本文将从4个方面介绍POE: 什么是POE；为什么需要PoE；POE是如何工作的；以及POE的非标准实现。

什么是POE？

POE，Power over Ethernet，即通过以太网传输电力。它是一种技术，允许通过以太网网络电缆向远程设备提供电力，同时提供数据传输功能。传统上，设备需要独立的电源线，但有了POE技术，可以通过网络线缆进行同时供电和数据传输，极大地简化了电力布线和设备部署的复杂性。

POE技术通常使用在需要从网络中心设备（如交换机）获取电力的设备上，例如IP摄像头、VoIP电话、网络摄像头、LED灯具，和其他一些网络设备等。

为了规范和促进PoE供电技术的发展，解决不同厂家供电和受电设备之间的适配性问题，IEEE标准委员会先后发布了三个PoE标准：IEEE 802.3af标准、IEEE 802.3at标准、IEEE 802.3bt标准。

最初的PoE标准是IEEE 802.3af，能够提供每个接口最高15.4W的直流电功率，但由于电缆传输损耗，实际受电设备只能获得最多12.95W的功率。随后的升级标准是IEEE 802.3at（也称为PoE+），为类型2的设备提供最高25.5W的功率，

2018年发布的标准IEEE 802.3bt（也称为PoE++或4PPoE）扩展了802.3at的能力，提供两种不同的供电类型：对于类型3设备提供最高51W的功率，对于类型4设备提供最高71.3W的功率。每对双绞线最高能提供600mA（类型3）或960mA（类型4）的电流。此外，该标准还支持对2.5GBASE-T、5GBASE-T、10GBASE-T的供电，为高性能无线接入点和监控摄像头等应用提供更广泛的应用范围。

为什么需要POE?

随着IP电话、网络视频监控和无线以太网设备的广泛应用，迫切需要解决在这些设备布置过程中的电力供应问题。绝大多数情况下，这些设备需要直流供电，而它们又通常安装在较高的位置，如天花板或室外，附近难以找到适合的电源插座。即便存在插座，终端设备所需的交直流转换器也可能很难放置。

在大型局域网中，管理员需要同时管理多个终端设备。然而，由于供电位置的限制，传统的供电方式给供电管理带来了极大的不便。而POE技术的出现，很好的解决的这些问题。它通过一根以太网线提供数据传输和电力支持，从而简化了设备的布线和供电过程。

PoE技术是一种有线以太网供电技术，利用网线同时传输数据和直流电，解决了IP电话、无线AP、便携设备充电器、刷卡机、摄像头、数据采集等终端设备的集中式电源供电难题。这种技术具有可靠性强、连接简便、标准统一的特点。终端设备无需外接电源，减少了对电源线和插座的依赖，同时削减了建设和维护的成本。这种灵活、经济、简单的供电方式为现代网络应用中的各类设备提供了理想的解决方案。

POE的优势：

简化布线： PoE通过单一的以太网电缆提供数据传输和电力供应，减少了设备布线的复杂性。这使得安装更加灵活，降低了维护和管理的难度。

降低成本： PoE技术消除了对额外电源线和插座的需求，减少了建设和维护的成本。设备的安装和迁移也更加经济高效。

提高灵活性： 设备不再受电源插座位置的限制，可以更自由地安装在网络范围内。这在需要经常移动设备或在难以接触到电源插座的区域使用设备时尤为有用。

便于维护： PoE允许对网络中的设备进行集中供电和管理，简化了设备的监测和维护。管理员可以通过集中的PoE供电设备实现对设备的远程控制。

支持远程设备： PoE可以在最长100米的距离内提供电力供应，使得在远程或难以到达的地方部署设备变得更加方便。

可靠性： PoE标准确保了电力和数据的传输是安全可靠的，通过协商和控制，确保了供电设备和受电设备之间的匹配和稳定性。

兼容性： PoE采用国际标准，并使用统一的RJ45接口，确保与各种不同厂商的设备兼容性强，简化了设备的整合。

POE 是如何工作的？

PoE的工作原理是通过在以太网线上传输电力，从而为需要供电的设备提供电力。供电设备通过检测和协商确定可提供的电力水平，然后将电力传输到以太网线缆上，最终由受电设备接收并使用。

PoE的工作原理涉及两个主要类型的设备：供电设备（Power Sourcing Equipment，PSE）和受电设备（Powered Device，PD）。

供电设备（PSE）： 这是提供电力的设备，负责将电力传输到以太网线缆上。供电设备可以是网络交换机、路由器或专门的PoE注入器。根据IEEE标准，供电设备能够检测并为受电设备提供适当的电力。供电设备可以分为两类：Endspan（网络交换机，直接在网络交换机上提供PoE）和Midspan（PoE注入器，作为不支持PoE的交换机和PoE设备之间的中间设备）。

