全方位了解PoE交換機的供電技術(shù)和應(yīng)用場景

隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，越來越多的設(shè)備需要聯(lián)網(wǎng)，而這些設(shè)備通常需要供電才能工作。傳統(tǒng)的交換機無法提供電力供應(yīng)，因此誕生了PoE交換機。本文將詳細介紹PoE交換機和普通交換機的區(qū)別，并從各個角度全面介紹PoE交換機。

什么是PoE？

PoE（Power over Ethernet）即“以太網(wǎng)供電”，是一種可以通過網(wǎng)絡(luò)線纜為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供電力的技術(shù)。PoE技術(shù)可以將電力和數(shù)據(jù)信號同時傳輸，使得設(shè)備不需要額外的電源線纜。PoE技術(shù)的原理是在以太網(wǎng)電纜中加入直流電源，使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以通過網(wǎng)線直接供電。

POE供電系統(tǒng)的組成

PSE（供電設(shè)備）

PSE設(shè)備是指支持PoE技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它是PoE供電系統(tǒng)中的核心部分之一。PSE一般有POE供電器和POE交換機兩種形式。它的主要作用是通過以太網(wǎng)線纜傳輸電力和數(shù)據(jù)信號，并為受電設(shè)備（PD）供電。

PD（受電設(shè)備）

PD設(shè)備是指在PoE供電系統(tǒng)中需要接受電力供應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如IP電話、攝像頭、無線接入點等。PD設(shè)備通過以太網(wǎng)線纜從PSE設(shè)備獲取電力供應(yīng)，并與PSE設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信。

PoE電源

PoE電源是指PoE供電系統(tǒng)中的電力來源。PoE電源的工作原理是將交流電源轉(zhuǎn)換為DC電源，并將電力和數(shù)據(jù)信號通過以太網(wǎng)線纜傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)設(shè)備上。PoE電源的功率決定了PSE能同時為多少臺PD設(shè)備供電。

以太網(wǎng)線纜

以太網(wǎng)線纜是連接POE供電器和POE設(shè)備之間的媒介，可以將電力和數(shù)據(jù)信號一起傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)設(shè)備上。一般采用CAT5、CAT5E、CAT6等類型的以太網(wǎng)線纜，其傳輸距離根據(jù)不同的POE技術(shù)版本有所不同。

在PoE供電系統(tǒng)中，PSE設(shè)備和PD設(shè)備之間的交互是基于IEEE 802.3af/at/bt標準協(xié)議來完成的。這些標準協(xié)議規(guī)定了PSE設(shè)備和PD設(shè)備之間的電力傳輸方式、電力傳輸功率、電力傳輸距離等關(guān)鍵參數(shù)，確保了PoE供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

PoE交換機的定義和分類

PoE交換機是一種能夠為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電的交換機。根據(jù)供電方式的不同，PoE交換機可以分為兩種類型：一種是采用線端供電方式（End-Span），另一種是采用中繼供電方式（Mid-Span）。其中，采用線端供電方式的PoE交換機將電力和數(shù)據(jù)信號一起傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，而采用中繼供電方式的PoE交換機則需要在電纜中插入一個PoE中繼器，將電力和數(shù)據(jù)信號分開傳輸。

PoE交換機的工作原理

PoE交換機的工作原理是將交換機的電源輸出連接到以太網(wǎng)端口，并通過以太網(wǎng)電纜將電力傳輸?shù)叫枰╇姷脑O(shè)備上。PoE交換機還需要根據(jù)設(shè)備的需求來確定所需的電力等級，并控制供電的方式和時間。

當網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過以太網(wǎng)線連接到PoE交換機時，PoE交換機會檢測設(shè)備是否支持PoE技術(shù)。如果設(shè)備不支持PoE技術(shù)，則PoE交換機只會傳輸數(shù)據(jù)信號，不會供電。如果設(shè)備支持PoE技術(shù)，則PoE交換機會將電力和數(shù)據(jù)信號一起傳輸?shù)皆O(shè)備上。

PoE交換機的供電標準

目前，PoE交換機的供電標準主要分為三種，分別是IEEE 802.3af（PoE）、IEEE 802.3at（PoE+）、IEEE 802.3bt（PoE++），其中PoE++又根據(jù)功率不同分為了兩類（Type3和Type4）。下表詳細列出了PoE、PoE+和PoE++的規(guī)格：

以太網(wǎng)供電 PoE類型參考圖表

IEEE 802.3af標準

IEEE 802.3af標準是PoE交換機最早的標準，于2003年發(fā)布。該標準定義了PoE交換機的最大供電功率為15.4W，最大電壓為48V，最大電流為350mA，以及最大傳輸距離為100米。根據(jù)這個標準，PoE交換機可以通過以太網(wǎng)線纜向連接到交換機上的PD設(shè)備提供最大15.4W的電力供應(yīng)，從而實現(xiàn)電力與數(shù)據(jù)的傳輸。此標準被用于低功率應(yīng)用場景。

