PoE（Power over Ethernet）是指通過(guo)網線傳輸(shu)電力的(de)一(yi)種技(ji)術，借(jie)助現有以太網通過(guo)網線同時為IP終端設備(bei)（如：IP電話、AP、IP攝像頭等）進行數據傳輸(shu)和供(gong)電。
PoE又(you)被(bei)稱為(wei)基于局(ju)域網的供(gong)電系統(Power over LAN，簡稱PoL)或有(you)(you)源以(yi)太(tai)(tai)網( Active Ethernet)，有(you)(you)時也被(bei)簡稱為(wei)以(yi)太(tai)(tai)網供(gong)電。
為了規范(fan)和(he)促進PoE供電技術的發展，解決不同廠家供電和(he)受電設備之(zhi)間的適配性問題，IEEE標準(zhun)委員會先后(hou)發布了三個PoE標準(zhun)：IEEE 802.3af標準(zhun)、IEEE 802.3at標準(zhun)、IEEE 802.3bt標準(zhun)。
隨(sui)著網(wang)(wang)絡中IP電話、網(wang)(wang)絡視頻監(jian)控以(yi)及無線(xian)以(yi)太(tai)網(wang)(wang)設(she)(she)備(bei)的(de)日益廣(guang)泛(fan)，通過以(yi)太(tai)網(wang)(wang)本身(shen)提供電力(li)支持的(de)要(yao)求也越(yue)來(lai)越(yue)迫切。多數情況下(xia)，終(zhong)端設(she)(she)備(bei)需(xu)要(yao)直流供電，而終(zhong)端設(she)(she)備(bei)通常安(an)(an)裝在(zai)距離地面比(bi)較高的(de)天花(hua)板或室(shi)外(wai)，附近很難(nan)(nan)有(you)合適的(de)電源(yuan)插座，即使有(you)插座，終(zhong)端設(she)(she)備(bei)需(xu)要(yao)的(de)交直流轉換器也難(nan)(nan)有(you)位置安(an)(an)置。另外(wai)，在(zai)很多大型的(de)局(ju)域網(wang)(wang)應用中，管理(li)員(yuan)同時需(xu)要(yao)管理(li)多個終(zhong)端設(she)(she)備(bei)，這(zhe)些設(she)(she)備(bei)需(xu)要(yao)統一的(de)供電和統一的(de)管理(li)，由于供電位置的(de)限制，給(gei)供電管理(li)帶來(lai)極(ji)大的(de)不便，以(yi)太(tai)網(wang)(wang)供電PoE則正好解決了這(zhe)個問(wen)題。
PoE是(shi)一(yi)(yi)種有線(xian)以太網供(gong)(gong)電技術，使用于數據傳輸的(de)網線(xian)同時具備直(zhi)流(liu)供(gong)(gong)電的(de)能力，有效(xiao)解決IP電話、無線(xian)AP、便攜設備充電器、刷卡機(ji)、攝像頭(tou)、數據采集等終(zhong)端的(de)集中(zhong)式電源(yuan)供(gong)(gong)電。PoE供(gong)(gong)電具有可(ke)靠、連接(jie)簡捷(jie)、標準(zhun)統一(yi)(yi)的(de)優勢(shi)：
可靠：一臺PoE設備可以同(tong)(tong)時為多個終端設備供電(dian)，實現電(dian)源(yuan)集中供電(dian)的同(tong)(tong)時，還可以進行(xing)電(dian)源(yuan)備份。
連接(jie)簡捷(jie)：終端設備不需(xu)外接(jie)電源(yuan)，只需(xu)要(yao)一根網線。
標準：符合國際標準，使用(yong)全球統一的RJ45電源接口(kou)，可保證(zheng)與不同廠商的設備對接。
PoE供電設備角色
IEEE 802.1ab定義的TLV報文格式(shi)
PoE是如何(he)工(gong)作的?
