1. Giới thiệu
PoE còn được gọi là Cấp nguồn qua mạng LAN (PoL) hoặc Active Ethernet, đôi khi được gọi tắt là Cấp nguồn qua Ethernet.Đây là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn mới nhất sử dụng cáp truyền Ethernet tiêu chuẩn hiện có để truyền dữ liệu và nguồn điện cùng lúc, đồng thời duy trì khả năng tương thích với các hệ thống và người dùng Ethernet hiện có.Chuẩn IEEE 802.3af là chuẩn mới dựa trên POE của hệ thống Power-over-Ethernet.Nó bổ sung các tiêu chuẩn liên quan để cấp nguồn trực tiếp qua cáp mạng trên cơ sở IEEE 802.3.Nó là sự mở rộng của tiêu chuẩn Ethernet hiện có và tiêu chuẩn quốc tế đầu tiên về phân phối điện.tiêu chuẩn.
IEEE bắt đầu phát triển tiêu chuẩn này vào năm 1999 và các nhà cung cấp tham gia sớm nhất là 3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel và National Semiconductor.Tuy nhiên, việc thiếu tiêu chuẩn này đã hạn chế việc mở rộng thị trường.Cho đến tháng 6 năm 2003, IEEE đã phê duyệt tiêu chuẩn 802.3af, trong đó quy định rõ ràng các mục phát hiện và kiểm soát nguồn điện trong các hệ thống từ xa cũng như các bộ định tuyến, bộ chuyển mạch và trung tâm được kết nối với điện thoại IP, hệ thống bảo mật và mạng cục bộ không dây thông qua cáp Ethernet.Phương thức cấp điện cho các điểm và các thiết bị khác được quy định.Sự phát triển của IEEE 802.3af bao gồm nỗ lực của nhiều chuyên gia trong công ty, điều này cũng cho phép tiêu chuẩn này được kiểm tra đầy đủ.
Cấp nguồn điển hình qua hệ thống Ethernet.Đặt thiết bị chuyển mạch Ethernet vào tủ nối dây và sử dụng một hub giữa nhịp có một hub nguồn để cấp nguồn cho cặp xoắn của mạng LAN.Ở cuối cặp xoắn, nguồn điện được sử dụng để cấp nguồn cho điện thoại, điểm truy cập không dây, máy ảnh và các thiết bị khác.Để tránh tình trạng mất điện có thể sử dụng UPS.
2 nguyên tắc
Cáp mạng Loại 5 tiêu chuẩn có bốn cặp xoắn, nhưng chỉ có hai trong số đó được sử dụng trong l0M BASE-T và 100M BASE-T.IEEE80 2.3af cho phép hai cách sử dụng.Khi chân nhàn rỗi được sử dụng để cấp nguồn, chân 4 và 5 được kết nối làm cực dương và chân 7 và 8 được kết nối làm cực âm.
Khi chân dữ liệu được sử dụng để cấp nguồn, nguồn điện DC được thêm vào điểm giữa của máy biến áp truyền tải, điều này không ảnh hưởng đến việc truyền dữ liệu.Bằng cách này, cặp 1, 2 và cặp 3, 6 có thể có cực tính bất kỳ.
Tiêu chuẩn không cho phép áp dụng đồng thời hai điều kiện trên.Thiết bị cấp nguồn PSE chỉ có thể cung cấp một cách sử dụng, nhưng thiết bị cấp nguồn PD phải có khả năng thích ứng với cả hai tình huống cùng một lúc.Tiêu chuẩn quy định nguồn điện thường là 48V, 13W.Thiết bị PD tương đối dễ dàng cung cấp chuyển đổi điện áp 48V sang điện áp thấp, nhưng đồng thời thiết bị này phải có điện áp an toàn cách điện là 1500V.
3 thông số
Một hệ thống POE hoàn chỉnh bao gồm hai phần: thiết bị cấp nguồn (PSE) và thiết bị cấp nguồn (PD).Thiết bị PSE là thiết bị cấp nguồn cho thiết bị Ethernet client, đồng thời là thiết bị quản lý toàn bộ quá trình cấp nguồn POE Ethernet.Thiết bị PD là tải PSE nhận nguồn điện, tức là thiết bị khách của hệ thống POE, chẳng hạn như điện thoại IP, camera an ninh mạng, AP và nhiều thiết bị Ethernet khác, chẳng hạn như PDA hoặc bộ sạc điện thoại di động (trên thực tế, mọi công suất không vượt quá 13W. Thiết bị có thể lấy nguồn điện tương ứng từ ổ cắm RJ45).Cả hai đều dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.3af và thiết lập kết nối thông qua kết nối PD, loại thiết bị, mức tiêu thụ điện năng và các thông tin khác của thiết bị nhận nguồn và trên cơ sở này, PD được PSE cấp nguồn thông qua Ethernet.
Các thông số đặc tính nguồn điện chính của hệ thống nguồn điện tiêu chuẩn POE là:
1. Điện áp nằm trong khoảng từ 44V đến 57V, giá trị điển hình là 48V.