IEEE 802.3at（PoE+）標準

IEEE 802.3at（PoE+）標準是在IEEE 802.3af標準之后(2019年)發(fā)布的，提供了更高的功率傳輸能力，最高傳輸功率達到30W。相比于IEEE 802.3af標準，PoE+可以為更多的設(shè)備提供足夠的功率，例如IP電話、Wi-Fi接入點、IP攝像頭、高性能筆記本電腦等。IEEE 802.3at標準還支持雙向通訊，使PD可以向PSE發(fā)送信息以調(diào)整功率需求。

IEEE 802.3bt（PoE++）標準

IEEE 802.3bt標準是最新的PoE交換機標準，于2018年發(fā)布，也被稱為PoE++標準，它可以讓一根網(wǎng)線的8條銅芯同時供電，進一步擴展了PoE的功率傳輸能力，每個端口傳輸功率可達60W-90W，如果需要，甚至可以達到100W的功率上限。這使得PoE技術(shù)可以為更多的設(shè)備提供可靠的供電，例如醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備、高功率LED照明等。為了支持PoE++，PSE和PD需要支持更高的電壓和功率傳輸，需要更先進的硬件設(shè)計和更復(fù)雜的協(xié)商過程。

PoE交換機和普通交換機的區(qū)別

區(qū)別1：PoE技術(shù)的支持

PoE交換機和普通交換機最大的區(qū)別在于是否支持PoE技術(shù)。普通交換機只能傳輸數(shù)據(jù)信號，不能為設(shè)備供電。而PoE交換機可以將電力和數(shù)據(jù)信號一起傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，為設(shè)備提供電力供應(yīng)。普通交換機需要使用額外的電源適配器或電源線纜來提供電力供應(yīng)。

區(qū)別2：支持的設(shè)備不同

PoE交換機可以為支持PoE技術(shù)的設(shè)備提供電力供應(yīng)，如IP電話、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、無線接入點等。而普通交換機無法為這些設(shè)備提供電力。

區(qū)別3：布線工作量

使用PoE交換機可以將電力和數(shù)據(jù)信號一起傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，這樣可以簡化設(shè)備的安裝，減少布線的工作量。

區(qū)別4：成本不同

由于PoE交換機可以為設(shè)備供電，因此不需要額外的電源適配器或電源線纜，從而節(jié)省了設(shè)備成本，也降低了布線的成本。但由于PoE交換機的技術(shù)含量較高，其價格比普通交換機要貴一些。

PoE交換機的四個應(yīng)用范圍

A.家庭應(yīng)用

PoE交換機可以為家庭網(wǎng)絡(luò)中的多種設(shè)備提供電力供應(yīng)，如無線路由器、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、IP電話等，使得家庭網(wǎng)絡(luò)更加智能化和便利化。

B.商業(yè)應(yīng)用

在商業(yè)應(yīng)用中，PoE交換機可以為各種支持PoE技術(shù)的設(shè)備供電，如網(wǎng)絡(luò)攝像頭、無線接入點、電子標牌等。這些設(shè)備通常需要安裝在較高的地方或不易更換的位置，因此使用PoE技術(shù)可以大大簡化安裝和維護工作。

C.工業(yè)應(yīng)用

在工業(yè)應(yīng)用中，PoE交換機可以為各種工業(yè)設(shè)備供電，如工業(yè)相機、傳感器、控制器等。這些設(shè)備通常需要長期運行，需要較高的可靠性，因此使用PoE技術(shù)可以降低故障率和維護成本。

D.公共設(shè)施

在公共設(shè)施中，PoE交換機可以為各種智能設(shè)備供電，如智能燈具、智能門鎖、智能廣告牌等。這些設(shè)備分布在廣泛的區(qū)域內(nèi)，使用PoE技術(shù)可以簡化布線和安裝工作。

PoE、PoE+和PoE++交換機如何選擇？

針對IEEE 802.3af、IEEE 802.3at（PoE+）和IEEE 802.3bt（PoE++）這三種類型的PoE交換機，在面臨選擇時，到底該如何選擇？

首先，IEEE 802.3af PoE交換機能夠為每個端口提供最大15.4瓦的電力，適用于低功率的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如IP電話、IP攝像頭、無線接入點等，而且價格較為經(jīng)濟實惠。對于功率要求較高的設(shè)備，就需要選用IEEE 802.3at（PoE+）交換機，其可以為每個端口提供最大30瓦的電力輸出。這種類型的交換機可以支持更多的設(shè)備，如高性能攝像頭、IP電話和無線接入點等，且功率輸出更為穩(wěn)定，可靠性更高。

當用戶需要連接更多的高功率設(shè)備時，就需要使用IEEE 802.3bt（PoE++）交換機，它的端口功率更高，可以支持71W的設(shè)備，能滿足工業(yè)、商業(yè)和醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)τ诟吖β试O(shè)備的需求。相較于其他兩種PoE交換機，PoE++交換機的價格更高，但其可為用戶提供更強大的功率輸出，可適用于更廣泛的應(yīng)用場景。下圖根據(jù)PoE的四個類別列出了支持的PD：

