什么是PoE

POE (Power Over Ethernet)指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)Cat.5布線(xiàn)基礎(chǔ)架構(gòu)不作做何改動(dòng)的情況下，在為一些基于IP的終端（如IP電話(huà)機(jī)、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等）傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)，還能為此類(lèi)設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。POE技術(shù)能在確保現(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線(xiàn)安全的同時(shí)保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作，很大限度地降低成本。

POE也被稱(chēng)為基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)(POL, Power over LAN )或有源以太網(wǎng)( Active Ethernet)，有時(shí)也被簡(jiǎn)稱(chēng)為以太網(wǎng)供電，這是利用現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)傳輸電纜的同時(shí)傳送數(shù)據(jù)和電功率的新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并保持了與現(xiàn)存以太網(wǎng)系統(tǒng)和用戶(hù)的兼容性。IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)是基于以太網(wǎng)供電系統(tǒng)POE的新標(biāo)準(zhǔn)，它在IEEE 802.3的基礎(chǔ)上增加了通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)直接供電的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是現(xiàn)有以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，也是率先提出關(guān)于電源分配的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

IEEE在1999年開(kāi)始制定該標(biāo)準(zhǔn)，最早參與的廠商有3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel和National Semiconductor。但是，該標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)一直制約著市場(chǎng)的擴(kuò)大。直到2003年6月，IEEE批準(zhǔn)了802. 3af標(biāo)準(zhǔn)，它明確規(guī)定了遠(yuǎn)程系統(tǒng)中的電力檢測(cè)和控制事項(xiàng)，并對(duì)路由器、交換機(jī)和集線(xiàn)器通過(guò)以太網(wǎng)電纜向IP電話(huà)、安全系統(tǒng)以及無(wú)線(xiàn)LAN接入點(diǎn)等設(shè)備供電的方式進(jìn)行了規(guī)定。IEEE 802.3af的發(fā)展包含了許多公司專(zhuān)家的努力，這也使得該標(biāo)準(zhǔn)可以在各方面得到檢驗(yàn)。

一個(gè)典型的以太網(wǎng)供電系統(tǒng)。在配線(xiàn)柜里保留以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備，用一個(gè)帶電源供電集線(xiàn)器(Midspan HUB)給局域網(wǎng)的雙絞線(xiàn)提供電源。在雙絞線(xiàn)的末端，該電源用來(lái)驅(qū)動(dòng)電話(huà)、無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)、相機(jī)和其他設(shè)備。為避免斷電，可以選用一個(gè)UPS。

POE的系統(tǒng)構(gòu)成及供電特性參數(shù)

一個(gè)完整的POE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備(PSE, Power Sourcing Equipment)和受電端設(shè)備(PD, Power Device)兩部分。PSE設(shè)備是為以太網(wǎng)客戶(hù)端設(shè)備供電的設(shè)備,同時(shí)也是整個(gè)POE以太網(wǎng)供電過(guò)程的管理者。而PD設(shè)備是接受供電的PSE負(fù)載,即POE系統(tǒng)的客戶(hù)端設(shè)備,如IP電話(huà)、網(wǎng)絡(luò)安全攝像機(jī)、AP及掌上電腦( PDA)或移動(dòng)電話(huà)充電器等許多其他以太網(wǎng)設(shè)備（實(shí)際上,任何功率不超過(guò)13W的設(shè)備都可以從RJ45插座獲取相應(yīng)的電力）。兩者基于IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)建立有關(guān)受電端設(shè)備PD的連接情況、設(shè)備類(lèi)型、功耗級(jí)別等方面的信息聯(lián)系,并以此為根據(jù)PSE通過(guò)以太網(wǎng)向PD供電。

POE標(biāo)準(zhǔn)供電系統(tǒng)的主要供電特性參數(shù)為：

1. 電壓在44～57V之間,典型值為48V。

2. 允許電流高達(dá)550mA,啟動(dòng)電流高達(dá)500mA。

3. 典型工作電流為10～350mA,超載檢測(cè)電流為350～500mA。

4. 在空載條件下,需要電流高達(dá)5mA。

5. 為PD設(shè)備提供3.84～12.95W五個(gè)等級(jí)的電功率請(qǐng)求,不超過(guò)高達(dá)13W。

POE供電的工作過(guò)程

當(dāng)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中布置 PSE供電端設(shè)備時(shí),POE以太網(wǎng)供電工作過(guò)程如下所示。

