什么是標(biāo)準(zhǔn)PoE？

PoE即Power over Ethernet，是一種在以太網(wǎng)線上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和電力的技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)后，網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備只需連接網(wǎng)線即可實(shí)現(xiàn)供電需求，標(biāo)準(zhǔn)PoE又根據(jù)供電標(biāo)準(zhǔn)分為三類：IEEE802.3af，IEEE802.3at和IEEE802.3bt。

為什么需要PoE？

• 低成本：PoE供電方式省去直流供電盒、PVC管、電源線，節(jié)約成本，更簡(jiǎn)單更安全。
• 可靠性：一臺(tái)PoE設(shè)備可以同時(shí)為多個(gè)終端設(shè)備供電，實(shí)現(xiàn)電源集中供電的同時(shí)，還可以進(jìn)行電源備份。
• 連接簡(jiǎn)捷：終端設(shè)備不需外接電源，只需要一根網(wǎng)線。
• 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，使用全球統(tǒng)一的RJ45電源接口，可保證與不同廠商的設(shè)備對(duì)接。

標(biāo)準(zhǔn)PoE設(shè)備類型有哪些？

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(guò)以太網(wǎng)給受電設(shè)備供電的PoE設(shè)備，提供檢測(cè)、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(wú)線AP、IP電話、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。

標(biāo)準(zhǔn)PoE供電模式

按照IEEE標(biāo)準(zhǔn)的定義，PSE設(shè)備分為MidSpan（PoE功能模塊在設(shè)備外）和Endpoint（PoE功能模塊集成到設(shè)備內(nèi)）兩種類型。

而Endpoint類型的PSE設(shè)備依據(jù)使用的供電線對(duì)不同分為Alternative A（1/2和3/6線對(duì)）和Alternative B（4/5和7/8線對(duì)）兩種供電模式。

• Alternative A供電模式通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)供電。PSE通過(guò)1/2和3/6線對(duì)給PD供電，1/2鏈接形成負(fù)極，3/6鏈接形成正極。10BASE-T、100BASE-TX接口使用1/2和3/6線對(duì)傳輸數(shù)據(jù)，1000BASE-T接口使用全部的4對(duì)線對(duì)傳輸數(shù)據(jù)。由于DC直流電和數(shù)據(jù)頻率互不干擾，所以可以在同一對(duì)線同時(shí)傳輸電流和數(shù)據(jù)。

• Alternative B供電模式通過(guò)空閑對(duì)供電。PSE通過(guò)4/5和7/8線對(duì)給PD供電，4/5鏈接形成正極，7/8鏈接形成負(fù)極。

標(biāo)準(zhǔn)PoE協(xié)商流程

PSE設(shè)備上電，PD設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到PSE設(shè)備后，PSE與PD就開(kāi)始進(jìn)行供電協(xié)商：

• 檢測(cè)PD：PSE在端口周期性輸出電流受限的小電壓，用以檢測(cè)PD設(shè)備的存在。如果檢測(cè)到特定阻值的電阻，說(shuō)明線纜終端連接著支持IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)或IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備（電阻值在19kΩ～26.5kΩ的特定電阻，通常的小電壓為2.7V～10.1V，檢測(cè)周期為2秒）。
• 供電能力協(xié)商即PD設(shè)備分類過(guò)程：PSE對(duì)PD進(jìn)行分類，并協(xié)商供電功率。供電能力協(xié)商不僅可以通過(guò)解析PSE與PD發(fā)送的電阻實(shí)現(xiàn)的，還可以通過(guò)鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議LLDP（Link Layer Discovery Protocol）協(xié)議發(fā)現(xiàn)和通告供電能力進(jìn)行協(xié)商。

• 開(kāi)始供電：在啟動(dòng)期內(nèi)(一般小于15μs)，PSE設(shè)備開(kāi)始從低電壓向PD設(shè)備供電，直至提供48V的直流電壓。
• 正常供電：電壓達(dá)到48V之后，PSE為PD設(shè)備提供穩(wěn)定可靠48V的直流電，PD設(shè)備功率消耗不超過(guò)PSE最大輸出功率。
• 斷電：供電過(guò)程中，PSE會(huì)不斷監(jiān)測(cè)PD電流輸入，當(dāng)PD電流消耗下降到最低值以下，或電流激增，例如拔下設(shè)備或遇到PD設(shè)備功率消耗過(guò)載、短路、超過(guò)PSE的供電負(fù)荷等，PSE會(huì)斷開(kāi)電源，并重復(fù)檢測(cè)過(guò)程。

標(biāo)準(zhǔn)PoE供電參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)時(shí)間先后，IEEE分別發(fā)布了802.3af（PoE）、802.3at（PoE+）和802.3bt（PoE++）等PoE標(biāo)準(zhǔn)，后發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)兼容先發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，先發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)不能兼容后發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)。

• 基于802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PoE支持的最大功率為15.4W
• 基于802.3at標(biāo)準(zhǔn)的PoE+支持的最大功率為30W
• 基于802.3bt標(biāo)準(zhǔn)的PoE++支持的最大功率為90W

標(biāo)準(zhǔn)PoE功率分級(jí)

根據(jù)所需的功率，PoE設(shè)備被分為不同的級(jí)別（Class0至Class8，共9個(gè)級(jí)別）：

• 802.3af標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了Class0到Class3，電壓范圍在36V至57V之間，輸出功率達(dá)15.4W。這類設(shè)備被推薦用于傳感器和簡(jiǎn)單攝像頭。
• 802.3at標(biāo)準(zhǔn)（也稱為PoE+）引入了Class4等級(jí)，在同等電壓范圍內(nèi)將輸出功率提高到了30W，但僅兼容PoE+PSE。這類設(shè)備可用于復(fù)雜攝像頭、LCD顯示器和平板電腦。
• 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)（也稱為PoE++）則引入了Class5到Class8等級(jí)，輸出功率在45W到90W之間。這類設(shè)備可以支持筆記本電腦、電視和建筑物中的電氣系統(tǒng)。下圖對(duì)這些功率等級(jí)及其相關(guān)輸入電壓、輸入功率和輸出電壓進(jìn)行了總結(jié)。