IEEE 802.3bt簡介:
一個PoE (Power over Ethernet) 系統包含了PSE (Power Source Equipment),供電設備;以及PD(Powered Device),受電設備。PoE為PLC (Power Line Communication)的一種,目的是將網路資料與電力整合,在僅需要使用網路線,即可讓受電端正常運作和連網。大大節省佈線上的困擾。
如圖所示:
非PoE設備,IP Phone需要接電線,越多設備需要越多電線
PoE設備,IP Phone不需要接電線,佈線變得簡單
PoE標準可追溯到2003年的IEEE 802.3af,當時PSE最大的輸出功率為15.4W,其作用在VoIP Phone或一些功耗較低的應用上是非常足夠的。但到2021年,越來越多設備需要更高功率的應用,例如影像電話、智慧照明、甚至IPC,為了滿足各大功率需求,目前的IEEE 802.3bt已經能提供到90W輸出。各個標準的功率如下表。
相比於IEEE 802.3af和IEEE 802.3at,IEEE 802.3bt多了幾個新特徵,下面會針對這四點來介紹
- 使用4-Pair傳輸電力
- 支援單PD或支援雙PDs
- Autoclass
- 更低的MPS
IEEE 802.3bt 4-Pair傳輸:
早期標準的PoE為使用網路線送電,定義兩種方法:End-Span或稱mode A與Mid-Span或稱mode B。在10/100M速度下,訊號只用了1, 2, 3 和6這2對絞線,而End-Span即是把電加載在同樣的訊號線上,使訊號與電力走同樣線路;Mid-Span卻是使用到4, 5, 7 和8,另2對絞線,讓電力與訊號是分離的。升級到1G的傳輸後,訊號已經使用4對絞線,所以對End-Span或Mid-Span來說,皆是電力與訊號一起傳送。
無論是End-Span或Mid-Span,傳輸低功率的電力使用2對絞線是足夠的,可若要將IEEE 802.3bt的大功率在同樣的線材上傳送,就會因為電流變大,而必須考量線材的阻抗。為了解決這個問題,就發展4-pair傳輸。簡單的來說2對絞線如果能傳送45W,則4對絞線就可以傳送至90W的電力。
Number of Pairs
2-Pair Topology (End-Span)
4-Pair Topology
IEEE 802.3bt 雙PDs:
一個標準PoE在PSE供電給PD端時,需要先做溝通(Signature),當確定是PD設備且PD是什麼等級後,PSE才會輸出電力給PD。在IEEE 802.3bt中,PSE和PD的Signature有兩種
Single-Signature PD
兩組線對共用一個PD
Dual-Signature PD
兩組線對分別使用各自PD
Single-Signature PD是4對絞線共用一個PD,PD可收到的最大功率,則是看Class所定義好的數值;Dual-Signature PD則為2個2對絞線分別接到1個PD,每一個PD都被分配到相對的Power。
舉例來說,Single-Signature PD,PD設定為Class 4,則PD收到最大功率則是25.5W;而在Dual-Signature PD下,設定PDs為Class 4 & Class 5,則PDs分別會收到最大功率為25.5W和40W。
Classification Table
對Dual-Signature PD的好處是,可以隔離兩組電源給不同設備使用,當然伴隨的缺點是電路成本也會因此提升。
IEEE 802.3bt Autoclass
早期的PSE保留給PD的功率是恆定的,而不管他實際要多少。在IEEE 802.3 bt可以選擇性的採用自動分類,稱為Autoclass。啟用Autoclass後,PD在一上電時會消耗實際最大功率,此行為允許PSE測量PD將消耗的實際功率並相應的作功率分配。
舉例來說,某些工業交換機號稱是支援4 Ports IEEE 802.3bt 90W,但總功率最高為240W (非90W x 4 ports = 360W),這時候啟動Autoclass,當PD其中的2 ports吃掉PSE 80W (共160W)的電,其餘的2 ports可以從PSE得到剩餘240W-160W共80W的電源。沒啟動Autoclass功能,PSE會預設180W給前2 ports,剩餘60W給後2 ports。
IEEE 802.3bt 低MPS (Maintain Power Signature)
在IEEE 802.3af和at 標準上,PD在Standby Mode下,每23% (75ms/325ms)的工作週期會吸收一個10mA的電流,功耗約23%*10mA*57V=131mW。如果再乘上PD的數量,會使Standby Mode下還需要耗費大量電源。
IEEE 802.3bt提供一種較低的MPS,每2.2%(7ms/310ms)的工作週期會吸收一個10mA/20mA的電流,功耗約2.2%*20mA*57V=25mW,因而大量縮小待機時的功耗。