可靠和易用的 LTPoE++ 标准将 PoE 功率扩展至 90W

凌力尔特公司
高级设计工程师
Heath Stewart

以太网供电或称 PoE 是一种日益流行的方法，可通过现有以太网电缆同时供电和传送数据，因此应用可不受必须靠近 AC 电源的限制。随着 PoE 解决方案的增多，应用对功率的需求也增加了。

新的专有标准 LTPoE++™ 将 PoE 和 PoE+ 规范的受电设备 (PD) 释放功率扩展至 90W，从而满足了对功率日益增加的需求。与其他功率扩展解决方案相比，LTPoE++ 还极大地降低了供电设备 (PSE) 和受电设备的工程复杂性。即插即用带来的简单性以及安全、可靠的供电是 LTPoE++ 的标志。该标准的各种功能使以太网供电应用的范围扩大了几个数量级，从而可实现各类全新的 PD ，例如消耗大量功率的微微蜂窝、基站或用于 PTZ (左右-上下-变焦) 摄像机的加热器。

PoE 的历史

PoE 是一种标准协议，用来通过铜缆以太网数据线发送 DC 功率。管理 802.3 以太网数据标准的 IEEE 小组于 2003 年增加了 PoE 功能。最初的 PoE 规范称为 802.3af，允许 48V DC 电源提供最高 13W 功率。尽管这一初始规范广受欢迎，但是 13W 的上限限制了应用的数量。2009 年，IEEE 发布了称为 802.3at 或 PoE+ 的新标准，提高了电压和电流要求，以提供 25.5W 功率。

该 IEEE 标准还定义了 PoE 术语，如图 1 所示。向网络供电的设备称为供电设备 (PSE)，而从网络吸取功率的设备称为受电设备 (PD)。 PSE 有两种类型：同时发送数据和供电的端点 (一般是网络交换机或路由器)；以及注入功率并让数据通过的中跨。中跨一般用来给现有非 PoE 网络增加 PoE 功能。典型的 PD 应用是 IP 电话、无线接入点、保安摄像机、毫微微蜂窝、微微蜂窝和基站。

 

图 1：典型的 PoE 系统

IEEE PoE+ 规范规定了与 802.3af PSE 和 PD 的后向兼容性。PoE+ 规范定义了 Type 1 PSE 和 PD ，以将提供最高 13W 功率的 PSE 和 PD 包括进来。Type 2 PSE 和 PD 最高提供 25.5W 功率。

LTPoE++ 的演变

25.5W IEEE PoE+ 规范尚未最终确定，因为显而易见，对超过 25.5W 释放功率有巨大和日益增长的需求。为了满足这种需求，LTPoE++ 规范向 LTPoE++ PD 可靠地分配高达 90W 的释放功率。

LTPoE++ 规范可靠地扩展了现有 IEEE PoE 协议的检测和分类功能。LTPoE++ 与现有 Type 1 及 Type 2 PD 后向兼容并可互操作。凌力尔特的 LTPoE++ 与其他专有功率扩展解决方案不同，LTPoE++ 在 PSE 和 PD 之间提供相互识别。LTPoE++ PSE 可以区分 LTPoE++ PD 和所有其他类型的 IEEE 兼容 PD ，从而允许 LTPoE++ PSE 保持与现有设备的兼容性和互操作性。

LTPoE++ PSE 和 PD 可无缝地与 IEEE 802.3at Type 1 及 Type 2 设备互操作。Type 1 PSE 一般在包括 802.3af 功能，功率等于或低于 13W。Type 2 PSE 将传统 PoE 扩展至 25.5W。以下各点援引自表 1：

1、Type 1 PSE 将以最高 13W 的功率为所有 Type 1、Type 2 和 LTPoE++ PD 供电。

2、Type 2 PSE 将以最高 13W 的功率为 Type 1 PD 供电，并向 Type 2 和 LTPoE++ PD 提供 25.5W 功率。

3、LTPoE++ PD 即使在连接到传统的 Type 1 和 Type 2 PSE 时，也能加电运行，但功能受限。

4、LTPoE++ PSE 可与 Type 1 及 Type 2 PD 互操作。在向 LTPoE++ PD 供电时，可一直达到 LTPoE++ PSE 的设计极限。当识别出一个 LTPoE++ PD 时，如果PSE 的功率额定值满足或超过所请求的 PD 功率，那么将向该 PD 供电。例如，一个 45W 的 LTPoE++ PSE 可以为 35W 和 45W 的 PD 供电。


IEEE 兼容 PD 的检测

LTPoE++ 的物理检测和分类方法简单并可后向兼容扩展现有方案。其他功率扩展协议违反了 IEEE 规范，如图 2 所示，而且有向已知非兼容 NIC 加电的风险。违反 IEEE 规定的检测电阻规范的任何大功率分配方案都有损坏和损毁非 PoE 以太网设备的风险。

图 2：IEEE 802.3at 特征电阻范围

以下规则界定了能实现最高安全性和互操作性的检测方法。

优先规则 1：不接通不应该接通的东西

优先规则 2：接通应该接通的东西

凌力尔特的 PSE 运用 4 点检测方法极其可靠地提供检测方案。利用强制电流和强制电压测量方法来检查特征电阻，可最大限度地减少错误的阳性检测。

LTPoE++ 的优势

标准的 PoE PSE 采用 4 对可用以太网电缆中的两对进行供电。有些电源扩展拓扑结构在一根电缆上使用 2 个 PSE 和 2 个 PD 以提供 2 x 25.5W 功率。图中示出了这种"双 Type 2"拓扑结构。这种方法的主要问题是组件数增加了一倍，因此 PSE 和 PD 的成本也增加了一倍。此外，可靠的设计在 PD 端需要两个 DC/DC 转换器 (每个 PD 一个) 其中每个 DC/DC 转换器都是相对复杂的反激式或正向隔离式电源。