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乙太網路供電系統  - Power over Ethernet


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. 傳統遠端網路設備供電方式

所有的電子設備都需要電源才能夠執行工作,當然網路設備也是如此。在網路通訊設備的領域裡,通常一部頭端網路設備(或稱本地設備)可以連接一個以上的遠端網路設備,例如一部四埠的乙太網路交換器(Ethernet Switch)可以同時連接四部的無線網路接取器(wireless Access Point)。這表示這個區域網路需要五個電源才能讓這個區域網路工作,換句話說這五個市電插座是必要存在的設施。有時在比較困難、不方便的位置,例如屋頂、樹上或是圍牆上,要裝設市電插座將會是一件令人頭痛且麻煩的事。 

在現行電力系統中要運作網路設備,至少需要二條線;一條為電力線 (Power cable),另一條是網路線 (Cat.5, Cat.5e, even Cat.6)。既是如此,市電的供應會直接影響遠端網路設備的架設位置, 並可能因此導致網路設備的表現不如預期中的理想;這也表示在現行電力系統中,網路設備的擴充和更換裝設位置會有很大的限制。

. 乙太網路供電系統的優勢 (PoE)
一條網路線可同時傳送電力與網路訊號

  1. 網路設備的佈建更具彈性。
  2. 低建置成本、低營運成本與低維護成本。
  3. 安全保護機制。 IEEE 802.3af / IEEE 802.3at 能提供短路保護、過低電壓保護、過電流保護、等。
  4. 易於安裝,特別在於一些困難特殊的環境,例如屋頂、樹上和公共場所 (機場圖書館和街道的電線桿)
  5. 中央監控。有一些遠端的網路設備需要被伺服器或中央控制器,如 PoE 時鐘、PoE 電子看板、PoE 電子顯示器等 。

三. 乙太網路供電系統(PoE)
乙太網路供電系統,IEEE802.3af 是由供電端(PSE)與受電端(PD)所組成的。受電端經由網路線接受來自供電端的電力,再轉換成合適的電壓提供遠端網路設備所需的電力。乙太網路供電系統與現行電力系統最大的差別在於,乙太網路供電系統可從本地網路設備端(Ethernet Switch),藉由一條網路線傳送電力和網路資料到遠端網路設備(wireless access point, IP camera, Network Attached Storage (NAS),….and so on)。乙太網路供電系統可提供比現行電力系統較低的維護費用,因為遠端網路設備不需要市電插座與電源轉換器(Power Adaptor)。以下是二種典型的連接方式。

四. 兼容於IEEE802.3af 乙太網路供電系統的介紹
A.
   PoE 連接偵測

PSE
會發送偵測訊號,用以偵測PD存在與否,若PD被驗證成功,再來就是進行PD功率偵測(power classification (Class 0 ~ 4)),以定義PD所需要的功率。在通過PD所有的驗證後,PSE會提供48Vdc經由網路線到PD。若是PD非兼容於IEEE 802.3af的情況,PSE會重復PD偵測的程序,此時即表示PD無法通過PSE的驗證。

Table 1 PSE Power Classifications

Class Usage Minimum Power Levels at Output of PSE
0 Default 15.4W
1 Optional 4.0W
2 Optional 7.0W
3 Optional 15.4W
4 Reserved For Future Use Treat as Class 0

 

Table 2 PD Power Classifications

Class Usage Range of Max. Power Used By The PD
0 Default 0.44W ~ 12.95W
1 Optional 0.44W ~ 3.84W
2 Optional 3.84W ~ 6.49W
3 Optional 6.49W ~ 12.95W
4 Not Allowed Reserved For Future Use

B.   隔離式與非隔離式的 PD
1. 隔離式(Isolated) PD
隔離式的PD可提供輸入至輸出1500V 隔離保護。一旦有短路情況發生時,這個隔離保護可有效增強短路保護,不論短路發生源是在於PSEPD之間,或是PD到負載(遠端網路設備)之間。

2. 非隔離式(Non-isolated) PD
非隔離式的PD在短路保護上的表現較隔離式的PD差。一旦有短路情況發生時,很可能會造成PSEPD兩端的傷害,因為非隔離式的PD的一、二次側的地皆與PSE共地。

.  Mid-span & End-point 連接方式
A.
End point 連接方式

 
B. Mid-span連接方式


. IEEE802.3AT - PoE+ 系統
IEEE802.3AT是高功率PoE的解決方案,所以也稱為PoE+。PoE+可支援25.5W的PSE端輸出功率,並且可用四對線提供 48Vdc 到PD端。如果在一個RJ45中使用PoE+二通道四對線的PSE供電方式PSE端可提供高達50W功率。

 

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