如下(xia)(xia)圖所示，PoE供電系統包括如下(xia)(xia)兩(liang)個設備角(jiao)色：
供(gong)(gong)(gong)電(dian)設備PSE（Power-sourcing Equipment）：通過以(yi)太(tai)網給受電(dian)設備供(gong)(gong)(gong)電(dian)的(de)PoE設備，提供(gong)(gong)(gong)檢(jian)測、分(fen)析、智能功率(lv)管理等(deng)功能，例如：PoE交換機。
受電設(she)備(bei)PD（Powered Device）：如無(wu)線AP、便攜設(she)備(bei)充(chong)電器、刷(shua)卡(ka)機、攝像頭等受電方設(she)備(bei)。按照是否符合(he)IEEE標(biao)準(zhun)，PD分(fen)為標(biao)準(zhun)PD和非標(biao)準(zhun)PD。
按照IEEE標準的定義，PSE設(she)備分為MidSpan（PoE功能(neng)模塊在(zai)設(she)備外）和(he)Endpoint（PoE功能(neng)模塊集成到設(she)備內）兩(liang)種類(lei)型。華為Cloudengine S系列PoE交(jiao)換機的PoE功能(neng)模塊全部集成在(zai)設(she)備的內部，屬于Endpoint的PSE設(she)備。
Endpoint類(lei)型的PSE設備依據使用的供電(dian)(dian)線(xian)對(dui)不同(tong)分為Alternative A（1/2和(he)3/6線(xian)對(dui)）和(he)Alternative B（4/5和(he)7/8線(xian)對(dui)）兩種供電(dian)(dian)模式(shi)。
Alternative A供電(dian)模(mo)式通過數(shu)據(ju)對(dui)(dui)供電(dian)。PSE通過1/2和(he)3/6線(xian)對(dui)(dui)給PD供電(dian)，1/2鏈接(jie)(jie)形成負極，3/6鏈接(jie)(jie)形成正極。10BASE-T、100BASE-TX接(jie)(jie)口(kou)使(shi)用(yong)1/2和(he)3/6線(xian)對(dui)(dui)傳(chuan)輸(shu)(shu)數(shu)據(ju)，1000BASE-T接(jie)(jie)口(kou)使(shi)用(yong)全(quan)部的(de)4對(dui)(dui)線(xian)對(dui)(dui)傳(chuan)輸(shu)(shu)數(shu)據(ju)。由于DC直流電(dian)和(he)數(shu)據(ju)頻(pin)率互不干擾，所以可以在同一對(dui)(dui)線(xian)同時傳(chuan)輸(shu)(shu)電(dian)流和(he)數(shu)據(ju)。
Alternative B供(gong)電模(mo)式通過(guo)空閑對(dui)供(gong)電。PSE通過(guo)4/5和7/8線對(dui)給PD供(gong)電，4/5鏈(lian)接形(xing)(xing)成(cheng)正極，7/8鏈(lian)接形(xing)(xing)成(cheng)負極。
IEEE標準(zhun)不允(yun)許同時應(ying)用(yong)以上兩種(zhong)供電(dian)模式(shi)。供電(dian)設備PSE只能提供一(yi)種(zhong)用(yong)法，但是受電(dian)設備PD必須能夠同時適應(ying)兩種(zhong)情況。
PSE設(she)(she)備(bei)上電，PD設(she)(she)備(bei)通過網絡連接(jie)到PSE設(she)(she)備(bei)后，PSE與PD就開始進行(xing)供(gong)電協商：
檢(jian)測(ce)(ce)PD：PSE在(zai)端口(kou)周期(qi)性輸出電(dian)(dian)流受限的(de)(de)(de)小電(dian)(dian)壓，用以(yi)檢(jian)測(ce)(ce)PD設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)。如果(guo)檢(jian)測(ce)(ce)到(dao)特定(ding)阻(zu)值的(de)(de)(de)電(dian)(dian)阻(zu)，說明(ming)線纜終端連(lian)接著支持(chi)IEEE 802.3af標準(zhun)或(huo)IEEE 802.3at標準(zhun)的(de)(de)(de)受電(dian)(dian)端設(she)(she)備(bei)（電(dian)(dian)阻(zu)值在(zai)19kΩ～26.5kΩ的(de)(de)(de)特定(ding)電(dian)(dian)阻(zu)，通常的(de)(de)(de)小電(dian)(dian)壓為(wei)2.7V～10.1V，檢(jian)測(ce)(ce)周期(qi)為(wei)2秒）。
