以太網(wǎng)供電技術(shù)及應(yīng)用問題探究

陳大才

河南省淮濱縣電業(yè)局，河南 信陽 464400

隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展和出現(xiàn)，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供的新的應(yīng)用和服務(wù)也越來越多，如無線局域網(wǎng)技術(shù)、ADSL寬帶接入、Web攝像與檢測(cè)系統(tǒng)等。但這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在具體的應(yīng)用過程中，往往會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，使得用戶不能很好的感受到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為他們帶來的便利。而以太網(wǎng)無論是從功能上，還是從設(shè)計(jì)上都能很好的克服其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不足，因此，也成為現(xiàn)今人們網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最佳選擇之一。

1 以太網(wǎng)

1.1 以太網(wǎng)的涵義

所謂的以太網(wǎng)主要是指通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)五類雙絞線中的兩對(duì)雙絞線，而且能夠?qū)o線AP、IP電話和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等設(shè)備進(jìn)行供電的一種技術(shù)。

1.2 以太網(wǎng)的特點(diǎn)

由于無線AP、IP電話、刷卡機(jī)、便攜式設(shè)備充電器和數(shù)據(jù)采集等終端的供電問題，一直是困擾安裝的一個(gè)重大難題。通常情況下，通信終端的額定功率是在3W到12W之間，所學(xué)要的電壓和功率并不是很大，對(duì)其采用12.95W的電源就可以完成供電的要求。因此，采用以太網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行充電，就可以很好的解決設(shè)備電源系統(tǒng)布線的問題。

1.3 以太網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)IEEE 802.3af相關(guān)的定義，以太網(wǎng)供電系統(tǒng)通常是由用電設(shè)備和供電設(shè)備組成的，其中用電設(shè)備即是使用電源的設(shè)備，而供電設(shè)備則是為設(shè)備提供電源的設(shè)備。因此，端點(diǎn)供電和中點(diǎn)供電是增加用電設(shè)備電源適配器最主要的兩種供電方式。

2 以太網(wǎng)供電技術(shù)分析

以太網(wǎng)供電主要是指在現(xiàn)有的以太網(wǎng)布線基礎(chǔ)構(gòu)架下，不僅能夠?qū)谝蕴W(wǎng)終端設(shè)備的傳輸信號(hào)有所保證，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)在不做任何改動(dòng)的情況下對(duì)設(shè)備提供直流的供電能力。通過前面的敘述我們可以了解到以太網(wǎng)系統(tǒng)主要包括用電設(shè)備和供電設(shè)備，而在具體的使用過程中，供電設(shè)備往往是與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)合在一起的，主要是完成對(duì)用電設(shè)備的信息進(jìn)行檢測(cè)，以及對(duì)供電狀況的檢測(cè)和控制。

通過對(duì)IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，我們可以了解到在對(duì)以太網(wǎng)供電技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要遵循一些參數(shù)，如波動(dòng)范圍應(yīng)控制在44V到57V之間，操作電壓最好是保持在48DC。而供電設(shè)備產(chǎn)生的電流也應(yīng)保持在350mA到4000mA之間，這樣可以保證以太網(wǎng)不會(huì)因?yàn)樽陨淼淖杩苟斐蛇^熱的現(xiàn)象。如果把電纜耗損考慮進(jìn)去，12.95W就是受電端設(shè)備能夠獲得的最大功率。因此，根據(jù)IEEE 802.3af中相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)可供選擇的供電分級(jí)機(jī)制，從而可以方便對(duì)用電設(shè)備消耗功率的管理和控制。

供電設(shè)備作為整個(gè)以太網(wǎng)供電過程的管理者，其具體的供電流程包括如下幾個(gè)方面:

