POE

PoE（以太网供电）是指可以为一些基于IP的终端（如IP电话、无线局域网接入点AP、监控摄像头等）传输数据信号的技术。），而无需对现有的以太网布线基础设施进行任何更改，并且还可以为此类设备提供DC电源。PoE也称为局域网供电（PoL）或有源以太网，有时简称为以太网供电，这是一种通过使用现有标准以太网传输电缆同时传输数据和电力的标准规范，并保持与现有以太网系统的兼容性。早在20世纪90年代，3Com、PowerD和Cisco等美国设备制造商就已经初步提出了PoE的想法。 www.qwbaike.cn

2000年，思科提出了自己的思科以太网供电预标准。2003年6月，IEEE批准了IEEE 802.3af标准，解决了各厂商设备的兼容性问题。2009年10月，IEEE 802.3at批准了PoE的第二个协议，该标准中的PoE技术被通俗地称为PoE+技术。除了完全兼容IEEE802.3af之外，它还支持更多的Type-2电源。2018年，IEEE Std 802.3bt标准带来了新的PoE技术。基于PoE和PoE+的便捷命名规则，第三代PoE技术简称为PoE++技术。 www.qwbaike.cn

PoE供电技术已应用于网络设备、安防监控、数据传输、无线通信、弱电工程、照明系统等生活的诸多方面。完整的PoE系统包括电源设备（PSE）和电源设备（PD）。

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PoE供电原理

根据IEEE802.3af、IEEE 802.3at和IEEE802.3bt的标准，供电设备必须在一定时间内完成对终端网络设备的检测和分类，然后决定是否向其供电以及输出多少功率。这项规定为不兼容的网络设备提供保护，防止其被48V电源损坏。因此，供电设备的主要功能是检测兼容设备（PD）是否连接到系统或与系统断开连接，并对接收设备的电源进行分类，以向电源提供相应的电源或切断电源。

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PoE供电原理主要有以下六个阶段:
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（1）检测阶段:PSE检测PD是否存在。PSE通过检测电源输出线对之间的阻容值来判断是否存在局部放电。只有当检测到局部放电时，PSE才会进行下一步操作。受电设备一般选用24.9K的电阻。

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（2）功耗确定阶段:PSE确定PD功耗。PSE通过检测电源的输出电流来确定局部放电的功率水平。默认情况下，PSE将功率接收设备定义为0级，提供15.4W输出功率。IEEE802.3af的PD分类:0级设备功率为0~12.95W，1级设备功率为0~3.84W，2级设备功率为3.85~6.49W，3级设备功率为6.5~12.95W。

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（3）开始供电阶段:PSE向PD提供稳定的电源。当检测到端口下载器属于合法PD设备，并且PSE完成该PD的分类时，PSE开始向该设备供电并输出48V的电压。
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（4）供电阶段:实时监控和电源管理。供电期间，PSE还应监控每个端口的电源，并提供欠压和过流保护。并确认功率接收设备不超过15.4W的功率要求

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（5）断电阶段:PSE检测PD是否断开，PSE将通过特定的检测方法判断PD是否断开。
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（6）检测阶段:PD断开，PSE将关闭端口的输出电压，端口的状态将返回到信号检测阶段。
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无源电源和限制

无源电源：PoE供电时，由于PD不能持续消耗350mA电流或12.95W功率，因此允许在短时间内具有400mA浪涌电流。当旁路电容器充电时，端口电压上升以进入电源模式，这使得电路的其余部分运行并在同类产品的功耗限制内汲取功率。电流必须主动限制为最小电流（400mA至450 Ma），被动限制为350mA至400 Ma的阈值。端口电流不得超过，如果超过（50毫秒至75毫秒），端口将被关闭。在启动和供电模式下使用这些限制。虽然IEEE标准要求启动时的最大电流为，但实际上等于。

电源容量限制：主动限流严格控制端口电源，以避免某些故障导致的严重事故，并允许PSE用低价MOSFET控制端口。由于PSE经常执行限流，PD必须对其旁路电容充电或在上电50毫秒后限制电流。PSE可以选择更严格的阈值来控制1级和2级PD。PD应保持至少10mA的电流和26.25kΩ或更低的交流阻抗，以避免断开。恒温器等功率敏感型应用可以通过脉冲调制将MPS电流保持在10mA，并将脉冲间隔保持在75毫秒至250毫秒之间以降低功耗。PD还必须具有一个电阻小于26.25 kω的共模阻抗，与一个大于50nF的电容并联。通常，PD的旁路和负载将形成远低于26.25 kω的阻抗。局部放电设备很容易提供从48V到低压的转换，但同时它应该具有1500V的绝缘安全电压。

