POE:傳輸數據信号并供電的技術-中文百科頻道

簡介

無論是買一台最簡單的以太網交換機還是一套無線AP路由器，附件中都會包括一個方頭方腦、傻大黑粗的AC變壓電器（俗稱電源），使用起來有諸多不便。有沒有可能讓網線既用于傳輸信号，又供電呢？

我們的生活中就有類似的例子，比如我們家用普通固定電話，不需要額外電源，即使家裡停電能撥打電話，因為電話線不僅可以傳輸話音信号，也負責給電話機供電（智能電話由于功率加大，有時也需要額外的電源）。由此PoE（Power over Ethernet，以太網供電）技術應運而生。

以太網供電（Power over Ethernet，簡稱PoE）也稱為PoE供電，是一種可以在以太網路中透過雙絞線來傳輸電力與資料到裝置上的技術。以太網供電技術的出發點是讓IP電話、WLAN接入點、網絡攝像頭等小型網絡設備，可以直接從以太網線（4對雙絞線中空閑的2對來傳輸）獲得電力，無需單獨鋪設電力線，以簡化系統布線，降低網絡基礎設施的建設成本。

PoE的典型組網如右圖所示。

poe[有源以太網(Power Over Ethernet)]

使用POE需要留意以下三點：

• 如上圖所示，不是所有的以太網交換機都支持PoE供電功能，供電模塊内置或外置，一般價格比普通交換貴一些。

• 要求終端也支持PoE受電功能。

• 通過網線供電，功率本身是有一定限制的，留意查看不同設備的使用說明和功率要求。

一個典型的以太網供電系統。在配線櫃裡保留以太網交換機設備，用一個帶電源供電集線器(Midspan HUB)給局域網的雙絞線提供電源。在雙絞線的末端，該電源用來驅動電話、無線接入點、相機和其他設備。為避免斷電，可以選用一個UPS。

标準

為了規範和促進PoE應用的發展，2003年6月，IEEE 802.3工作組制定了IEEE 802.3af标準，作為以太網标準的延伸，對網絡供電的電源、傳輸和接收都做了細緻的規定。

2009年10月，IEEE 802.3at标準應大功率終端的需求而誕生，在兼容802.3af标準的基礎上，提供更大的供電需求，滿足新的需求。

原理

标準的五類網線有四對雙絞線，但是在10M BASE-T和100M BASE-T中隻用到其中的兩對。IEEE802.3af允許兩種用法，應用空閑腳供電時,4、5腳連接為正極,7、8腳連接為負極。

應用數據腳供電時，将DC電源加在傳輸變壓器的中點，不影響數據的傳輸。在這種方式下線對1、2和線對3、6可以為任意極性。

标準不允許同時應用以上兩種情況。電源提供設備PSE隻能提供一種用法，但是電源應用設備PD必須能夠同時适應兩種情況。該标準規定供電電源通常是48V、13W的。PD設備提供48V到低電壓的轉換是較容易的，但同時應有1500V的絕緣安全電壓。

參數

一個完整的POE系統包括供電端設備(PSE, Power Sourcing Equipment)和受電端設備(PD, Powered Device)兩部分。PSE設備是為以太網客戶端設備供電的設備，同時也是整個POE以太網供電過程的管理者。而PD設備是接受供電的PSE負載，即POE系統的客戶端設備，如IP電話、網絡安全攝像機、AP及掌上電腦( PDA)或移動電話充電器等許多其他以太網設備（實際上，任何功率不超過13W的設備都可以從RJ45插座獲取相應的電力）。兩者基于IEEE 802.3af标準建立有關受電端設備PD的連接情況、設備類型、功耗級别等方面的信息聯系，并以此為根據PSE通過以太網向PD供電。

POE标準供電系統的主要供電特性參數為：

1. 電壓在44～57V之間，典型值為48V。

2. 允許最大電流為550mA,最大啟動電流為500mA。

3. 典型工作電流為10～350mA,超載檢測電流為350～500mA。

4. 在空載條件下，最大需要電流為5mA。

5. 為PD設備提供3.84～12.95W三個等級的電功率請求，最大不超過13W。（注意PD分級0和分級4沒有顯示出來而且不應采用。）

工作過程

當在一個網絡中布置 PSE供電端設備時,POE以太網供電工作過程如下所示。

1. 檢測

一開始,PSE設備在端口輸出很小的電壓，直到其檢測到線纜終端的連接為一個支持IEEE 802.3af标準的受電端設備。

2. PD端設備分類

當檢測到受電端設備PD之後,PSE設備可能會為PD設備進行分類，并且評估此PD設備所需的功率損耗。

3. 開始供電

在一個可配置時間(一般小于15μs)的啟動期内,PSE設備開始從低電壓向PD設備供電，直至提供48V的直流電源。

4. 供電

為PD設備提供穩定可靠48V的直流電，滿足PD設備不越過 15.4W的功率消耗。

5. 斷電

若PD設備從網絡上斷開時,PSE就會快速地(一般在300～400ms之内)停止為PD設備供電，并重複檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設備。

供電方法

PoE标準為使用以太網的傳輸電纜輸送直流電到POE兼容的設備定義了兩種方法：

中間跨接法( Mid -Span )

使用以太網電纜中沒有被使用的空閑線對來傳輸直流電，應用于普通交換機與網絡終端設備之間，可以通過網線給網絡終端設備供電，Midspan PSE（中跨供電設備）是一個專門的電源管理設備，通常和交換機放在一起。它對應每個端口有兩個RJ45插孔，一個用短線連接至交換機，另一個連接遠端設備。

poe[有源以太網(Power Over Ethernet)]

末端跨接法(End-Span)

是在傳輸數據所用的芯線上同時傳輸直流電，其輸電采用與以太網數據信号不同的頻率。相應的Endpoint PSE（末端供電設備）有支持POE功能的以太網交換機、路由器、集線器或其他網絡交換設備。可以預見End-Span會迅速得到推廣，這是由于以太網數據與輸電采用公用線對，因而省去了需要設置獨立輸電的專用線，這對于僅有8芯的電纜和相配套的标準RJ-45插座意義特别重大。

poe[有源以太網(Power Over Ethernet)]