更新时间：2024-09-21 08:21
PoE (功率 over Ethernet)指的是在对现有的以太网布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网APNAP、监控摄像头等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。PoE也被称为基于局域网的供电系统(power over LAN，PoL)或有源以太网(active Ethernet)，有时也被简称为以太网供电，这是利用现存标准以太网传输电缆同时传送数据和电功率的标准规范，并保持了与现存以太网系统的兼容性。
早在20世纪90年代，3Com，PowerD、思科这样的美国设备制造商就已经初步提出了PoE的想法。在2000年，思科提出了自己的cisco预标准以太网供电（Cisco Pre-standard Powerover Ethernet）。在2003年6月IEEE批准了 IEEE 802.3af，解决了各个厂家设备的兼容性问题。2009年10月PoE的第二个协议IEEE 802.3at 批准，该标准中的PoE 技术被通俗的称为PoE+技术。除了完全兼容IEEE802.3af之外，还支持Type-2的更大功率的供电。2018 年，IEEE Std 802.3bt 标准带来新PoE 技术。基于PoE 和PoE+便利的命名规则，第三代PoE 技术被简称为PoE++技术。
PoE供电技术已被应用到生活中的诸多方面如网络设备、安防监控、数据传输、无线通信、弱电工程、照明系统等。
一个完整的PoE系统包括供电端设备(power sourcing equipment，PSE)和受电端设备(power device，PD)两部分。
在20世纪90年代，美国领先的设备制造商3Com，PowerD、思科就已经初步提出了关于PoE供应技术的想法。2000年初，思科提出了自己的cisco预标准以太网供电（Cisco Pre-standard Powerover Ethernet），这个标准支持更加详细的PD功率分级，而且广泛应用在自己的IP电话系统中
2003 年，由IEEE 组织发布的IEEE Std 802.3af 标准中，首次提出了在物理层通过以太网给设备供电的方法。基于这一版标准中的技术，供电设备可通过通信电缆向受电设备直接供电，其中要求直流功率小于15.4W，受电设备负载功率不超过12.95W。该版标准定义了两种供电线序，分别为空闲线对供电和信号线对供电。空闲线对供电左图采用1236 线端为信号端，信号线对供电右图则采用1236 线端兼用电源和信号端，供电设备可适应受电设备采用任意一种供电线序。
2004年以前，做PoE供电设备的大多都是美国的设备制造厂家。近年来，中国的设备制造商也开始重视PoE供电技术，陆续研发了推出了具有以太网供电的交换机、Hub等。比如思科、惠普、北电网络、烽火网络这些公司都开发出了关于PoE技术的相关产品。
2009年10月，第二个PoE标准IEEE802.3at正式推出，该标准中的PoE 技术被通俗的称为PoE+技术。除了完全兼容IEEE802.3af之外，还支持Type-2的更大功率的供电。但是，PoE设备必须支持LLDP，通过协议协商所需的功率。现在已经有越来越多的PD控制芯片开始支持IEEE 802.3at，所以使PSE支持更多的PD，需要开发符合IEEE 802.3at标准的供电设备。
2018 年，IEEE Std 802.3bt 标准带来新PoE 技术。不同于前代技术在两对导线上供电，新标准充分利用了通信线缆的全部八根导线，通过对线缆加压以提高载流能力。新技术将PoE 的供电端功率直接提升到90W，与之相配的负载功率也提升至了71.3W。经过这一次提升，进一步扩大了PoE的应用范围。基于PoE 和PoE+便利的命名规则，第三代PoE 技术被简称为PoE++技术。