电源标准

PoE标准：PoE标准采用2003年发布的国际标准IEEE802.3af，解决了各厂商设备的兼容性问题。标准要求PSE能达到15.4W的输出功率，到达受电设备的功率为12.95W.. www.qwbaike.cn

IEEE802.3af允许两种线序供电方法:第一种方法是在4-5和7-8对上传输电源，4-5被指定为正极，7-8为负极；第二种方法是用任意极性在1-2和3-6对线上传输电力。
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PoE+标准版：PoE+标准采用2009年发布的国际标准IEEE802.3at，与IEEE802.3af完全兼容，支持更多电源，使以太网电源的广泛应用成为可能。标准要求PSE能达到30W输出功率，到达受电设备的功率为25.5W

PoE++标准版：PoE++标准使用2018年最新的国际标准IEEE802.3bt。因为PoE+和PoE++标准的功率已经不能满足当前较高功率PD的供电要求，为了满足当前较高功率PD的供电要求。因此该标准引入了两个要求:

（1）PSE要求达到60W的输出功率，到达受电设备的功率为51~60W。
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（2）PSE要求达到90W输出功率，到达受电设备的功率为71~90W。

两对电源标准

根据IEEEStd 802.3af标准，DC电压U在44 ~ 57V之间。以典型值为例，取U为48V，典型工作电流为10~350mA，PSE终端典型输出功率为15.4W www.qwbaike.cn

在PoE系统中，由于供电线路是两对双绞线，线路的单向总电阻由两个单线电阻并联组成。因此，如果单向电阻为10ω，则线路的允许DC电阻为20ω，PoE系统的供电范围可达:20ω/9.5ω×100m = 210.52m..其中，电缆采用标准CAT5E电缆，其DC电阻值≤9.5ω/100m。因此，在传输速率不高的情况下，PoE供电线路的长度可以设置在0 ~ 200 m的范围内。 www.qwbaike.cn
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在PoE+系统中，电源线与PoE中的电源线相同。同样，根据6.25ω的总电阻，线路的允许DC电阻值约为12.5ω，因此通过计算PoE系统的供电范围可达131.58m。因此，当传输速率不高时，PoE供电线路的长度可以设置在0 ~ 130 m的范围内。同时，IEEE Std 802.3af中PSE电源的输出电压范围为44 ~ 57V，IEEE Std 802.3at中的输出电压范围为50 ~ 57V。在此规定范围内，如果输出电压适当增加，线路的容许电阻也会增加。此时，如果负载不变，供电线路的允许长度也可以相应增加。此外，线路的热损失也会增加。为了避免这种情况，必须综合考虑输出功率和线路功率损耗之间的平衡。

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四对电源标准

与PoE和PoE+系统不同的是，在IEEE Std 802.3bt标准中，PoE++系统使用四对双绞线供电，该标准有两种类型:Type3和Type4。Type3规定电源典型输出功率为60W，电源最小输出电压U为52V，典型负载最大功率为51W。理论上，最大线路DC电阻值为6.63ω，对应的DC电流值为1.962A

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类型4规定电源PSE的典型输出功率为90W，电源的最小输出电压U为52V，通过计算典型负载的最大功率为71.3W，最大线路DC电阻值为4.74ω，对应的DC电流值为2.74A在PoE++系统中，系统的供电线路是四对双绞线，这与两对双绞线的情况不同。此时，单向总电阻由四个单线电阻并联组成。

如果计算3.3ω和3.1ω的单向总电阻，则单线的DC电阻约为13ω和12ω，通过计算可以得出PoE++系统的供电范围可达136.84m。其中，电缆采用标准CAT5E电缆，其规定的DC电阻≤9.5ω/100m。因此，在传输速率不高的情况下，可以将PoE++供电线路的长度设置在0 ~ 126 m的范围内。 www.qwbaike.cn