1）檢測(cè)過程

以太網(wǎng)的檢測(cè)過程主要是通過供電設(shè)備對(duì)伏安特性曲線上的兩個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)電阻進(jìn)行計(jì)算，從而對(duì)受電設(shè)備端口的特性進(jìn)行判斷。如果被測(cè)的電壓差大于1V，而且兩個(gè)電壓值是在2.8V到10V之間，供電設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流，或者電壓的強(qiáng)制測(cè)量，直到檢測(cè)出終端連接設(shè)備是否是一個(gè)能夠支持IEEE 802.3af相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的用電設(shè)備。

2）對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行分級(jí)

在完成檢測(cè)后，供電設(shè)備為端口提供一個(gè)15.5V到20.5V之間的電壓，此外，還可以根據(jù)具體的情況對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行分級(jí)，并對(duì)供電設(shè)備所需的功率損耗進(jìn)行評(píng)估。

3）供電

供電過程主要是為用電設(shè)備提供穩(wěn)定的48DC級(jí)的直流電，并且能夠確保用電設(shè)備的功率消耗小于15.4W。

4）斷電

IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定:供電設(shè)備主要是采用DC、AC這兩種方法，來對(duì)用電設(shè)備是否保持連接進(jìn)行判斷。

3 以太網(wǎng)供電技術(shù)應(yīng)用

以太網(wǎng)供電技術(shù)主要是在無線局域網(wǎng)訪問點(diǎn)AP、IP電話，以及小型企業(yè)寬帶接入路由器等中有著比較明顯的優(yōu)勢(shì)。由于數(shù)據(jù)中心都有備用電源，或者是UPS，所以即便是外接設(shè)備電源出現(xiàn)故障，也可以通過以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)供電，可以保證設(shè)備正常的工作。

此外，通過把以太網(wǎng)供電技術(shù)應(yīng)用到具體的供電系統(tǒng)中，不僅可以實(shí)現(xiàn)集中配電，增加冗余性，同時(shí)，對(duì)減少因電源故障而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)故障也是非常有利的。但在網(wǎng)絡(luò)的部署中還應(yīng)考慮如下兩個(gè)問題，即電源功率問題和布線系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)生熱量之間的問題。

值得注意的是，在采用以太網(wǎng)供電技術(shù)時(shí)，電源系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為可供交換機(jī)工作的直流電。由于供電設(shè)備端口都必須要保證能夠提供15.4W的功率，因此，具有供電設(shè)備功能的交換機(jī)需要的功率也會(huì)更多。此外，在布線系統(tǒng)中也可以考慮采用直流電源對(duì)其進(jìn)行供電。這樣不僅可以消除電壓轉(zhuǎn)換部分的發(fā)熱現(xiàn)象，同時(shí)還具備節(jié)約成本的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

總而言之，以太網(wǎng)供電技術(shù)作為革命性的供電技術(shù)，不但解決了對(duì)電源進(jìn)行供電布線的問題，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)僅通過一根網(wǎng)線就可以解決數(shù)據(jù)和電源的傳輸。同時(shí)，這也是這種供電技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到供電系統(tǒng)的主要原因。本文通過對(duì)以太網(wǎng)供電技術(shù)，以及具體的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析，希望可以為以太網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用給予一定的啟示和幫助。

[1]韓景生，孫國強(qiáng).以太網(wǎng)供電技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2005(Z1):493494.

[2]胡志華，郭其一.基于IEEE802.3af的以太網(wǎng)供電技術(shù)(PoE)[J].儀表技術(shù)，2007，4(4):54-56.

[3]DWELLEY D.通過以太網(wǎng)供電擴(kuò)大以太網(wǎng)的應(yīng)用[J].電子設(shè)計(jì)應(yīng)用，2003，1(11):9-11.

[4]Texas Instrument Inc.TPS 2370，IEEE 802.3af power interface switch for Power over Ethernet(PoE)powered devices[M].Dallas Texas:Texas Instrument Inc，2003.

[5]丁丁，黃成軍，沈吳.以太網(wǎng)供電技術(shù)研究[J].自動(dòng)化儀表，2005，26(1):5-8.