在2018年以来，PoE技术已经得到广泛的应用。像无线城市和摄像安防系统这样的应用，已经走入了人们的生活，让生活周围更加便利。
按照IEEE802.3af，IEEE 802.3at、IEEE802.3bt标准，在一定的时间内，供电设备必须完成对终端网络设备的检测和分级，然后决定是否对其供电以及输出多少功率。这个规定给不兼容的网络设备不受48V电源的破坏提供了保障。所以供电设备的主要功能是检测是否有兼容的设备(PD)接入系统或从系统中断开，并对受电设备进行功率分级，以提供相应功率的电源或切断电源。
PoE供电原理主要有以下六个阶段:
(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PD是否存在，只有检测到PD，PSE才会进行下一步操作。一般在受电设备中，选用24.9K的电阻。
(2)确定功耗阶段:PSE确定PD功耗。PSE通过检测电源输出电流来确定PD功率等级。PSE默认将受电设备规定为0级，为其提供15.4W的输出功率。IEEE802.3af的PD分级: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。
(3)开始供电阶段:PSE给PD稳定供电。当检测到端口下挂设备属于合法的PD设备时，并且PSE完成对此PD的分类，PSE开始对该设备进行供电，输出48V的电压。
(4)供电阶段:实时监控，电源管理。供电期间，PSE还要对每个端口的供电情况进行监视，提供欠压和过流保护。并确认受电设备不超过15.4W的功率要求
(5)断电阶段:PSE检测PD是否断开，PSE会通过特定的检测方法判断PD是否断开。
(6)检测阶段:PD断开，PSE将关闭端口输出电压，端口状态返回到信号检测阶段。
当PoE供电时，由于PD工作时不能连续消耗350mA电流或12.95W功率，短时内允许有400mA的浪涌电流。当旁路电容充电完成后，端口电压就升高进入供电模式，使电路的其余部分运行，并在它所在类的功耗极限内吸取电源。必须将电流主动地限制在最小电流 (400mA~450mA)内，被动地限制为350mA到400mA的阈值内。端口电流可能永远不会超过，如果大于的时间超过 (50ms到75ms)，端口就会关断。在启动和供电模式下使用这些限制。虽然IEEE标准要求在启动时的最大电流为，但实际上与相等。
电流主动限制对端口电源实现了严格的控制，以避免一些故障造成严重事故，并允许 PSE 用低价位的MOSFET来控制端口。因为PSE 经常执行和 电流限制，PD必须对它的旁路电容充电或在加电50ms后限制电流。PSE可以选用较严格的阈值来控制分级1和分级2的PD。PD至少要保持10mA的电流且交流阻抗要维持在26.25kΩ或更少，以避免掉线。像恒温调节器这类功率敏感的应用可以通过脉冲调制使“保持功耗特征(MPS)”电流为10mA，并且脉冲间隔时间保持75ms到250ms之间以减少功耗。PD也必须有一个电阻小于26.25kΩ的共模阻抗与一个大于50nF电容并联。通常，PD的旁路和负载会形成一个比26.25kΩ低得多的阻抗。PD设备提供48V到低电压的转换是较容易，但同时应有1500V的绝缘安全电压。
PoE标准使用的是2003年发布的国际标准IEEE802.3af，这个标准解决了各个厂家设备的兼容性问题。该标准要求:PSE能达到15.4W的输出功率，到达受电设备的功率是12.95W。
IEEE802.3af允许两种线序供电方法:第一种方法是在4-5、7-8线对上传输电源，并且规定4-5为正极，7-8为负极;第二种方法是在1-2、3-6线对上传输电源，极性任意。
PoE+标准使用的是2009年发布的国际标准IEEE802.3at，标准IEEE802.3at，与IEEE802.3af完全兼容，支持更大功率的供电，使以太网供电广泛应用成为可能。该标准要求:PSE能达到30W的输出功率，到达受电设备的功率是25.5W。
