全方位了解PoE交换机的供电技术和应用场景-电子发烧友网

随着物联网的不断发展，越来越多的设备需要联网，而这些设备通常需要供电才能工作。传统的交换机无法提供电力供应，因此诞生了PoE交换机。本文将详细介绍PoE交换机和普通交换机的区别，并从各个角度全面介绍PoE交换机。

什么是PoE？

PoE（Power over Ethernet）即“以太网供电”，是一种可以通过网络线缆为网络设备提供电力的技术。PoE技术可以将电力和数据信号同时传输，使得设备不需要额外的电源线缆。PoE技术的原理是在以太网电缆中加入直流电源，使得网络设备可以通过网线直接供电。

Power over Ethernet

POE供电系统的组成

PSE（供电设备）

PSE设备是指支持PoE技术的网络设备，它是PoE供电系统中的核心部分之一。PSE一般有POE供电器和POE交换机两种形式。它的主要作用是通过以太网线缆传输电力和数据信号，并为受电设备（PD）供电。

PD（受电设备）

PD设备是指在PoE供电系统中需要接受电力供应的网络设备，例如IP电话、摄像头、无线接入点等。PD设备通过以太网线缆从PSE设备获取电力供应，并与PSE设备进行数据通信。

PoE电源

PoE电源是指PoE供电系统中的电力来源。PoE电源的工作原理是将交流电源转换为DC电源，并将电力和数据信号通过以太网线缆传输到网络设备上。PoE电源的功率决定了PSE能同时为多少台PD设备供电。

以太网线缆

以太网线缆是连接POE供电器和POE设备之间的媒介，可以将电力和数据信号一起传输到网络设备上。一般采用CAT5、CAT5E、CAT6等类型的以太网线缆，其传输距离根据不同的POE技术版本有所不同。

在PoE供电系统中，PSE设备和PD设备之间的交互是基于IEEE 802.3af/at/bt标准协议来完成的。这些标准协议规定了PSE设备和PD设备之间的电力传输方式、电力传输功率、电力传输距离等关键参数，确保了PoE供电系统的稳定性和可靠性。

PoE交换机的定义和分类

PoE交换机是一种能够为网络设备供电的交换机。根据供电方式的不同，PoE交换机可以分为两种类型：一种是采用线端供电方式（End-Span），另一种是采用中继供电方式（Mid-Span）。其中，采用线端供电方式的PoE交换机将电力和数据信号一起传输到网络设备上，而采用中继供电方式的PoE交换机则需要在电缆中插入一个PoE中继器，将电力和数据信号分开传输。

PoE交换机的工作原理

PoE交换机的工作原理是将交换机的电源输出连接到以太网端口，并通过以太网电缆将电力传输到需要供电的设备上。PoE交换机还需要根据设备的需求来确定所需的电力等级，并控制供电的方式和时间。

当网络设备通过以太网线连接到PoE交换机时，PoE交换机会检测设备是否支持PoE技术。如果设备不支持PoE技术，则PoE交换机只会传输数据信号，不会供电。如果设备支持PoE技术，则PoE交换机会将电力和数据信号一起传输到设备上。

PoE交换机的供电标准

目前，PoE交换机的供电标准主要分为三种，分别是IEEE 802.3af（PoE）、IEEE 802.3at（PoE+）、IEEE 802.3bt（PoE++），其中PoE++又根据功率不同分为了两类（Type3和Type4）。下表详细列出了PoE、PoE+和PoE++的规格：

类别	PoE	PoE+	PoE++	PoE++
IEEE标准	IEEE 802.3af	IEEE 802.3at	IEEE 802.3bt	IEEE 802.3bt
PoE类型	Type 1	Type 2	Type 3	Type 4
PSE端口功率	15.4W	30W	60W	90W
PSE电压范围	44-57V	50-57V	50-57V	52-57V
PD最大功率	12.95W	25.5W	51W	71W
PD电压范围	37-57V	42.5-57V	42.5-57V	41.1~57V
最大电流	350mA	600mA	1.2A	1.73A
线缆要求	Cat3/以上	Cat5/以上	Cat5e/以上	Cat5e/以上
使用双绞线	2对	2对	2/4对	4对

以太网供电 PoE类型参考图表

IEEE 802.3af标准

IEEE 802.3af标准是PoE交换机最早的标准，于2003年发布。该标准定义了PoE交换机的最大供电功率为15.4W，最大电压为48V，最大电流为350mA，以及最大传输距离为100米。根据这个标准，PoE交换机可以通过以太网线缆向连接到交换机上的PD设备提供最大15.4W的电力供应，从而实现电力与数据的传输。此标准被用于低功率应用场景。