供電能(neng)力(li)協(xie)(xie)商(shang)即(ji)PD設備(bei)分類過(guo)程：PSE對PD進(jin)行(xing)分類，并協(xie)(xie)商(shang)供電功率。供電能(neng)力(li)協(xie)(xie)商(shang)不僅(jin)可(ke)以通(tong)過(guo)解析PSE與PD發(fa)送的電阻實現(xian)的，還(huan)可(ke)以通(tong)過(guo)鏈(lian)路層發(fa)現(xian)協(xie)(xie)議LLDP（Link Layer Discovery Protocol）協(xie)(xie)議發(fa)現(xian)和(he)通(tong)告供電能(neng)力(li)進(jin)行(xing)協(xie)(xie)商(shang)。
開(kai)始供電(dian)：在啟動期內(一般小于(yu)15μs)，PSE設(she)備開(kai)始從(cong)低電(dian)壓(ya)(ya)向PD設(she)備供電(dian)，直(zhi)至提供48V的直(zhi)流電(dian)壓(ya)(ya)。
正常供電(dian)：電(dian)壓達到48V之(zhi)后，PSE為PD設備提供穩(wen)定可(ke)靠48V的直流電(dian)，PD設備功率消耗不(bu)超(chao)過PSE最(zui)大輸出功率。
斷電：供(gong)電過(guo)(guo)(guo)程中，PSE會不斷監測PD電流輸(shu)入，當PD電流消(xiao)耗(hao)下(xia)降到(dao)最低值以下(xia)，或電流激增，例如拔下(xia)設備或遇(yu)到(dao)PD設備功率消(xiao)耗(hao)過(guo)(guo)(guo)載(zai)、短路、超過(guo)(guo)(guo)PSE的供(gong)電負荷(he)等，PSE會斷開電源，并重復檢測過(guo)(guo)(guo)程。
由2字節的TLV報文(wen)頭和12字節的TLV信息字段組成，報文(wen)格式如下圖(tu)所(suo)示：
IEEE 802.1ab定義的(de)TLV報(bao)文格式(shi)
Power via MDI和Extended Power via MDI各字段含(han)義如下圖所示。
Extended Power via MDI各字段含義(yi)
由2字節的TLV報文(wen)頭(tou)和4字節的TLV信息字段組成(cheng)，報文(wen)格式如下圖(tu)所示：
華為公司自定義的(de)TLV報文格式
TLV報文(wen)中(zhong)各(ge)字段含(han)義(yi)如下：
TLV Type：TLV的類型，占(zhan)1個(ge)字節。取(qu)值為1，表示(shi)PD支持的供(gong)電模(mo)式；取(qu)值為2，表示(shi)PD當前(qian)工(gong)作的供(gong)電模(mo)式。
TLV Length：TLV的長度，占1個(ge)字節。取值為4，表示(shi)TLV信(xin)息字段值占4個(ge)字節。
TLV Value：TLV的(de)值，占4個(ge)字節(jie)，共32位。第0位、1位、2位、3位的(de)含義如下圖所示，第4～31位預留。
前面我們提及(ji)了(le)IEEE標(biao)(biao)準(zhun)委員(yuan)會(hui)為解決(jue)不同廠家(jia)供電(dian)和受電(dian)設備之間的適配性問題，會(hui)先后發(fa)布了(le)三個PoE標(biao)(biao)準(zhun)：IEEE 802.3af標(biao)(biao)準(zhun)、IEEE 802.3at標(biao)(biao)準(zhun)、IEEE 802.3bt標(biao)(biao)準(zhun)。那么(me)這三個標(biao)(biao)準(zhun)有什么(me)不同呢？
2003年6月，IEEE 802.3工作(zuo)組(zu)制定了(le)IEEE 802.3af標準，作(zuo)為以太網(wang)標準的延伸，對網(wang)絡供(gong)電(dian)的電(dian)源(yuan)(yuan)、傳輸和接收(shou)都(dou)做了(le)細致的規定。例(li)如：IEEE 802.3af標準規定PSE設備需要在每個端口上提供(gong)最高15.4W的直流電(dian)源(yuan)(yuan)。
