前言

上期我們聊到全屋直流這一新的電力系統，它相比傳統交流供電系統具有智能化、集成化和低碳化的重要特性，更符合未來發展趨勢。而要實現全屋直流方案的重要條件之一。就是搭建“直流配電系統”。本期我們要給大家介紹的就是“直流配電系統”中的重要角色——PoE。

概述

PoE（Power over Ethernet）是指通過網線傳輸電力的一種技術，借助現有以太網通過網線同時為IP終端設備（如：IP電話、AP、IP攝像頭等）進行數據傳輸和供電。

PoE又被稱為基于局域網的供電系統(Power over LAN，簡稱PoL)或有源以太網( Active Ethernet)，有時也被簡稱為以太網供電。

背景

隨著網絡中IP電話、網絡視頻監控以及無線以太網設備的日益廣泛，通過以太網本身提供電力支持的要求也越來越迫切。多數情況下，終端設備需要直流供電，而終端設備通常安裝在距離地面比較高的天花板或室外，附近很難有合適的電源插座，即使有插座，終端設備需要的交直流轉換器也難有位置安置。

另外，在很多大型的局域網應用中，管理員同時需要管理多個終端設備，這些設備需要統一的供電和統一的管理，由于供電位置的限制，給供電管理帶來極大的不便，以太網供電PoE則正好解決了這個問題。

發展歷史

IEEE早在1999年開始制定該標準，最早參與的廠商有3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel和National Semiconductor。但是，該標準的缺點一直制約著市場的擴大。

2003年6月，IEEE批準了802.3af標準,該標準是基于以太網供電系統POE的新標準，它在IEEE 802.3的基礎上增加了通過網線直接供電的相關標準，是現有以太網標準的擴展，也是第一個關于電源分配的國際標準。它明確規定了遠程系統中的電力檢測和控制事項，并對路由器、交換機和集線器通過以太網電纜向IP電話、安全系統以及無線LAN接入點等設備供電的方式進行了規定。

工作原理

原理

Power over Ethernet（PoE）的工作原理涉及兩個主要組件：電源設備（Power Sourcing Equipment，PSE）和終端設備（Powered Device，PD）。PSE通常是網絡交換機或注入器，而PD可以是諸如IP攝像頭、VoIP電話或無線接入點等設備。

以下是PoE的基本工作原理：

檢測并分類

當連接到網絡的設備首次啟動時，PSE會檢測連接的設備上是否存在PD。這通常通過在網絡電纜上的電阻測量來實現。PSE通過檢測電纜上的電阻值來確定PD的類型和所需功率。根據IEEE標準，PoE設備被分為不同的分類（Class），每個分類代表一定范圍的功率需求。

供電及數據傳輸

一旦PD被檢測并分類，PSE會通過網絡電纜的數據線上的直流電源，以供給PD所需的電力。通常，這種電力是在網絡電纜的數據線上進行疊加傳輸的。

同時，PSE還會在網絡電纜的數據線上傳輸數據。因此，通過單一的網絡電纜，PD既接收到了電力，也能夠發送和接收數據。

協商功率

PSE和PD之間進行功率協商，以確保提供的電力在PD所需的范圍內。這有助于防止對設備的損壞或電力供應不足。

斷電檢測

系統定期監測網絡連接，以檢測是否有設備斷開連接。如果設備被拔出或斷電，PSE會停止供電，以避免電力浪費。

組件和設備

如下圖所示，PoE供電系統包括如下兩個設備角色：

供電設備PSE（Power-sourcing Equipment）：通過以太網給受電設備供電的PoE設備，提供檢測、分析、智能功率管理等功能，例如：PoE交換機。

受電設備PD（Powered Device）：如無線AP、便攜設備充電器、刷卡機、攝像頭等受電方設備。按照是否符合IEEE標準，PD分為標準PD和非標準PD。

優勢和應用

優勢

通過上述對于PoE工作原理的介紹，我們可以發現PoE的特點是用簡單的交換機設備同時為終端設備供網供電，這種技術的優勢十分明顯。

簡化布線

PoE系統只需要布網線，不需要鋪設電源線，不僅解決了工程電源布線不方便的問題，還省去了部署供電系統所需要的時間跟精力。此外，只需通過網線只需連接PSE跟PD設備就行。這就降低了PoE技術實施的難度。

