beiden basieren auf dem IEEE 802.3af-Standard und stellen eine Verbindung über die PD-Verbindung, den Gerätetyp, den Stromverbrauch und andere Informationen des Stromempfangsgeräts her. Auf dieser Grundlage wird das PD von der PSE über das Ethernet mit Strom versorgt.
Die wichtigsten stromversorgungscharakteristischen Parameter des POE-Standardstromversorgungssystems sind:
1. Die Spannung liegt zwischen 44 V und 57 V, mit einem typischen Wert von 48 V.
2. Der maximal zulässige Strom beträgt 550 mA und der maximale Anlaufstrom beträgt 500 mA.
3. Der typische Arbeitsstrom beträgt 10–350 mA und der Überlasterkennungsstrom beträgt 350–500 mA.
4. Im Leerlauf beträgt der maximal erforderliche Strom 5 mA.
5. Stellen Sie drei Stufen des elektrischen Leistungsbedarfs von 3,84 bis 12,95 W für PD-Geräte bereit, wobei der Höchstwert 13 W nicht überschreitet.(Beachten Sie, dass die PD-Stufen 0 und 4 nicht angezeigt werden und nicht verwendet werden sollten.)
4 Arbeitsprozess
Bei der Anordnung von PSE-Stromversorgungsendgeräten in einem Netzwerk ist der Arbeitsprozess von POE Power over Ethernet unten dargestellt.
1. Erkennung
Zu Beginn gibt das PSE-Gerät eine sehr kleine Spannung am Port aus, bis es erkennt, dass es sich bei dem Anschluss des Kabelterminals um ein stromempfangendes Gerät handelt, das den IEEE 802.3af-Standard unterstützt.
2. PD-Geräteklassifizierung
Wenn der PD des empfangenden Endgeräts erkannt wird, kann das PSE-Gerät das PD-Gerät klassifizieren und den vom PD-Gerät benötigten Leistungsverlust bewerten.
Während der Startphase einer konfigurierbaren Zeit (im Allgemeinen weniger als 15 μs) beginnt das PSE-Gerät, das PD-Gerät von einer niedrigen Spannung aus mit Strom zu versorgen, bis es eine 48-V-Gleichstromversorgung bereitstellt.
4. Stromversorgung
Bietet eine stabile und zuverlässige 48-V-Gleichstromversorgung für PD-Geräte, um den Stromverbrauch von PD-Geräten zu decken, der 15,4 W nicht überschreitet.
5. Ausschalten
Wenn das PD-Gerät vom Netzwerk getrennt wird, stoppt das PSE schnell (normalerweise innerhalb von 300–400 ms) die Stromversorgung des PD-Geräts und wiederholt den Erkennungsprozess, um zu erkennen, ob der Anschluss des Kabels mit dem PD-Gerät verbunden ist.
5 Stromversorgungsmethode
Der PoE-Standard definiert zwei Methoden zur Verwendung von Ethernet-Übertragungskabeln zur Übertragung von Gleichstrom an POE-kompatible Geräte:
1.Mid-Span
Verwenden Sie die ungenutzten ungenutzten Adernpaare im Ethernet-Kabel, um Gleichstrom zu übertragen.Es wird zwischen gewöhnlichen Switches und Netzwerkendgeräten verwendet.Es kann die Netzwerkendgeräte über das Netzwerkkabel mit Strom versorgen.Midspan PSE (Mid-Span Power Supply Equipment) ist ein spezielles Power-Management-Gerät, das normalerweise mit dem Switch zusammengebaut wird.Es verfügt über zwei RJ45-Buchsen für jeden Port, eine ist über ein kurzes Kabel mit dem Switch verbunden und die andere ist mit dem Remote-Gerät verbunden.
Endspan
Der Gleichstrom wird gleichzeitig auf der zur Datenübertragung genutzten Kernleitung übertragen und nutzt für die Übertragung eine andere Frequenz als das Ethernet-Datensignal.Das entsprechende Endpoint-PSE (Terminal-Stromversorgungsgerät) verfügt über einen Ethernet-Switch, Router, Hub oder ein anderes Netzwerk-Switching-Gerät, das die POE-Funktion unterstützt.Es ist absehbar, dass End-Span schnell gefördert wird.Dies liegt daran, dass die Ethernet-Daten- und Stromübertragung über ein gemeinsames Paar erfolgt, wodurch die Einrichtung einer eigenen Leitung für die unabhängige Stromübertragung entfällt.Dies gilt nur für 8-adrige Kabel und die passende Standard-RJ-45-Buchse ist von besonderer Bedeutung.
6 Entwicklung
PowerDsine, ein Hersteller von Power-over-Ethernet-Chips, wird ein IEEE-Treffen abhalten, um offiziell einen „High-Power-Power-over-Ethernet“-Standard vorzulegen, der die Stromversorgung für Laptops und andere Geräte unterstützen wird.PowerDsine wird ein Whitepaper vorlegen, in dem vorgeschlagen wird, dass der 48-V-Eingang des 802.3af-Standards und die verfügbare Leistungsgrenze von 13 W verdoppelt werden sollten.Neben Notebooks könnte der neue Standard auch Flüssigkristalldisplays und Videotelefone mit Strom versorgen.Am 30. Oktober 2009 veröffentlichte IEEE den neuesten 802.3at-Standard, der vorschreibt, dass POE eine höhere Leistung liefern kann, die 13 W übersteigt und 30 W erreichen kann!