PoE（以太網(wǎng)供電）是指可以為一些基于IP的終端（如IP電話、無(wú)線局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP、監(jiān)控攝像頭等）傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的技術(shù)。），而無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的以太網(wǎng)布線基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行任何更改，并且還可以為此類設(shè)備提供DC電源。PoE也稱為局域網(wǎng)供電（PoL）或有源以太網(wǎng)，有時(shí)簡(jiǎn)稱為以太網(wǎng)供電，這是一種通過(guò)使用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)傳輸電纜同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和電力的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并保持與現(xiàn)有以太網(wǎng)系統(tǒng)的兼容性。早在20世紀(jì)90年代，3Com、PowerD和Cisco等美國(guó)設(shè)備制造商就已經(jīng)初步提出了PoE的想法。

2000年，思科提出了自己的思科以太網(wǎng)供電預(yù)標(biāo)準(zhǔn)。2003年6月，IEEE批準(zhǔn)了IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)，解決了各廠商設(shè)備的兼容性問(wèn)題。2009年10月，IEEE 802.3at批準(zhǔn)了PoE的第二個(gè)協(xié)議，該標(biāo)準(zhǔn)中的PoE技術(shù)被通俗地稱為PoE+技術(shù)。除了完全兼容IEEE802.3af之外，它還支持更多的Type-2電源。2018年，IEEE Std 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)了新的PoE技術(shù)。基于PoE和PoE+的便捷命名規(guī)則，第三代PoE技術(shù)簡(jiǎn)稱為PoE++技術(shù)。

PoE供電技術(shù)已應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安防監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸、無(wú)線通信、弱電工程、照明系統(tǒng)等生活的諸多方面。完整的PoE系統(tǒng)包括電源設(shè)備（PSE）和電源設(shè)備（PD）。

PoE供電原理

根據(jù)IEEE802.3af、IEEE 802.3at和IEEE802.3bt的標(biāo)準(zhǔn)，供電設(shè)備必須在一定時(shí)間內(nèi)完成對(duì)終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的檢測(cè)和分類，然后決定是否向其供電以及輸出多少功率。這項(xiàng)規(guī)定為不兼容的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供保護(hù)，防止其被48V電源損壞。因此，供電設(shè)備的主要功能是檢測(cè)兼容設(shè)備（PD）是否連接到系統(tǒng)或與系統(tǒng)斷開(kāi)連接，并對(duì)接收設(shè)備的電源進(jìn)行分類，以向電源提供相應(yīng)的電源或切斷電源。

PoE供電原理主要有以下六個(gè)階段:

（1）檢測(cè)階段:PSE檢測(cè)PD是否存在。PSE通過(guò)檢測(cè)電源輸出線對(duì)之間的阻容值來(lái)判斷是否存在局部放電。只有當(dāng)檢測(cè)到局部放電時(shí)，PSE才會(huì)進(jìn)行下一步操作。受電設(shè)備一般選用24.9K的電阻。

（2）功耗確定階段:PSE確定PD功耗。PSE通過(guò)檢測(cè)電源的輸出電流來(lái)確定局部放電的功率水平。默認(rèn)情況下，PSE將功率接收設(shè)備定義為0級(jí)，提供15.4W輸出功率。IEEE802.3af的PD分類:0級(jí)設(shè)備功率為0~12.95W，1級(jí)設(shè)備功率為0~3.84W，2級(jí)設(shè)備功率為3.85~6.49W，3級(jí)設(shè)備功率為6.5~12.95W。

（3）開(kāi)始供電階段:PSE向PD提供穩(wěn)定的電源。當(dāng)檢測(cè)到端口下載器屬于合法PD設(shè)備，并且PSE完成該P(yáng)D的分類時(shí)，PSE開(kāi)始向該設(shè)備供電并輸出48V的電壓。

（4）供電階段:實(shí)時(shí)監(jiān)控和電源管理。供電期間，PSE還應(yīng)監(jiān)控每個(gè)端口的電源，并提供欠壓和過(guò)流保護(hù)。并確認(rèn)功率接收設(shè)備不超過(guò)15.4W的功率要求

