以太网供电技术原理解析

　　简介

　　传统上，连接到网络的设备至少需要通过两种类型的线缆进行连接。分别是用于传输数据的以太网线缆和用于供电的电源线。对电源线的需求一直是设备部署中的一个限制因素，要么需要设备放置在靠近的已有电源插座，要么需要在设备的附近安装新的电源插座。以太网供电技术（PoE）解决了这个困境并且极大地提高了部署该类设备的灵活性。

　　PoE是一项革命性的技术，正快速地被使用在像VoIP电话、IP视频监控和无线接入点等的设备上。随着PoE（IEEE802.3af）标准在2003年的首次发布，市场已经大幅地增长。根据Infonetics公司的数据，从2005年到2010年全球PoE端口的数量从2500万增长到6300万，并且预见到2012年超过8000万。PoE技术通过同一条以太网线缆不仅提供数据传输还提供电力输出，从而使设备的部署变得更方便和极大地降低了电源线的需求。在使用PoE技术之前，网络设备需要独立的线缆来供电和进行数据传输。由于设备必须靠近电源插座，所以一直是设备部署中的一个限制因素。

　　随着硅制造工艺的改良使芯片变得更小以及芯片消耗更少的电力，以太网设备的整体功耗也在不断地减少。这极大地扩展了可以支持PoE的设备的范围。

　　什么是PoE？

　　PoE技术可以在同一条以太网线缆上同时传输数据和供电。在一条以太网5类线缆中，有四对非屏蔽双绞（UTP）线缆。在典型的快速以太网连接中，只有两对线缆是用于数据传输（在千兆以太网连接中全部四对线缆用于数据传输）。PoE使用四对非屏蔽双绞线中的其中两对来为同一条网线上所连接的设备供电。对于快速以太网，用来供电的两对非屏蔽双绞线通常是用来传输数据的两对线（参见图1）。

　　图1：在快速以太网环境中支持PoE的5类线缆

　　供电设备（PSE），例如PoE交换机或者一个介于非PoE交换机和PoE设备之间的供电设备，为受电设备（PD）供电。受电设备（PD）包括无线局域网接入点（AP）、IP摄像头、IP电话、PoE网页广播或RFID设备。802.3af根据功耗对受电设备（PD）进行分类从而确保供电设备（PSE）能够在供电需要的范围内有效地提供电力输出（参见表1）。

　　作为供电设备，PSE具有以下三种功能：

　　• 检测受电设备并决定其需要多大的功率

　　• 根据需要提供足够的功率

　　• 根据需要监控和停止供电

　　表 1 ：802.3af设备分类

　　增强型以太网供电标准（PoE+）

　　更多设备对PoE功率不断增长的需求促进了IEEE 802.3at（被称为PoE+）标准的发展。PoE+更高的功率为PoE受电设备提供了新的可能。现在，PoE受电设备包括旋转及变焦（PTZ）摄像头、视频电话、高清显示器和小功率的嵌入式系统。新的标准向后兼容802.3af，为受电设备供电的最大可用功率提高到25.5瓦，并且允许受电设备协商它们确切的最大功率。

　　由于无需专用的电源线和插座，因此企业可以提高设备部署的灵活性，为之前直流（AC）电源无法供电的位置提供电力输出。

　　面向企业的PoE应用

　　PoE的安装使用正在大幅地增长；随着更多的受电设备进入市场，PoE将成为许多企业和中型企业用户的一项必须具备的功能。以下是一些常见的面向企业的PoE应用：

　　图2：在商业环境中通过PoE连接设备的示例

　　企业的VoIP

　　传统的专用分组交换机（PBX）的模拟和数字电话都通过连接的电话线进行接收和供电，避免了分开的交流电源连接。同样，设计来在网络上传输压缩的数字化语音数据的VoIP电话当连接到一台PoE交换机时也可以接收运行的电力输出。

　　虽然大多数的VoIP电话制造商提供交流电源适配器来为电话供电，但相对于直接为IP电话供电更多的是使用PoE供电。当用来给IP电话供电的PoE交换机连接到一个不间断的电源（UPS）时，即便在停电的情况下IP电话的供电也不会中断供电，从而系统的可靠性大大地提高了。PoE也提高了部署的灵活性，使IP电话可以部署在有网络连接的地方，不管附近是否有电源插座。

　　WLAN集成

　　在许多环境中，限制无线接入点放置到那些交流电源在附近的地方是不切实际的。使用PoE交换机可以降低电力安装的成本，并为企业提供基于覆盖范围而非电源限制来部署无线接入点的灵活性。

　　基于IP的安全解决方案的简单部署

　　传统监控系统的分开布线和专用特性在成本上并不划算。基于IP的监控解决方案——使用以太网网络来发送视频信号——提供增强的性能，例如录制的数据可以直接存放在标准的PC或网络存储设备上，可以通过任何网络连接远程地访问记录，并且可以和像特约销售点（PoS）解决方案等额外的应用程序进行集成。

PoE交换