2. Dòng điện tối đa cho phép là 550mA và dòng khởi động tối đa là 500mA.
3. Dòng điện làm việc thông thường là 10-350mA và dòng phát hiện quá tải là 350-500mA.
4. Trong điều kiện không tải, dòng điện yêu cầu tối đa là 5mA.
5. Cung cấp ba mức yêu cầu năng lượng điện là 3,84～12,95W cho thiết bị PD, mức tối đa không vượt quá 13W.(Lưu ý rằng mức PD 0 và 4 không được hiển thị và không nên sử dụng.)
4 quá trình làm việc
Khi bố trí thiết bị đầu cuối cấp nguồn PSE trong mạng, quy trình hoạt động của POE Power over Ethernet được trình bày dưới đây.
1. Phát hiện
Lúc đầu, thiết bị PSE xuất ra một điện áp rất nhỏ tại cổng cho đến khi phát hiện kết nối của đầu cáp là thiết bị nhận điện hỗ trợ chuẩn IEEE 802.3af.
2. Phân loại thiết bị PD
Khi phát hiện PD của thiết bị đầu cuối nhận, thiết bị PSE có thể phân loại thiết bị PD và đánh giá mức tổn thất điện năng mà thiết bị PD yêu cầu.
Trong khoảng thời gian khởi động trong khoảng thời gian có thể định cấu hình (thường dưới 15μs), thiết bị PSE bắt đầu cấp nguồn cho thiết bị PD từ điện áp thấp cho đến khi thiết bị cung cấp nguồn điện DC 48V.
4. Nguồn điện
Cung cấp nguồn DC 48V ổn định và đáng tin cậy cho thiết bị PD nhằm đáp ứng mức tiêu thụ điện năng của thiết bị PD không vượt quá 15,4W.
5. Tắt nguồn
Nếu thiết bị PD bị ngắt kết nối khỏi mạng, PSE sẽ nhanh chóng (thường trong vòng 300-400ms) ngừng cấp nguồn cho thiết bị PD và lặp lại quy trình phát hiện để phát hiện xem đầu cuối của cáp có được kết nối với thiết bị PD hay không.
5 phương pháp cung cấp điện
Tiêu chuẩn PoE xác định hai phương pháp sử dụng cáp truyền Ethernet để truyền nguồn DC đến các thiết bị tương thích POE:
1.Mid-Span
Sử dụng các cặp dây không sử dụng trong cáp Ethernet để truyền nguồn DC.Nó được sử dụng giữa các thiết bị chuyển mạch thông thường và thiết bị đầu cuối mạng.Nó có thể cấp nguồn cho thiết bị đầu cuối mạng thông qua cáp mạng.Midspan PSE (thiết bị cấp nguồn giữa nhịp) là Thiết bị quản lý nguồn điện đặc biệt, thường được lắp cùng với công tắc.Nó có hai giắc RJ45 tương ứng với mỗi cổng, một giắc cắm được kết nối với switch bằng một sợi cáp ngắn và giắc còn lại được kết nối với thiết bị từ xa.
Khoảng cuối
Dòng điện một chiều được truyền đồng thời trên dây lõi dùng để truyền dữ liệu và việc truyền nó sử dụng tần số khác với tín hiệu dữ liệu Ethernet.Endpoint PSE (thiết bị cấp nguồn đầu cuối) tương ứng có bộ chuyển mạch Ethernet, bộ định tuyến, hub hoặc thiết bị chuyển mạch mạng khác hỗ trợ chức năng POE.Có thể thấy trước rằng End-Span sẽ được thăng tiến nhanh chóng.Điều này là do dữ liệu Ethernet và truyền tải điện sử dụng một cặp chung, giúp loại bỏ nhu cầu thiết lập một đường dây chuyên dụng để truyền tải điện độc lập.Điều này chỉ dành cho cáp 8 lõi và ổ cắm RJ- 45 tiêu chuẩn phù hợp đặc biệt quan trọng.
6 phát triển
PowerDsine, một nhà sản xuất chip cấp nguồn qua Ethernet, sẽ tổ chức một cuộc họp của IEEE để chính thức đệ trình tiêu chuẩn “cấp nguồn qua Ethernet”, tiêu chuẩn này sẽ hỗ trợ cấp nguồn cho máy tính xách tay và các thiết bị khác.PowerDsine sẽ gửi một sách trắng, đề xuất rằng nên tăng gấp đôi đầu vào 48v tiêu chuẩn 802.3af và giới hạn công suất khả dụng 13w.Ngoài máy tính xách tay, tiêu chuẩn mới cũng có thể cung cấp năng lượng cho màn hình tinh thể lỏng và điện thoại video.Vào ngày 30 tháng 10 năm 2009, IEEE đã ban hành tiêu chuẩn 802.3at mới nhất, quy định POE có thể cung cấp công suất cao hơn, vượt quá 13W và có thể đạt tới 30W!