（5）斷電階段:PSE檢測(cè)PD是否斷開(kāi)，PSE將通過(guò)特定的檢測(cè)方法判斷PD是否斷開(kāi)。

（6）檢測(cè)階段:PD斷開(kāi)，PSE將關(guān)閉端口的輸出電壓，端口的狀態(tài)將返回到信號(hào)檢測(cè)階段。

無(wú)源電源和限制

無(wú)源電源：PoE供電時(shí)，由于PD不能持續(xù)消耗350mA電流或12.95W功率，因此允許在短時(shí)間內(nèi)具有400mA浪涌電流。當(dāng)旁路電容器充電時(shí)，端口電壓上升以進(jìn)入電源模式，這使得電路的其余部分運(yùn)行并在同類產(chǎn)品的功耗限制內(nèi)汲取功率。電流必須主動(dòng)限制為最小電流（400mA至450 Ma），被動(dòng)限制為350mA至400 Ma的閾值。端口電流不得超過(guò)，如果超過(guò)（50毫秒至75毫秒），端口將被關(guān)閉。在啟動(dòng)和供電模式下使用這些限制。雖然IEEE標(biāo)準(zhǔn)要求啟動(dòng)時(shí)的最大電流為，但實(shí)際上等于。

電源容量限制：主動(dòng)限流嚴(yán)格控制端口電源，以避免某些故障導(dǎo)致的嚴(yán)重事故，并允許PSE用低價(jià)MOSFET控制端口。由于PSE經(jīng)常執(zhí)行限流，PD必須對(duì)其旁路電容充電或在上電50毫秒后限制電流。PSE可以選擇更嚴(yán)格的閾值來(lái)控制1級(jí)和2級(jí)PD。PD應(yīng)保持至少10mA的電流和26.25kΩ或更低的交流阻抗，以避免斷開(kāi)。恒溫器等功率敏感型應(yīng)用可以通過(guò)脈沖調(diào)制將MPS電流保持在10mA，并將脈沖間隔保持在75毫秒至250毫秒之間以降低功耗。PD還必須具有一個(gè)電阻小于26.25 kω的共模阻抗，與一個(gè)大于50nF的電容并聯(lián)。通常，PD的旁路和負(fù)載將形成遠(yuǎn)低于26.25 kω的阻抗。局部放電設(shè)備很容易提供從48V到低壓的轉(zhuǎn)換，但同時(shí)它應(yīng)該具有1500V的絕緣安全電壓。

電源標(biāo)準(zhǔn)

PoE標(biāo)準(zhǔn)：PoE標(biāo)準(zhǔn)采用2003年發(fā)布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3af，解決了各廠商設(shè)備的兼容性問(wèn)題。標(biāo)準(zhǔn)要求PSE能達(dá)到15.4W的輸出功率，到達(dá)受電設(shè)備的功率為12.95W..

IEEE802.3af允許兩種線序供電方法:第一種方法是在4-5和7-8對(duì)上傳輸電源，4-5被指定為正極，7-8為負(fù)極；第二種方法是用任意極性在1-2和3-6對(duì)線上傳輸電力。

PoE+標(biāo)準(zhǔn)版：PoE+標(biāo)準(zhǔn)采用2009年發(fā)布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3at，與IEEE802.3af完全兼容，支持更多電源，使以太網(wǎng)電源的廣泛應(yīng)用成為可能。標(biāo)準(zhǔn)要求PSE能達(dá)到30W輸出功率，到達(dá)受電設(shè)備的功率為25.5W

PoE++標(biāo)準(zhǔn)版：PoE++標(biāo)準(zhǔn)使用2018年最新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3bt。因?yàn)镻oE+和PoE++標(biāo)準(zhǔn)的功率已經(jīng)不能滿足當(dāng)前較高功率PD的供電要求，為了滿足當(dāng)前較高功率PD的供電要求。因此該標(biāo)準(zhǔn)引入了兩個(gè)要求:

（1）PSE要求達(dá)到60W的輸出功率，到達(dá)受電設(shè)備的功率為51~60W。

（2）PSE要求達(dá)到90W輸出功率，到達(dá)受電設(shè)備的功率為71~90W。

兩對(duì)電源標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)IEEEStd 802.3af標(biāo)準(zhǔn)，DC電壓U在44 ~ 57V之間。以典型值為例，取U為48V，典型工作電流為10~350mA，PSE終端典型輸出功率為15.4W

在PoE系統(tǒng)中，由于供電線路是兩對(duì)雙絞線，線路的單向總電阻由兩個(gè)單線電阻并聯(lián)組成。因此，如果單向電阻為10ω，則線路的允許DC電阻為20ω，PoE系統(tǒng)的供電范圍可達(dá):20ω/9.5ω×100m = 210.52m..其中，電纜采用標(biāo)準(zhǔn)CAT5E電纜，其DC電阻值≤9.5ω/100m。因此，在傳輸速率不高的情況下，PoE供電線路的長(zhǎng)度可以設(shè)置在0 ~ 200 m的范圍內(nèi)。

