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关于以太网络供电系统(PoE)标准(IEEE 802.3af/at/bt 标准)简介

浏览:31817  来源:通信人在线  日期:2023-10-15

基于以太网的供电系统(PoE)可实现在同一连接器中以太网数据与电功率一道传送,从而省去了专用的电源传输线和电源插座的安装。它最早是由IEEE 802.3工作组推出的,也即它用于基于CSMA/CD媒体访问控制方法的局域网。PoE标准,经历了不断的技术性能改进,因此发布了多个802.3标准族。具体情况如下:

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一、IEEE 802.3af标准

IEEE 802.3af 标准是IEEE标准委员会批准的第一个关于通信网络供电系统标准,发布于2003612日。其标准名称很长,全称为:

IEEE Std 802.3af-2003IEEE 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信息技术标准-电信与信息之间交换系统-局域网和城域网-规范要求-3部分:CSMA/CD访问方法和物理层规范-数据终端设备(DTE)通过媒体相关接口(MDI)供电。

由于此标准规范的是以太网供电(PoEPower over Ethernet)技术,可实现在同一连接器中以太网数据与电功率一道传送,从而省去了专用的PTL和电源插座的安装,这对于不便于安装输电线路和电源插座的用电设备和系统尤其重要。由于采用此标准供电技术具有供电方便、省去了输电线路和电源插座的安装费用、增加了系统运行的鲁棒性和可靠性等诸多优点,为IEEE 802.3af 标准供电技术在局域网和用户接入网中得以迅速普及创造了极为有利的条件。

IEEE 802.3af  标准对于电源功率检测和馈送线路、输送电压与电流参数、末端跨接法(end-span)和中间跨接法(mid-span)两种供电设备及RJ-45连接器安排等都提出了明确的要求,并详细地说明了其电源的技术性能和经济特点。

通常情况下,为了确保通信的可靠性要求其每套网络设备需要安装一套不间断供电系统(UPS),或是另外配备一套单独的交流供电网络作为电力备份,这无疑为通信系统建设增加了可观的费用。另外,许多网络设备为了理想操作的需要,都可能要求将其安放在与众不同的特殊位置。例如,为了达到一定的无线电覆盖率,无线接入设备(AP)通常要安置在天花板的镶嵌板上,在这个地方很难找到一个合适的交流电输出接口。IEEE 802.3af标准制订的规范成功地消除传统电源接口以及安装这些接口所需要的人力、物力上的开销,实现以太网标准电缆供电,即可通过数据线将电功率送入受电设备而省去单独的输电线路。用电设备(PD)可以是有线以太网的网元设备(节点工作站、中继器、网桥或交换机等)、无线以太网的接入点设备(AP),也可以是IP电话和安全网络摄像机等,但每个PD设备的耗电都必须在供电设备(PSE)允许的范围之内;输电线路(PTL)采用有线以太网使用的电缆中的冗余芯线对或采用传输数据的线对,即和数据一起传输电功率。IEEE 802.3af 标准规范的PoE系统的优越性可概括为如下表1-1的七个方面。

1-1PoE系统的优越性

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综上所述,PoE供电技术的优越性是显著的,这也是其技术迅速得到推广应用的重要原因。但是,由于PoE供电技术研究制定过程并开始执行的时间相对较短,难免有些地方还需进一步完善。下表1-2列出了802.3af-2003标准的4点不足之处。

1-2802.3af-2003标准中的不足

二、IEEE 802.3at标准

为了克服上述缺点,IEEE20099月又发布了802.3at标准,称为PoE+,即增强的PoE,其标准名称为:

IEEE 802.3at-2009IEEE 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信息技术标准-电信与信息之间交换系统-局域网和城域网-规范要求-3部分:CSMA/CD访问方法和物理层规范-增强型数据终端设备(DTE)通过媒体相关接口(MDI)供电。

 IEEE 802.3at,它将功率要求高于12.95W的设备定义为Class 4,可将功率水平扩展到25W或更高。IEEE 802.3at802.3af相比,802.3at可输出2倍以上的电力,每个端口的输出功率可在30W以上,就标准而言,两者在功率、分级上有不同的定义。在IEEE802.3at规定,受电设备PD可以最大到29.95WPSE将为其提供30W以上的直流电源。PDClass4分级的电流响应,告诉PSE是否能够为其提供802.3at规定的较高功率。

我国通信行业标准YD/T 2720《数据终端设备供电技术要求》参照了IEEE 802.3at标准,并整合了IEEE 802.3af标准,结合我国网络的具体情况,规定了DTE通过以太网链路提供电能或者获得电能(PoE+)的技术要求。

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三、IEEE 802.3bt标准

为了提高其更高的供电功率,IEEE20189月又发布了802.3bt标准,称为PoE++,或4线对PoE4PPoE),其标准名称为:

IEEE 802.3bt-2018IEEE Standard for Ethernet Amendment 2: Physical Layer and Management Parameters for Power over Ethernet over 4 pairs》,即IEEE以太网标准修订版2:通过4线对的PoE的物理层与管理参数。

通过对IEEE Std 802.3-2018的这一修订版,最大受电设备(PD)的可用功率得到了提高(可达71W),它利用了指定结构布线方案的所有四线对。这代表了PoE标准功能的重大变化。将协商过程中交换的功率分类信息扩展为有意义的功率管理能力。这些增强解决了PoE的更高功耗和更高效的标准化功耗问题。

IEEE 802.3bt将供电设备(PSE)的最大功率提升三倍,从30 W扩展至90 W,并将用电设备(PD)的功率水平提升至71.3 WIEEE 802.3bt将支持的等级数量从4个增加到8个,IEEE 802.3bt标准提供了许多新特性和新功能,例如支持高效的4线对功率传输,以及支持2.5 Gbps5 Gbps10 Gbps PoE工作的通道定义等。若要详细了解IEEE 802.3bt-2018标准具体内容的请查阅下附件3。下表3汇列了IEEE 802.3afIEEE 802.3atIEEE 802.3bt三者简单的参数比较。

3IEEE 802.3afIEEE 802.3atIEEE 802.3bt三者简单的参数比较

附件 3IEEE 802.3bt-2018IEEE Standard for Ethernet Amendment 2: Physical Layer and Management Parameters for Power over Ethernet over 4 pairs

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附录
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