优势

①简单方便。PoE只需要安装和支持一根电缆，简单且节省空间，设备可以随意移动。 www.qwbaike.cn

（2）节约成本。许多带电设备（如视频监控摄像机）需要安装在使用交流电源的地方。PoE不需要电源和安装电源所花费的时间，这不仅节省了金钱和时间，还减少了电源线的材料成本和人工布线成本。 www.qwbaike.cn
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（3）实时监控。与数据传输一样，PoE可以使用简单网络管理协议（SNMP）来监督和控制设备。
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④安全性。PoE供电终端设备将只向需要供电的设备供电。只有当需要供电的设备连接时，以太网电缆上才会有电压，从而消除了线路漏电的风险。
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⑤集中供电。单台UPS可在停电时为所有相关设备供电。
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⑹兼容性。用户可以在网络上自动安全地混合原始设备和PoE设备，并且这些设备可以与现有的以太网电缆共存。
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劣势

（1）非标准设备的安全隐患。目前市场上有非标准的PoE供电设备和受电设备。它们的供电电压只有48V/24V/12V等。 www.qwbaike.cn

（2）传输距离有限。PoE交换机的最大传输距离主要取决于数据传输距离。当传输距离超过100米时，可能会出现数据延迟和数据包丢失。在实际施工过程中，传输距离尽量不要超过100米。
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③“不稳定”。在实际建设和应用中，经常会发生PoE交换机无法供电或电源不稳定的情况，而标准的PoE电源一直稳定安全。大多数情况是由于非标准PoE交换机或电线的质量差，或者方案本身的设计不合理。

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（4）风险过于集中。PoE交换机将同时为多个前端设备供电。交换机的PoE供电模块出现任何故障都会导致所有摄像机出现故障，风险过于集中。

电源技术参数：PoE、PoE+和PoE++电源的技术参数如下表所示。用户可以根据现有网络的实际情况使用相应的供电技术为PD供电。 www.qwbaike.cn

PoE中常用的三种传输模式：目前，PoE交换机通过三种PoE供电模式为受电终端设备提供传输兼容的直流电:模式A（端跨终端桥接法）、模式B（中跨中间桥接法）和4对。 www.qwbaike.cn

模式a：即端跨法。在这种模式下，PoE交换机通过导线1、2、3和6向接收终端设备供电，并传输数据，其中导线1和2为正极，导线3和6为负极。 www.qwbaike.cn

模式b：即中跨法。在这种模式下，PoE交换机通过电线4、5、7和8向接收端设备供电。当应用于10BASE-T和100BASE-T以太网时，导线4、5、7和8仅传输功率，而不传输数据，因此这四条线路也称为空闲线路。4和5用作正极，7和8用作负极。 www.qwbaike.cn

四对：PoE供电模式在该模式下，PoE开关将通过所有电线向接收终端设备供电，其中1、2、4和5为正极，3、6、7和8为负极。

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网络设备：PoE技术可以为IP电话、无线AP、视频电话、门禁、POS机、楼宇控制器和传感器、数字标牌等终端设备供电。

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安全监控：视频监控系统目前，国内的视频监控系统已经发展成为一个完全数字化的网络，并且所有的摄像机都是数字设备。PoE电源的应用大大降低了设计人员和施工人员的劳动强度。

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数据传输：PoE技术可以传输未压缩的高清视频（高达4K）、音频、电源、家庭网络、以太网、USB和其他控制信号（如RS232和IR），并在普通网络电缆上提供100瓦的功率。使用的连接器是以太网中使用的RJ45模块化设备，不需要特定的电缆或专有连接器。HDBaseT的传输距离可长达100米，实现了视频、音频、网络、控制和电源的一体化传输。 www.qwbaike.cn

无线通信：PoE是无线局域网的热门补充技术之一。在建设大规模WLAN时，PoE的优势非常明显，在大规模场所建设WLAN是一种非常常见的设计。例如，普渡大学建立了一个拥有1，100多个无线接入点的WLAN，可以为140多栋建筑和40，000名学生提供无线互联网接入服务。支持PoE的设备为无线网络供电，每个无线接入点平均节省350至1000美元。

弱电工程：大量电缆，如电源线、网线、控制线等。，在弱电工程的施工过程中经常需要铺设。此外，还需要为设备购买专用电源。使用PoE供电技术不仅节省了购买电缆和电源的成本，还节省了铺设电缆和安装电源的人工成本。

照明系统：近年来，PoE在LED照明领域蓬勃发展。美国的NULEDS公司、创新照明公司、思科公司和欧洲的皇家飞利浦公司都生产了相应的PoE产品。例如，荷兰皇家飞利浦公司将PoE技术与LED智能照明相结合，推出了全球首个PoE智能办公照明互联系统。通过使用现有的以太网布局，每个照明设备都具有照明和信息收集功能，为物联网和大数据的发展铺平了道路。

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