PoE++ 标准使用的是2018年最新的国际标准IEEE802.3bt，由于PoE+ 、PoE++ 两种标准的功率已经不能满足现在更大功率的PD的供电要求，为了能满足现在更大功率的PD的供电要求。所以该标准推出了两个要求：
(1)要求PSE能达到60W的输出功率，到达受电设备的功率是51~60W。
(2)要求PSE能达到90W的输出功率，到达受电设备的功率是71~90W。
IEEEStd 802.3af标准中规定，直流电压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端典型的输出功率为15.4W。
在PoE 系统中，由于供电线路为两对双绞线，线路的单程总电阻由两根单线电阻并联而成。因此，若以10Ω 的单程电阻计算，则线路容许的直流电阻值为20Ω，此时PoE 系统的供电范围可达到:20Ω/9.5Ω × 100m = 210.52m。其中，线缆采用符合标准的CAT5E 电缆，其直流电阻值≤9.5Ω/100m。因此，在对传输速率要求不高的场合中，PoE 供电线路长度可以设定在0～200m 范围内。
在PoE+系统中，供电线路跟PoE中的相同，同理，按6.25Ω 单程总电阻计算，线路容许的直流电阻值约为12.5Ω，则PoE 系统的供电范围通过计算可达到131.58m。因此，在对传输速率要求不高的场合中，PoE供电线路长度可以设定在0～130m 范围内。同时，由于IEEE Std 802.3af 中对于PSE 电源的输出电压范围是44～57V、IEEE Std 802.3at 中是50～57V。在这一规定范围内，如果适当地增加输出电压，则线路容许的电阻也增加，此时若负载不变，则供电线路容许的长度也能相应地增加。进而线路的热损耗也会随之加大，为了避免这种利大于弊的情况发生，必须同时综合考量输出功率和线路功率损耗二者的平衡。
不同于PoE 和PoE+系统，在IEEE Std 802.3bt标准中，PoE++系统是利用四对双绞线供电，该标准有Type3 和Type4 两个类型。
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，则理论上，通过计算得出最大线路直流电阻值为6.63Ω，相应的直流电流值为1.962A。
Type4 规定，电源PSE典型输出功率为90W，电源最小输出电压U为52V，典型负载最大功率为71.3W，通过计算得出最大线路直流电阻值为4.74Ω，相应的直流电流值为2.74A。
在PoE++系统中，系统供电线路为四对双绞线，不同于两对双绞线的情况，此时的单程总电阻由四根单线电阻的并联而成。
若以3.3Ω 和3.1Ω单程总电阻计算，则单线的直流电阻值约为13Ω 和12Ω，则通过计算可以得出PoE++系统的供电范围可达到136.84m。其中，线缆采用标准的CAT5E 电缆，其规定的直流电阻≤9.5Ω/100m。因此，在对传输速率要求不高的场合中，PoE++供电线路长度可以设定在0～126m 范围内。
（1）简单，方便。PoE只需要安装和支持一条电缆，简单且节省空间，并且设备可任意移动。
（2）节约成本。许多带电设备，如视频监视摄像机等，都需要安装在部署AC电源的地方，PoE则不需要电源和安装电源所耗费的时间，不仅节省费用和时间，同时也减少了电力线的物料成本和人工布线成本。
（3）实时监控。像数据传输一样，PoE可以使用简单网管协议(SNMP)来监督和控制该设备。
（4）安全性。PoE供电端设备只会为需要供电的设备供电，只有连接需要供电的设备，以太网电缆才会有电压存在，消除线路上漏电的风险。
（5）集中供电。一个单一的UPS就可以提供相关所有设备在断电时的供电。
（6）兼容性。用户可以自动、安全地在网络上混用原有设备和PoE设备，这些设备能够与现有以太网电缆共存。