在PoE+系統(tǒng)中，電源線與PoE中的電源線相同。同樣，根據(jù)6.25ω的總電阻，線路的允許DC電阻值約為12.5ω，因此通過(guò)計(jì)算PoE系統(tǒng)的供電范圍可達(dá)131.58m。因此，當(dāng)傳輸速率不高時(shí)，PoE供電線路的長(zhǎng)度可以設(shè)置在0 ~ 130 m的范圍內(nèi)。同時(shí)，IEEE Std 802.3af中PSE電源的輸出電壓范圍為44 ~ 57V，IEEE Std 802.3at中的輸出電壓范圍為50 ~ 57V。在此規(guī)定范圍內(nèi)，如果輸出電壓適當(dāng)增加，線路的容許電阻也會(huì)增加。此時(shí)，如果負(fù)載不變，供電線路的允許長(zhǎng)度也可以相應(yīng)增加。此外，線路的熱損失也會(huì)增加。為了避免這種情況，必須綜合考慮輸出功率和線路功率損耗之間的平衡。

四對(duì)電源標(biāo)準(zhǔn)

與PoE和PoE+系統(tǒng)不同的是，在IEEE Std 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)中，PoE++系統(tǒng)使用四對(duì)雙絞線供電，該標(biāo)準(zhǔn)有兩種類型:Type3和Type4。Type3規(guī)定電源典型輸出功率為60W，電源最小輸出電壓U為52V，典型負(fù)載最大功率為51W。理論上，最大線路DC電阻值為6.63ω，對(duì)應(yīng)的DC電流值為1.962A

類型4規(guī)定電源PSE的典型輸出功率為90W，電源的最小輸出電壓U為52V，通過(guò)計(jì)算典型負(fù)載的最大功率為71.3W，最大線路DC電阻值為4.74ω，對(duì)應(yīng)的DC電流值為2.74A在PoE++系統(tǒng)中，系統(tǒng)的供電線路是四對(duì)雙絞線，這與兩對(duì)雙絞線的情況不同。此時(shí)，單向總電阻由四個(gè)單線電阻并聯(lián)組成。

如果計(jì)算3.3ω和3.1ω的單向總電阻，則單線的DC電阻約為13ω和12ω，通過(guò)計(jì)算可以得出PoE++系統(tǒng)的供電范圍可達(dá)136.84m。其中，電纜采用標(biāo)準(zhǔn)CAT5E電纜，其規(guī)定的DC電阻≤9.5ω/100m。因此，在傳輸速率不高的情況下，可以將PoE++供電線路的長(zhǎng)度設(shè)置在0 ~ 126 m的范圍內(nèi)。

優(yōu)勢(shì)

①簡(jiǎn)單方便。PoE只需要安裝和支持一根電纜，簡(jiǎn)單且節(jié)省空間，設(shè)備可以隨意移動(dòng)。

（2）節(jié)約成本。許多帶電設(shè)備（如視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)）需要安裝在使用交流電源的地方。PoE不需要電源和安裝電源所花費(fèi)的時(shí)間，這不僅節(jié)省了金錢和時(shí)間，還減少了電源線的材料成本和人工布線成本。

（3）實(shí)時(shí)監(jiān)控。與數(shù)據(jù)傳輸一樣，PoE可以使用簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）來(lái)監(jiān)督和控制設(shè)備。

④安全性。PoE供電終端設(shè)備將只向需要供電的設(shè)備供電。只有當(dāng)需要供電的設(shè)備連接時(shí)，以太網(wǎng)電纜上才會(huì)有電壓，從而消除了線路漏電的風(fēng)險(xiǎn)。

⑤集中供電。單臺(tái)UPS可在停電時(shí)為所有相關(guān)設(shè)備供電。

⑹兼容性。用戶可以在網(wǎng)絡(luò)上自動(dòng)安全地混合原始設(shè)備和PoE設(shè)備，并且這些設(shè)備可以與現(xiàn)有的以太網(wǎng)電纜共存。

劣勢(shì)

（1）非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的安全隱患。目前市場(chǎng)上有非標(biāo)準(zhǔn)的PoE供電設(shè)備和受電設(shè)備。它們的供電電壓只有48V/24V/12V等。

（2）傳輸距離有限。PoE交換機(jī)的最大傳輸距離主要取決于數(shù)據(jù)傳輸距離。當(dāng)傳輸距離超過(guò)100米時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)延遲和數(shù)據(jù)包丟失。在實(shí)際施工過(guò)程中，傳輸距離盡量不要超過(guò)100米。

③“不穩(wěn)定”。在實(shí)際建設(shè)和應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生PoE交換機(jī)無(wú)法供電或電源不穩(wěn)定的情況，而標(biāo)準(zhǔn)的PoE電源一直穩(wěn)定安全。大多數(shù)情況是由于非標(biāo)準(zhǔn)PoE交換機(jī)或電線的質(zhì)量差，或者方案本身的設(shè)計(jì)不合理。