需要注意的是，PoE標準向下兼容，比如PoE++交換機也可以用在小功率設(shè)備上。

工業(yè)PoE交換機的應(yīng)用場景

工業(yè)PoE交換機，即擁有PoE供電功能的工業(yè)級以太網(wǎng)交換機，是一種廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它能夠在惡劣環(huán)境下保證穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸和供電，相比非工業(yè)級PoE交換機，具有更多的應(yīng)用場景。以下是一些典型的應(yīng)用場景：

智慧交通-智能交通系統(tǒng)

工業(yè)PoE交換機可用于交通信號燈、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)、收費站視頻監(jiān)控等。智能交通系統(tǒng)需要大量的監(jiān)控攝像頭和其他設(shè)備進行實時監(jiān)測和控制，而這些設(shè)備通常需要長時間穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸和供電，因此工業(yè)PoE交換機可以為這些設(shè)備提供高效的網(wǎng)絡(luò)連接和可靠的電源支持。

智能制造-工業(yè)自動化

在智能制造和工業(yè)自動化應(yīng)用中，各種傳感器和執(zhí)行器需要實時傳輸數(shù)據(jù)和接收控制信號，而這些設(shè)備往往需要在嚴酷的環(huán)境下進行操作，如高溫、低溫、高濕度等。使用工業(yè)PoE交換機可以確保這些設(shè)備的穩(wěn)定供電和高效通信，從而提高整個系統(tǒng)的可靠性和效率。

電力行業(yè)-智能電網(wǎng)

工業(yè)PoE交換機可用于智能電網(wǎng)、智能電表、電力調(diào)度中心等領(lǐng)域。這些應(yīng)用需要長期穩(wěn)定運行，同時需要保證數(shù)據(jù)和電力的傳輸安全和可靠性。

智慧城市-綜合管廊

工業(yè)PoE交換機在綜合管廊的應(yīng)用主要是通過其高可靠性和寬溫設(shè)計來滿足在惡劣環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸需求。這種類型的交換機通常采用緊湊型和防護性能強的外殼設(shè)計，一般要求達到IP40防護等級，可防塵、防水、防震、抗腐蝕。

綜合管廊中需要部署大量的監(jiān)控攝像頭，這些設(shè)備需要穩(wěn)定的數(shù)據(jù)和電力供應(yīng)。而工業(yè)PoE交換機能夠通過一個網(wǎng)線為這些設(shè)備提供數(shù)據(jù)和電力，同時還能提供QoS和VLAN等功能，確保監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時傳輸和安全存儲。工業(yè)PoE交換機可以支持多種協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，能輕松地與其他設(shè)備集成，使得它在綜合管廊的監(jiān)控、安防、智能照明等應(yīng)用場景中發(fā)揮著越來越重要的作用。

智慧城市-智能樓宇系統(tǒng)

在現(xiàn)代智能樓宇系統(tǒng)中，各種傳感器、攝像頭和其他設(shè)備需要在高速網(wǎng)絡(luò)上進行通信，并且需要長時間穩(wěn)定的供電。這些設(shè)備往往布置在一些難以到達的區(qū)域，如頂樓或地下室等地方，因此使用工業(yè)PoE交換機可以避免由于供電和網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定而導(dǎo)致的問題。

總的來說，工業(yè)PoE交換機的應(yīng)用場景非常廣泛，尤其是在需要穩(wěn)定性和可靠性的環(huán)境中，如工業(yè)、制造、交通、能源等領(lǐng)域。隨著物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0等技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)PoE交換機的應(yīng)用前景也將越來越廣闊。

PoE交換機的市場前景

近年來，由于PoE技術(shù)具有靈活便利和經(jīng)濟實惠等優(yōu)點，在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用越來越廣泛，PoE交換機市場也隨之呈現(xiàn)快速增長的趨勢。

推動PoE交換機市場增長的一個重要因素是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的發(fā)展。隨著連接設(shè)備數(shù)量的增加，PoE交換機的需求也隨之增加，因為它們可以為這些設(shè)備提供供電和連接功能，無需額外的電源供應(yīng)和布線。

此外，VoIP（網(wǎng)絡(luò)語音）和IP攝像機的不斷普及也為PoE交換機的需求增長做出了貢獻。PoE交換機為這些設(shè)備提供了便捷且經(jīng)濟實惠的供電和網(wǎng)絡(luò)集成解決方案。

隨著對智能建筑和智能城市的需求不斷增加，PoE交換機的采用也預(yù)計會進一步增加。PoE交換機可以為各種設(shè)備提供供電和連接功能，包括照明、傳感器和門禁系統(tǒng)，成為智能建筑和城市基礎(chǔ)設(shè)施的必要組成部分。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，POE交換機將會具備更高的功率供應(yīng)能力、更高的安全性和穩(wěn)定性、更加智能化和自動化的特點，以滿足日益增長的網(wǎng)絡(luò)需求。