（1）非标准设备的安全隐患。目前市场上还有非标准的PoE供电设备和受电设备。它们的供电电压只有48V/24V/12V等。
（2）传输距离有限。PoE交换机最大传输距离主要取决于数据传输距离，当传输距离超过100m时可能会发生数据延迟、丢包等现。在实际施工过程中传输距离尽量不超过100m。
（3）“不稳定性”。在实际施工和应用中，经常会出现PoE交换机不能供电或者供电不稳定的情况，标准PoE供电已经稳定安全。多数状况是由于选用的非标准PoE交换机或者线材品质过于低劣，或方案设计本身不合理等。
（4）风险过于集中。一台PoE交换机同时会给多个前端设备进行供电，交换机的PoE供电模块任何故障都会导致所有的摄像机无法工作，风险过于集中。
PoE、PoE+、PoE++供电技术参数如下表所示，用户可以根据现网PD的实际情况，使用对应的供电技术对PD进行供电。
目前，PoE 交换机会通过模式 A（End-Span 末端跨接法）、模 式 B（Mid-Span 中 间 跨接法）和 4-pair 三种 PoE 供电方式为受电端设备提供传输兼容的直流电。
即末端跨接法(End-Span)，在该模式下，PoE交换机通过1、2、3、6线为受电端设备进行供电，同时也会进行数据传输，其中1、2为正极，3、6为负极。
即中间跨接法(Mid-Span)，在该模式下，PoE交换机通过 4、5、7、8线为受电端设备进行供电。当应用于10BASE-T和100BASE-T 以太网时，4、5、7、8线只会进行电力传输，不会进行数据传输，因此该四只脚也被成为空闲脚。其中4、5作为正极，7、8 作为负极。
PoE 供电方式在该模式下，PoE 交换机将会通过所有的线为受电端设备进行供电，其中 1、2 和 4、5 为正极，3、6 和 7、8 为负极。
PoE技术可以为IP电话、无线AP、视频电话、门禁、POS、楼宇控制器和传感器、数字标牌等终端设备供电。
视频监控系统目前国内视频监控系统已经发展成为全数字式网络化，摄像机全部为数字式设备，应用PoE供电大大减少了设计人员和施工人员的劳动强度。
PoE技术可以在普通网络线缆（5类及以上）传输未经压缩的高清视频（可达4K）、音频、电源、家用网络、以太网、USB和其他的一些控制信号（例如RS232和IR）以及提供100W的功率。采用的接插件是以太网使用的RJ45模块化器件，无须特定类型的电缆或专有的连接器。HDBaseT的传输距离可以长达100m，实现视频、音频、网络、控制和电源的一体化传输。
PoE作为WLAN的热点补充技术之一。在组建大型WLAN时PoE的优势非常显著，在规模较大的场所组建WLAN已经是非常普遍的设计。例如普渡大学组建了拥有1100多个无线访问点的WLAN，可以向140多个建筑物和4万名学生提供无线上网服务；通过采用PoE技术的设备为无线网络供电，使每个AP平均节省了350～1000美元的费用。
弱电工程在施工过程中往往需要布放大量的线缆，例如power cord、网线、控制线等。 除此之外，还需要为设备购买专用的供电电源。 使用 PoE 供电技术不仅节约了购买电缆和电源的成本， 同时也节省了布放电缆和安装电源的人力成本。
近年来PoE在LED照明方面有着蓬勃的发展。美国的NULEDS公司、INNOVATIVE LIGHTING公司、思科、欧洲的荷兰皇家飞利浦公司都生产制作了相应的PoE产品，比如，荷兰皇家飞利浦公司结合PoE技术和LED智能照明，推出全球第一个PoE智能办公照明互联系统，利用现有以太网布局，让每一个照明设备都具有照明和信息采集功能，为物联网和大数据的发展做出了铺垫。