1. 檢測(cè)：一開(kāi)始,PSE設(shè)備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測(cè)到線(xiàn)纜終端的連接為一個(gè)支持IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備。

2. PD端設(shè)備分類(lèi)：當(dāng)檢測(cè)到受電端設(shè)備PD之后,PSE設(shè)備可能會(huì)為PD設(shè)備進(jìn)行分類(lèi),并且評(píng)估此PD設(shè)備所需的功率損耗。

3. 開(kāi)始供電：在一個(gè)可配置時(shí)間(一般小于15μs)的啟動(dòng)期內(nèi),PSE設(shè)備開(kāi)始從低電壓向PD設(shè)備供電,直到提供48V的直流電源。

4. 供電：為PD設(shè)備提供穩(wěn)定可靠48V的直流電,滿(mǎn)足PD設(shè)備不越過(guò) 15.4W的功率消耗。

5. 斷電：若PD設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)上斷開(kāi)時(shí),PSE就會(huì)快速地(一般在300～400ms之內(nèi))停止為PD設(shè)備供電,并重復(fù)檢測(cè)過(guò)程以檢測(cè)線(xiàn)纜的終端是否連接PD設(shè)備。

POE通過(guò)電纜供電的原理

標(biāo)準(zhǔn)的五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)有四對(duì)雙絞線(xiàn),但是在l0M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的兩對(duì)。IEEE80 2.3af允許兩種用法,應(yīng)用空閑腳供電時(shí),4、5腳連接為正極,7、8腳連接為負(fù)極。應(yīng)用數(shù)據(jù)腳供電時(shí),將DC電源加在傳輸變壓器的中點(diǎn),不影響數(shù)據(jù)的傳輸。在這種方式下線(xiàn)對(duì)1、2和線(xiàn)對(duì)3、6可以為任意極性。標(biāo)準(zhǔn)不允許同時(shí)應(yīng)用以上兩種情況。電源提供設(shè)備PSE只能提供一種用法,但是電源應(yīng)用設(shè)備PD必須能夠同時(shí)適應(yīng)兩種情況。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定供電電源通常是48V、13W的。PD設(shè)備提供48V到低電壓的轉(zhuǎn)換是較容易的,但同時(shí)應(yīng)有1500V的絕緣安全電壓。

POE的兩種供電方法

POE標(biāo)準(zhǔn)為使用以太網(wǎng)的傳輸電纜輸送直流電到POE兼容的設(shè)備定義了兩種方法：一種稱(chēng)作“中間跨接法”( Mid -Span ),使用以太網(wǎng)電纜中沒(méi)有被使用的空閑線(xiàn)對(duì)來(lái)傳輸直流電,相應(yīng)的Endpoint PSE支持POE功能的以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、集線(xiàn)器或其他網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備。另一種方法是“末端跨接法”(End-Span),是在傳輸數(shù)據(jù)所用的芯線(xiàn)上同時(shí)傳輸直流電,其輸電采用與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)不同的頻率。Midspan PSE是一個(gè)專(zhuān)門(mén)的電源管理設(shè)備,通常和交換機(jī)放在一起。它對(duì)應(yīng)每個(gè)端口有兩個(gè)RJ45插孔,一個(gè)用短線(xiàn)連接到交換機(jī),另一個(gè)連接遠(yuǎn)端設(shè)備。可以預(yù)見(jiàn),End-Span會(huì)迅速得到推廣,這是由于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)與輸電采用公用線(xiàn)對(duì),因而省去了需要設(shè)置獨(dú)立輸電的專(zhuān)用線(xiàn),這對(duì)于僅有8芯的電纜和相配套的標(biāo)準(zhǔn)RJ-45插座意義特別重大。

發(fā)展：以太網(wǎng)供電芯片廠商PowerDsine將召開(kāi)一個(gè)IEEE會(huì)議，正式提交“大功率以太網(wǎng)供電”標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將支持為筆記本電腦等設(shè)備供電。PowerDsine將提交一份白皮書(shū)，建議把802.3af標(biāo)準(zhǔn)的48v輸入、13w的可用功率極限提高1倍。除筆記本電腦外，新標(biāo)準(zhǔn)還有可能為液晶顯示器和視頻電話(huà)等供電。最近IEEE出了一個(gè)新的802.3AT，其中規(guī)定了POE可以提供更高的功率，超過(guò)了13W，可以達(dá)到50W！