每个工程师都应了解的有关IEEE 802.3bt PoE的知识_重庆弱电安装|机房网络|安防弱电工程商|源永祺科技公司

[摘要] 以太网供电（PoE）是IEEE 802.3af和802.3at标准定义的一种联网功能。PoE使以太网电缆可以通过现有数据连接同时向网络设备供电和传输数据。IEEE 802.3bt标准已于2018年9月27日获得IEEE-SA标准委员会的批准，可通过以太网链路传输更多电力。在这里，我们讨论为何这很重要，以及工程师如何利用这一潜力。

　　文/安森美半导体产品行销经理 Riley Beck

　　以太网供电（PoE）是IEEE 802.3af和802.3at标准定义的一种联网功能。PoE使以太网电缆可以通过现有数据连接同时向网络设备供电和传输数据。IEEE 802.3bt标准已于2018年9月27日获得IEEE-SA标准委员会的批准，可通过以太网链路传输更多电力。在这里，我们讨论为何这很重要，以及工程师如何利用这一潜力。

　　无线网络架构随时可用，为何我们仍在使用有线连接？好吧，无线联接很方便；但建筑物和家庭中已有数百万英里的有线CAT5e电缆，因此有线连接仍在使用中，而且有线比无线（企业网络如大学通常都是有线的）更难被黑客入侵或拦截，且长的有线电缆成本很低。如果您有一幢由砖、石头和金属构成的建筑物，那么在许多情况下都能获得良好的无线信号（5G具有更好的室内覆盖范围，但完全部署还需时日）。如果要接入以太网电缆信号，则必须切入。此外，无线更容易受到其他信号和无线电波的破坏，而有线电缆通常被屏蔽并提供“即插即用”体验，并且具有更好的服务质量（QoS）。

　　802.3bt系统架构

　　系统结构使用电源设备（PSE），一种可通过以太网电缆为受电设备（PD）供电的电源控制器。 IEEE 802.3bt标准指出：“PD是消耗功率或请求功率的设备部分，参与PD检测算法。能够成为PD的设备可能具有从备用电源汲取功率的能力。需要从电源接口（PI）供电的PD可能同时从备用电源供电。”典型的PD是一种设备，如IP电话、无线接入点、安防摄像机等，从以太网电缆接收电力。电源接口（PI）是PSE或PD与传输介质之间的机械和电气接口。这是在IEEE802.3bt标准的“PD PI当前定义”第1.4.324节中定义的。

　　以前的PoE标准仅使用以太网电缆中八根导线中的四根来传输直流电流，IEEE工作组选择对802.3bt使用所有八根导线。IEEE Std 802.3bt-2018修正案2指出：“此修正案使用结构化布线工厂中的所有四对电线，增加了功率传输，从而为终端设备提供了更大的功率。该修正案还降低了终端设备的待机功耗，并增加了一种机制来更好地管理可用功率预算。”

　　IEEE标准委员会的目标是增加从电源设备（PSE）到受电设备（PD）的电量。提供给PD的这些额定功率水平高达71.3 W（90W来自PSE），同时大大降低了PD睡眠时所需的待机功耗。

　　自动分类特性

　　IEEE 802.3bt标准的第145.8.8.2节对称为“自动分类”的物理层分类进行了可选扩展。启用此功能后，PSE会确定所连接的PD设备消耗的实际最大功率。自动分类（Autoclass）仅针对单特征（single signature）PD定义（有关单特征定义，请参阅下一节）。

　　当PSE实施Autoclass时，在POWER_ON且同时pd_autoclass为TRUE时测量PAutoclass。请参阅本文标题为“一个802.2bt最坏情况的示例”的部分，显示发送给PD的功率未达到所需满功率的情况。如果启用自动分类功能，则可以纠正这种情况。有关更多详细信息，请参见Embedded Computing Design刊登的文章“通过自动分类优化PoE输出功率”。

　　单特征 / 双特征

　　IEEE 802.3bt提供两种新的PD拓扑，分别称为单特征和双特征。单特征PD在两个线对之间具有相同的分类、维持功率特征（MPS）和检测特征。双特征PD在两个线对之间具有独立不同的特征。802.3bt标准通过新添加的连接检查（Connection Check）使区分功能能来识别单特征或双特征PD连接之间的差异。

　　双特征PD将需要两个并行的PD接口，因为在此拓扑中需要两个不同的线对集。每个PSE的电力在每个PD接口之后汇集。这是个成本更高的方案。设计人员可能会选择成本低一半的单特征方案。考虑具有双重特征的监视摄像机，其中一个线对与摄像机相连，另一个线对与加热器或云台 / 变焦电机相连。

　　对于来自PSE的每个数据对，PD端通常也需要一个变压器（对于GB以太网，请参见图1，其中Vpd,B可能是10 / 100Base-T），一个有源桥式整流器，一个802.3bt PD接口控制器和一个DC - DC转换器。肖特基二极管、电阻器和电容器也可理解为PD附加组件的可能部分。