由于電纜中(zhong)的(de)一些功(gong)率(lv)耗(hao)散，因此受電設備僅(jin)有(you)12.95W可用。2009年10月(yue)，為對(dui)應大(da)功(gong)率(lv)終端的(de)需求(qiu)，誕生了IEEE 802.3at標(biao)(biao)準，IEEE 802.3at標(biao)(biao)準在兼容802.3af標(biao)(biao)準的(de)基礎上，提供最高25.5W的(de)功(gong)率(lv)，滿足(zu)新的(de)需求(qiu)。
2018年9月，為進一步提升PoE供(gong)(gong)電(dian)功(gong)率(lv)以(yi)及對(dui)標(biao)(biao)(biao)準進行優化，IEEE標(biao)(biao)(biao)準委員(yuan)會的發布了(le)IEEE 802.3bt標(biao)(biao)(biao)準。IEEE 802.3bt標(biao)(biao)(biao)準進一步提升了(le)供(gong)(gong)電(dian)能力(li)，類(lei)型3可提供(gong)(gong)高(gao)達51 W的供(gong)(gong)電(dian)功(gong)率(lv)，類(lei)型4可提供(gong)(gong)高(gao)達71.3W的供(gong)(gong)電(dian)功(gong)率(lv)。此(ci)外，還包括(kuo)對(dui)2.5GBASE-T、5GBASE-T和10GBASE-T的支持，擴(kuo)大了(le)高(gao)性(xing)能無線接入點和監控攝像頭等應用(yong)程序的使用(yong)。
一般將(jiang)(jiang)IEEE 802.3af標(biao)(biao)準(zhun)對應的(de)供(gong)電(dian)技術(shu)稱為(wei)(wei)PoE供(gong)電(dian)，將(jiang)(jiang)IEEE 802.3at標(biao)(biao)準(zhun)對應的(de)供(gong)電(dian)技術(shu)稱為(wei)(wei)PoE+供(gong)電(dian)，將(jiang)(jiang)IEEE 802.3bt標(biao)(biao)準(zhun)對應的(de)供(gong)電(dian)技術(shu)稱為(wei)(wei)PoE++供(gong)電(dian)，也稱為(wei)(wei)4PPoE。三種(zhong)供(gong)電(dian)技術(shu)對應的(de)參數如下圖所示(shi)。
PoE供電技術參數對(dui)比(bi)
PoE供電(dian)設備(bei)非(fei)常普遍，例(li)如華為S系列園區交換(huan)機、無(wu)線接(jie)入控(kong)制器AC和AR接(jie)入路由器都有款(kuan)型(xing)可以(yi)支持(chi)PoE供電(dian)，設備(bei)是否可以(yi)支持(chi)PoE供電(dian)，是由硬件決定的(de)，不能通過升級軟(ruan)件把不支持(chi)PoE供電(dian)的(de)設備(bei)變(bian)更為支持(chi)PoE供電(dian)的(de)設備(bei)。
以(yi)(yi)華為S系列園區交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)為例，能夠支持PoE供電(dian)(dian)的(de)(de)交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)叫做(zuo)PoE交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)，一般(ban)部署在接入層，通過內置(zhi)或外置(zhi)的(de)(de)PoE電(dian)(dian)源為終端設(she)備供電(dian)(dian)。框式交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)要(yao)作為PoE交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)，需要(yao)同(tong)時(shi)滿足：一是機(ji)(ji)框必須是支持PoE供電(dian)(dian)的(de)(de)機(ji)(ji)框，二(er)是機(ji)(ji)框中插入的(de)(de)單(dan)(dan)板必須是PoE單(dan)(dan)板；盒式交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)只要(yao)設(she)備款型支持PoE功能，設(she)備上電(dian)(dian)后(hou)就(jiu)可以(yi)(yi)支持PoE供電(dian)(dian)。
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