前言

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

概述

PoE（Power over Ethernet）是指通過網(wǎng)線傳輸電力的一種技術(shù)，借助現(xiàn)有以太網(wǎng)通過網(wǎng)線同時(shí)為IP終端設(shè)備（如：IP電話、AP、IP攝像頭等）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和供電。

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

背景

隨著網(wǎng)絡(luò)中IP電話、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控以及無線以太網(wǎng)設(shè)備的日益廣泛，通過以太網(wǎng)本身提供電力支持的要求也越來越迫切。多數(shù)情況下，終端設(shè)備需要直流供電，而終端設(shè)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(shè)備需要的交直流轉(zhuǎn)換器也難有位置安置。

另外，在很多大型的局域網(wǎng)應(yīng)用中，管理員同時(shí)需要管理多個(gè)終端設(shè)備，這些設(shè)備需要統(tǒng)一的供電和統(tǒng)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(wǎng)供電PoE則正好解決了這個(gè)問題。

發(fā)展歷史

IEEE早在1999年開始制定該標(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)一直制約著市場的擴(kuò)大。

2003年6月，IEEE批準(zhǔn)了802.3af標(biāo)準(zhǔn),該標(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)上增加了通過網(wǎng)線直接供電的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是現(xiàn)有以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，也是第一個(gè)關(guān)于電源分配的國際標(biāo)準(zhǔn)。它明確規(guī)定了遠(yuǎn)程系統(tǒng)中的電力檢測和控制事項(xiàng)，并對(duì)路由器、交換機(jī)和集線器通過以太網(wǎng)電纜向IP電話、安全系統(tǒng)以及無線LAN接入點(diǎn)等設(shè)備供電的方式進(jìn)行了規(guī)定。

工作原理

原理

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

以下是PoE的基本工作原理：

檢測并分類

當(dāng)連接到網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備首次啟動(dòng)時(shí)，PSE會(huì)檢測連接的設(shè)備上是否存在PD。這通常通過在網(wǎng)絡(luò)電纜上的電阻測量來實(shí)現(xiàn)。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(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)，PoE設(shè)備被分為不同的分類（Class），每個(gè)分類代表一定范圍的功率需求。

供電及數(shù)據(jù)傳輸

一旦PD被檢測并分類，PSE會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)電纜的數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)電纜的數(shù)據(jù)線上進(jìn)行疊加傳輸?shù)摹?/p>

同時(shí)，PSE還會(huì)在網(wǎng)絡(luò)電纜的數(shù)據(jù)線上傳輸數(shù)據(jù)。因此，通過單一的網(wǎng)絡(luò)電纜，PD既接收到了電力，也能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

協(xié)商功率

PSE和PD之間進(jìn)行功率協(xié)商，以確保提供的電力在PD所需的范圍內(nèi)。這有助于防止對(duì)設(shè)備的損壞或電力供應(yīng)不足。

斷電檢測

系統(tǒng)定期監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)連接，以檢測是否有設(shè)備斷開連接。如果設(shè)備被拔出或斷電，PSE會(huì)停止供電，以避免電力浪費(fèi)。

組件和設(shè)備

如下圖所示，PoE供電系統(tǒng)包括如下兩個(gè)設(shè)備角色：

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

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

優(yōu)勢和應(yīng)用

優(yōu)勢

通過上述對(duì)于PoE工作原理的介紹，我們可以發(fā)現(xiàn)PoE的特點(diǎn)是用簡單的交換機(jī)設(shè)備同時(shí)為終端設(shè)備供網(wǎng)供電，這種技術(shù)的優(yōu)勢十分明顯。

簡化布線

PoE系統(tǒng)只需要布網(wǎng)線，不需要鋪設(shè)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(tǒng)所需要的時(shí)間跟精力。此外，只需通過網(wǎng)線只需連接PSE跟PD設(shè)備就行。這就降低了PoE技術(shù)實(shí)施的難度。

降低成本

由于PoE技術(shù)的布線和設(shè)備都比較簡單，所以相比其他方案，其設(shè)備成本也會(huì)大大降低。此外，布線簡單，也意味著維護(hù)成本更低。所以PoE技術(shù)是更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方案。

安全環(huán)保

如今低碳環(huán)保的生活理念已經(jīng)深入人心，PoE技術(shù)就是一種更安全、更環(huán)保的方案。首先，更少的設(shè)備能減少電子垃圾的產(chǎn)生。其次，PoE設(shè)備胡電模塊一般都具有功率識(shí)別功能，可以做到電源自適應(yīng)，不會(huì)造成電能浪費(fèi)，達(dá)到有效節(jié)能。最后，PoE無需布強(qiáng)電，施工安全大提升，并且沒有強(qiáng)電干擾，所以十分安全。

應(yīng)用領(lǐng)域

Power over Ethernet（PoE）技術(shù)在許多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，通過在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上傳輸電力和數(shù)據(jù)，為各種設(shè)備提供了方便的供電。以下是一些PoE技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的示例：

IT行業(yè)

在IT行業(yè)，PoE技術(shù)廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如交換機(jī)、路由器和無線接入點(diǎn)。這樣的應(yīng)用使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無需獨(dú)立的電源插座，簡化了設(shè)備的布線和管理。此外，VoIP電話也是IT行業(yè)中PoE的常見應(yīng)用，提高了辦公室通信設(shè)備的靈活性。

安防行業(yè)

安防領(lǐng)域是PoE技術(shù)最為顯著的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)攝像頭和監(jiān)控設(shè)備經(jīng)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(shè)備提供了更穩(wěn)定和可靠的電力供應(yīng)，確保監(jiān)控系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。