自2003年IEEE802.3af标准制定以来，已有多家半导体厂商提供了符合IEEE802.3af 规格的PSE控制器，如:凌力尔特公司公司(Linear)的LTC4258/59;德州仪器(TI)的TPS2383/TPS2384;以色列PowerDsine公司的 PD64004/64012以及美信公司(Maxim)的MAX5922A/B/C和MAX5935。为了使PD 符合 IEEE802.3af标准的要求，简化设计任务，同样几大半导体厂商相继推出了PD接口控制器。可用的接口控制器有:德州仪器(TI)的TPS2370/TPS2371/TPS2375/TPS23750;凌特公司(Linear)的LTC4257/ LTC4257-1 /LTC4267:美信公司(Maxim)的MAX5940A/MAX5940B，MAX5941A/B，MAX5942A/B，MAX5953等等。凌力尔特公司公司的PSE芯片可控制四个独立48V以太网端口，执行全部必要的电源操作，例如判定是否有兼容设备连接到电缆、分辨设备类型、调节电流正常运行及DC 或AC断接检测能力。这种基于该公司领先热插拔控制技术的PoE控制器很好地克服了插拔时的电压波动现象，而且在器件功耗方面的性能也较为优越，此外，它还能自动监测AC断接状态而不需要手动设置。在大系统中，4位可编程数字地址即多达16个LTC4258或LTC4259能同时连接在相同的IC或SMBus上，控制多达64个通道。凌力尔特公司公司的PD控制器一LTC4267，具有一个集成开关稳压器，精确双电平浪涌电流限制允许与老式PoE系统无缝连接;还包括一个恒定频率电流模式的片上DC/DC控制器，可编程分级电流(0至4级)，具有欠压关断、智能热保护等功能。此外，通过对电子元件及电路的改进，可以解决芯片在供电方面的问题，使系统的安装、使用更加简便稳定性和性能得以提高。
在802.3af 标准出现之前，一些LAN设备厂商采用专利性馈电器为以太网线缆提供馈电。虽然这种方法行得通，但有些馈电器会对有线设备构成重大安全隐患。款产品贴有“注意:通电以太网线缆”的黄色警示标签。如果你把“通电”以太网线缆插入 PC 或便携电脑，网络接口就会遭到电气破坏，更严重的是，带电线缆可能会烧毁整个机器，或者引发火灾。802.3af解决了这个安全问题，它能够识别具有PoE功能的设备，只有位于线路另一端的是兼容设备，才会给线缆供电;如果另一端设备没有PoE功能，端口完全如同普通的LAN交换机端口，则不会供电，因此不会产生电火花或者烟雾。
在2010年，IEEE Std.802.3az-2010 Energy-Effi-cient Ethernet(EEE)(高效能以太网)标准获得批准，绿色节能运动已经深入到了数据中心网络最基本的组成元素之中。新的标准可在网络连接利用率下降时降低能源需求，实现网络在芯片级上的节能效果。新标准定义了一种名为Low Power Idle(空闲态低功率)的技术，它可以在一个连接并未使用状态时降低能源消耗。考虑到大部分的以太网流量的突发性特点，这一技术能够带来相当可观的节能效果，尤其是在一些高性能技术，如10GbE(1GbE 和100 MbE也在标准之中)的应用中，节能效果更加明显。因此采用基于EEE标准的设备，可以在兼顾性能的同时实现能源节约。EEE由物理层的LPI协议(Low Power Idle)实现，在LPI模式下，链路两端设备在链路利用率较低时能进入节能状态，并且能在切换LPI模式时不改变链路状态，不出现丢帧，切换时间对上层可以忽略不计。EEE同时规定了链路两端设备交换EEE 能力和协商EEE参数的机制。
随着信息、网络和人工智能的不断发展，大数据、云计算和5G的广泛应用。 例如，智慧楼宇应用楼宇智能化系统中的各弱电子系统应用网络正在不断扩大，也在变得越来越复杂和多样化。随着智能化与物联网智能终端设施越来越多，设备的数量和安装位置已经难以确定，尤其是它们的就地供电问题越来越突出，依托布线基础设施进行信号传输与供电的方案变得更具吸引力。应用中依据标准可实现对设备提供远程电源，促进了PoE的发展。智能建筑、智慧安防和智慧交通等应用随处可见，需求剧增以太网供电技术的发展和应用必将取代大部分传统设备的供电方式。一个智慧、感知的以太网络供电技术将越来越成熟，应用也会越来越广泛。