（4）風(fēng)險(xiǎn)過(guò)于集中。PoE交換機(jī)將同時(shí)為多個(gè)前端設(shè)備供電。交換機(jī)的PoE供電模塊出現(xiàn)任何故障都會(huì)導(dǎo)致所有攝像機(jī)出現(xiàn)故障，風(fēng)險(xiǎn)過(guò)于集中。

電源技術(shù)參數(shù)：PoE、PoE+和PoE++電源的技術(shù)參數(shù)如下表所示。用戶可以根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況使用相應(yīng)的供電技術(shù)為PD供電。

PoE中常用的三種傳輸模式：目前，PoE交換機(jī)通過(guò)三種PoE供電模式為受電終端設(shè)備提供傳輸兼容的直流電:模式A（端跨終端橋接法）、模式B（中跨中間橋接法）和4對(duì)。

模式a：即端跨法。在這種模式下，PoE交換機(jī)通過(guò)導(dǎo)線1、2、3和6向接收終端設(shè)備供電，并傳輸數(shù)據(jù)，其中導(dǎo)線1和2為正極，導(dǎo)線3和6為負(fù)極。

模式b：即中跨法。在這種模式下，PoE交換機(jī)通過(guò)電線4、5、7和8向接收端設(shè)備供電。當(dāng)應(yīng)用于10BASE-T和100BASE-T以太網(wǎng)時(shí)，導(dǎo)線4、5、7和8僅傳輸功率，而不傳輸數(shù)據(jù)，因此這四條線路也稱為空閑線路。4和5用作正極，7和8用作負(fù)極。

四對(duì)：PoE供電模式在該模式下，PoE開(kāi)關(guān)將通過(guò)所有電線向接收終端設(shè)備供電，其中1、2、4和5為正極，3、6、7和8為負(fù)極。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：PoE技術(shù)可以為IP電話、無(wú)線AP、視頻電話、門禁、POS機(jī)、樓宇控制器和傳感器、數(shù)字標(biāo)牌等終端設(shè)備供電。

安全監(jiān)控：視頻監(jiān)控系統(tǒng)目前，國(guó)內(nèi)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)完全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)，并且所有的攝像機(jī)都是數(shù)字設(shè)備。PoE電源的應(yīng)用大大降低了設(shè)計(jì)人員和施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

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數(shù)據(jù)傳輸：PoE技術(shù)可以傳輸未壓縮的高清視頻（高達(dá)4K）、音頻、電源、家庭網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)、USB和其他控制信號(hào)（如RS232和IR），并在普通網(wǎng)絡(luò)電纜上提供100瓦的功率。使用的連接器是以太網(wǎng)中使用的RJ45模塊化設(shè)備，不需要特定的電纜或?qū)Ｓ羞B接器。HDBaseT的傳輸距離可長(zhǎng)達(dá)100米，實(shí)現(xiàn)了視頻、音頻、網(wǎng)絡(luò)、控制和電源的一體化傳輸。

無(wú)線通信：PoE是無(wú)線局域網(wǎng)的熱門補(bǔ)充技術(shù)之一。在建設(shè)大規(guī)模WLAN時(shí)，PoE的優(yōu)勢(shì)非常明顯，在大規(guī)模場(chǎng)所建設(shè)WLAN是一種非常常見(jiàn)的設(shè)計(jì)。例如，普渡大學(xué)建立了一個(gè)擁有1，100多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)的WLAN，可以為140多棟建筑和40，000名學(xué)生提供無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。支持PoE的設(shè)備為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)供電，每個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)平均節(jié)省350至1000美元。

弱電工程：大量電纜，如電源線、網(wǎng)線、控制線等。，在弱電工程的施工過(guò)程中經(jīng)常需要鋪設(shè)。此外，還需要為設(shè)備購(gòu)買專用電源。使用PoE供電技術(shù)不僅節(jié)省了購(gòu)買電纜和電源的成本，還節(jié)省了鋪設(shè)電纜和安裝電源的人工成本。

照明系統(tǒng)：近年來(lái)，PoE在LED照明領(lǐng)域蓬勃發(fā)展。美國(guó)的NULEDS公司、創(chuàng)新照明公司、思科公司和歐洲的皇家飛利浦公司都生產(chǎn)了相應(yīng)的PoE產(chǎn)品。例如，荷蘭皇家飛利浦公司將PoE技術(shù)與LED智能照明相結(jié)合，推出了全球首個(gè)PoE智能辦公照明互聯(lián)系統(tǒng)。通過(guò)使用現(xiàn)有的以太網(wǎng)布局，每個(gè)照明設(shè)備都具有照明和信息收集功能，為物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的發(fā)展鋪平了道路。