醫(yī)療行業(yè)

在醫(yī)療領(lǐng)域，PoE技術(shù)應(yīng)用廣泛，用于供電醫(yī)療設(shè)備和監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。例如，醫(yī)療攝像頭、電子病歷設(shè)備和醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀器等設(shè)備都可以通過PoE獲得穩(wěn)定的電源，方便設(shè)備的布局和管理。此外，PoE的低電壓設(shè)計(jì)也有助于確保醫(yī)療設(shè)備的安全性。

教育行業(yè)

在學(xué)校和大學(xué)中，PoE技術(shù)用于供電安全攝像頭、智能白板和其他教育技術(shù)設(shè)備。這使得學(xué)?？梢愿`活地部署和管理這些設(shè)備，同時(shí)降低了設(shè)備布線的成本和復(fù)雜性。

零售業(yè)

在零售行業(yè)，PoE技術(shù)被廣泛應(yīng)用于供電點(diǎn) of Sale（POS）系統(tǒng)，包括收銀機(jī)和相關(guān)設(shè)備。這樣一來，零售商可以更方便地安裝和維護(hù)收銀設(shè)備，同時(shí)提高了收銀系統(tǒng)的可靠性。

工業(yè)自動(dòng)化

工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域使用PoE技術(shù)來供電各種傳感器、監(jiān)控設(shè)備和控制系統(tǒng)。這簡化了工業(yè)環(huán)境中設(shè)備的布局，減少了電纜的混亂，提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。

PoE標(biāo)準(zhǔn)

PoE 存在著許多標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，有些為廠商的私有標(biāo)準(zhǔn)，有些是IEEE 獲批的業(yè)界通行標(biāo)準(zhǔn)，有些甚至僅僅使用了網(wǎng)線作為介質(zhì)傳輸電力和模擬信號(hào)。

通用 PoE 標(biāo)準(zhǔn)一般有如下三種——

PoE 標(biāo)準(zhǔn)

協(xié)議號(hào)為 IEEE 802.3af，這是原始 PoE 標(biāo)準(zhǔn)。從以太網(wǎng)端口輸出 15.4W 的電力，距離交換機(jī) 100 米的輸出功率為 12.95W。

PoE+ 標(biāo)準(zhǔn)

協(xié)議號(hào)為 IEEE 802.3at，PoE+ 將以太網(wǎng)端口輸出功率翻倍?？商峁?30W 電力輸出，距離交換機(jī) 100 米的輸出功率為 25.5W。

PoE++ 標(biāo)準(zhǔn)

也有人稱之為Ultra PoE、UPoE（Ultra PoE 之縮寫，區(qū)別于Universal PoE 的 UPoE，后者是一個(gè)私有協(xié)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(xiàng) PoE 協(xié)議 IEEE 802.3bt。此標(biāo)準(zhǔn)提供每端口 60W 至 90W 電力輸出。在 60W 標(biāo)準(zhǔn)下，距離交換機(jī) 100M 的輸出功率為 51W。

發(fā)展趨勢

從PoE的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域上看，首先支持更多和更大功率的設(shè)備類型是一個(gè)趨勢，這意味著PoE的輸電功率需要再提升標(biāo)準(zhǔn)。其次，PoE是一種集成性很高的技術(shù)，且是全屋智能方案中的重要組成部分，所以后續(xù)對(duì)于PoE的智能化管理會(huì)有更高要求。此外，安全性也是PoE的重要發(fā)展趨勢。

高功率標(biāo)準(zhǔn)

隨著新興技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，如5G、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和工業(yè)4.0，PoE技術(shù)可能會(huì)適應(yīng)這些新的應(yīng)用場景。更多設(shè)備可能需要通過PoE獲得電力，以實(shí)現(xiàn)更靈活、智能和互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。無論是新設(shè)備的接入還是新技術(shù)的集成，都會(huì)增加對(duì)電力需求，未來PoE標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)進(jìn)一步提高功率水平，以滿足高性能設(shè)備的需求。這可能包括新的PoE+標(biāo)準(zhǔn)或更高功率的4PPoE標(biāo)準(zhǔn)。

智能化管理

隨著智能家居市場的增長，PoE技術(shù)可能會(huì)更廣泛地應(yīng)用于家庭自動(dòng)化設(shè)備，如智能照明、智能門鎖、智能攝像頭等。未來的PoE系統(tǒng)可能更加智能，具備實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理功能。這將使得網(wǎng)絡(luò)管理員能夠更好地了解網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)設(shè)備的電力使用情況，以優(yōu)化電力分配和提高效率。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

本文較為全面的介紹了PoE技術(shù)方方面面，包括基本概念、技術(shù)原理/標(biāo)準(zhǔn)、以及應(yīng)用領(lǐng)域等板塊。希望大家閱后對(duì)PoE技術(shù)有較為清晰的了解。對(duì)于涉及到的具體技術(shù)內(nèi)容，由于不是本文重點(diǎn)，所以未做過多介紹。

正如前言所說，PoE技術(shù)的普及，主要依賴于全屋直流電力系統(tǒng)在室內(nèi)的應(yīng)用。而目前全屋直流已經(jīng)是智能家居、低碳建筑等新室內(nèi)業(yè)態(tài)的重要趨勢，這勢必會(huì)拓展PoE技術(shù)的應(yīng)用空間。傳統(tǒng)PoE技術(shù)限于輸電功率和設(shè)備連接數(shù)、集成度等因素?zé)o法滿足需求，這勢必對(duì)PoE發(fā)展帶來挑戰(zhàn)。

科普：什么是PoE？

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工作原理