降低成本

由于PoE技術的布線和設備都比較簡單，所以相比其他方案，其設備成本也會大大降低。此外，布線簡單，也意味著維護成本更低。所以PoE技術是更經濟實惠的方案。

安全環保

如今低碳環保的生活理念已經深入人心，PoE技術就是一種更安全、更環保的方案。首先，更少的設備能減少電子垃圾的產生。其次，PoE設備胡電模塊一般都具有功率識別功能，可以做到電源自適應，不會造成電能浪費，達到有效節能。最后，PoE無需布強電，施工安全大提升，并且沒有強電干擾，所以十分安全。

應用領域

Power over Ethernet（PoE）技術在許多領域都得到了廣泛應用，通過在以太網網絡上傳輸電力和數據，為各種設備提供了方便的供電。以下是一些PoE技術應用領域的示例：

IT行業

在IT行業，PoE技術廣泛應用于網絡設備，如交換機、路由器和無線接入點。這樣的應用使得網絡設備無需獨立的電源插座，簡化了設備的布線和管理。此外，VoIP電話也是IT行業中PoE的常見應用，提高了辦公室通信設備的靈活性。

安防行業

安防領域是PoE技術最為顯著的一個應用領域。網絡攝像頭和監控設備經常使用PoE供電，這消除了攝像頭位置附近的電源線束，提高了部署的靈活性。此外，PoE還為安防設備提供了更穩定和可靠的電力供應，確保監控系統的持續運行。

醫療行業

在醫療領域，PoE技術應用廣泛，用于供電醫療設備和監護系統。例如，醫療攝像頭、電子病歷設備和醫療監護儀器等設備都可以通過PoE獲得穩定的電源，方便設備的布局和管理。此外，PoE的低電壓設計也有助于確保醫療設備的安全性。

教育行業

在學校和大學中，PoE技術用于供電安全攝像頭、智能白板和其他教育技術設備。這使得學校可以更靈活地部署和管理這些設備，同時降低了設備布線的成本和復雜性。

零售業

在零售行業，PoE技術被廣泛應用于供電點 of Sale（POS）系統，包括收銀機和相關設備。這樣一來，零售商可以更方便地安裝和維護收銀設備，同時提高了收銀系統的可靠性。

工業自動化

工業自動化領域使用PoE技術來供電各種傳感器、監控設備和控制系統。這簡化了工業環境中設備的布局，減少了電纜的混亂，提高了系統的可維護性。

PoE標準

PoE 存在著許多標準和協議，有些為廠商的私有標準，有些是IEEE 獲批的業界通行標準，有些甚至僅僅使用了網線作為介質傳輸電力和模擬信號。

通用 PoE 標準一般有如下三種——

PoE 標準

協議號為 IEEE 802.3af，這是原始 PoE 標準。從以太網端口輸出 15.4W 的電力，距離交換機 100 米的輸出功率為 12.95W。

PoE+ 標準

協議號為 IEEE 802.3at，PoE+ 將以太網端口輸出功率翻倍。可提供 30W 電力輸出，距離交換機 100 米的輸出功率為 25.5W。

PoE++ 標準

也有人稱之為Ultra PoE、UPoE（Ultra PoE 之縮寫，區別于Universal PoE 的 UPoE，后者是一個私有協議）或者 4PPoE 。

雖然名字有所不同，但其指代的都是新近獲批的一項 PoE 協議 IEEE 802.3bt。此標準提供每端口 60W 至 90W 電力輸出。在 60W 標準下，距離交換機 100M 的輸出功率為 51W。

發展趨勢

從PoE的技術特點和應用領域上看，首先支持更多和更大功率的設備類型是一個趨勢，這意味著PoE的輸電功率需要再提升標準。其次，PoE是一種集成性很高的技術，且是全屋智能方案中的重要組成部分，所以后續對于PoE的智能化管理會有更高要求。此外，安全性也是PoE的重要發展趨勢。

高功率標準

隨著新興技術的不斷涌現，如5G、物聯網（IoT）和工業4.0，PoE技術可能會適應這些新的應用場景。更多設備可能需要通過PoE獲得電力，以實現更靈活、智能和互聯的網絡環境。無論是新設備的接入還是新技術的集成，都會增加對電力需求，未來PoE標準可能會進一步提高功率水平，以滿足高性能設備的需求。這可能包括新的PoE+標準或更高功率的4PPoE標準。