受电设备（PD）： 这是通过以太网线缆接收电力的设备。受电设备可以是各种网络设备，如IP摄像头、无线接入点、网络电话等。它们通常在设计中包含PoE兼容性，并能够从供电设备接收电力。

PoE的供电模式

PoE的供电模式主要有两种：模式A和模式B，另外还有一种高功率模式，即4PPoE。在模式A中，电源通过数据对传输，而在模式B中，电源通过备用对传输。4PPoE则利用全部四对线路进行供电。即便在不使用备用对的情况下，如1000BASE-T、2.5GBASE-T、5GBASE-T、10GBASE-T模式，PoE仍能通过全部四对线路传输数据并供电，这得益于幻象电源技术的应用。

模式A中，线1和线2对应48V直流电的一极，而线3和线6对应另一极。这两对线路可用于数据传输，也可单独用于电力供应。模式A支持不同的极性配置，包括交叉线、直通线和自动MDI-X功能。

模式B中，线4和线5对应直流电的一极，而线7和线8对应另一极。由于这两对线路在10BASE-T和100BASE-TX中是备用的，因此模式B需要使用四对线的双绞线。

选择采用模式A还是模式B由供电设备决定，而受电设备没有这个选择权。标准规定受电设备可以通过在供电线对之间放置检测电阻来表明其符合标准。供电设备会检测电阻的值，如果不符合规定，则切断供电，以确保非PoE设备的安全。

为了保持供电，受电设备必须每次使用至少5-10mA的电流至少60毫秒。如果受电设备在400毫秒内未满足这个要求，供电设备将认为设备已断开连接，并切断供电，以确保安全。

供电设备分为两种类型：endspan（端跨）和midspan（中跨）。endspan直接包含PoE供电电路，而midspan通过PoE电源注入器在交换机和受电设备之间注入电源，不影响数据传输。endspan通常用于新安装或必须更换交换机的情况，而midspan用于在不更改现有交换机的情况下使用PoE技术。

非标准实现

思科

在IEEE将PoE标准化之前，思科推出了一些支持私有PoE功能的无线接入点和VoIP电话。这些早期的PoE设备无法通过软件升级支持IEEE 802.3af标准，但它们每个端口能提供高达10W的功率。通过思科发现协议（CDP），交换机和终端受电设备之间可以协商所需的电量，并且CDP还可以动态传送语音VLAN值给思科的VoIP电话。

在思科的标准下，PSE（交换机）通过数据传输线对发送一个快速链路脉冲（FLP），而PD（受电设备）将这个信号通过低通滤波器连接回接收线端。PSE会从PD收回这个FLP信号，然后在线对1和2提供一个共模模式电流，默认为48V、6.3W的直流电。PD必须在5秒内提供自动协商模式，以协商获得以太网链路。稍后带有TLV的CDP消息告诉PSE其最终功率要求。链路脉冲的中断会导致电源关闭。

2014年，思科推出了另一个私有PoE协议，名为“Universal Power over Ethernet（UPOE）”，该协议经过设备协商，最高可以使用四个线对提供60W的功率。

凌力尔特

凌力尔特提供了一种名为“LTPoE++”的PoE技术，通过CAT-5e双绞线，能够传送38.7W、52.7W、70W和90W四档功率。

美高森

美高森在2007年收购了PowerDsine公司，该公司自1999年开始销售自己的Power over LAN技术及配套的跨端电源注入器。一些公司，如Polycom、3Com、朗讯、北电网络，使用了该技术。

被动式供电

被动式供电系统中，电源注入器不与受电设备协商供电电压和功率，而是始终提供电源。百兆被动式电源注入器通常使用802.3af模式B的引脚排列，但极化可能各不相同。千兆被动式电源注入器在数据引脚上使用变压器，以允许电源和数据共享电缆，并且通常与802.3af模式A兼容。

需要5V电压的设备通常不能在超过短距离（约15英尺/4.6米）的以太网电缆上使用5V的PoE，因为电缆的压降太大。远端需要24V或48V转5V的DC-DC转换器。此外，也存在DC-DC的被动式电源注入器，将936V或3672V的电源电力转换为稳定的24V1A、48V0.5A、48V2.0A的PoE电力，将线脚4和5接为正极，线脚7和8接为负极。这种DC-DC电源注入器主要用于电信设施。

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