IEEE 802.3at（PoE+）标准

IEEE 802.3at（PoE+）标准是在IEEE 802.3af标准之后(2019年)发布的，提供了更高的功率传输能力，最高传输功率达到30W。相比于IEEE 802.3af标准，PoE+可以为更多的设备提供足够的功率，例如IP电话、Wi-Fi接入点、IP摄像头、高性能笔记本电脑等。IEEE 802.3at标准还支持双向通讯，使PD可以向PSE发送信息以调整功率需求。

IEEE 802.3bt（PoE++）标准

IEEE 802.3bt标准是最新的PoE交换机标准，于2018年发布，也被称为PoE++标准，它可以让一根网线的8条铜芯同时供电，进一步扩展了PoE的功率传输能力，每个端口传输功率可达60W-90W，如果需要，甚至可以达到100W的功率上限。这使得PoE技术可以为更多的设备提供可靠的供电，例如医疗设备、工业设备、高功率LED照明等。为了支持PoE++，PSE和PD需要支持更高的电压和功率传输，需要更先进的硬件设计和更复杂的协商过程。

PoE交换机和普通交换机的区别

区别1：PoE技术的支持

PoE交换机和普通交换机最大的区别在于是否支持PoE技术。普通交换机只能传输数据信号，不能为设备供电。而PoE交换机可以将电力和数据信号一起传输到网络设备上，为设备提供电力供应。普通交换机需要使用额外的电源适配器或电源线缆来提供电力供应。

区别2：支持的设备不同

PoE交换机可以为支持PoE技术的设备提供电力供应，如IP电话、网络摄像头、无线接入点等。而普通交换机无法为这些设备提供电力。

区别3：布线工作量

使用PoE交换机可以将电力和数据信号一起传输到网络设备上，这样可以简化设备的安装，减少布线的工作量。

区别4：成本不同

由于PoE交换机可以为设备供电，因此不需要额外的电源适配器或电源线缆，从而节省了设备成本，也降低了布线的成本。但由于PoE交换机的技术含量较高，其价格比普通交换机要贵一些。

PoE交换机的四个应用范围

A.家庭应用

PoE交换机可以为家庭网络中的多种设备提供电力供应，如无线路由器、网络摄像头、IP电话等，使得家庭网络更加智能化和便利化。

B.商业应用

在商业应用中，PoE交换机可以为各种支持PoE技术的设备供电，如网络摄像头、无线接入点、电子标牌等。这些设备通常需要安装在较高的地方或不易更换的位置，因此使用PoE技术可以大大简化安装和维护工作。

C.工业应用

在工业应用中，PoE交换机可以为各种工业设备供电，如工业相机、传感器、控制器等。这些设备通常需要长期运行，需要较高的可靠性，因此使用PoE技术可以降低故障率和维护成本。

D.公共设施

在公共设施中，PoE交换机可以为各种智能设备供电，如智能灯具、智能门锁、智能广告牌等。这些设备分布在广泛的区域内，使用PoE技术可以简化布线和安装工作。

PoE、PoE+和PoE++交换机如何选择？

针对IEEE 802.3af、IEEE 802.3at（PoE+）和IEEE 802.3bt（PoE++）这三种类型的PoE交换机，在面临选择时，到底该如何选择？

首先，IEEE 802.3af PoE交换机能够为每个端口提供最大15.4瓦的电力，适用于低功率的网络设备，如IP电话、IP摄像头、无线接入点等，而且价格较为经济实惠。对于功率要求较高的设备，就需要选用IEEE 802.3at（PoE+）交换机，其可以为每个端口提供最大30瓦的电力输出。这种类型的交换机可以支持更多的设备，如高性能摄像头、IP电话和无线接入点等，且功率输出更为稳定，可靠性更高。

当用户需要连接更多的高功率设备时，就需要使用IEEE 802.3bt（PoE++）交换机，它的端口功率更高，可以支持71W的设备，能满足工业、商业和医疗等领域对于高功率设备的需求。相较于其他两种PoE交换机，PoE++交换机的价格更高，但其可为用户提供更强大的功率输出，可适用于更广泛的应用场景。下图根据PoE的四个类别列出了支持的PD：

PoE vs PoE+ vs PoE++ 可支持的智能终端设备

需要注意的是，PoE标准向下兼容，比如PoE++交换机也可以用在小功率设备上。

工业PoE交换机的应用场景

工业PoE交换机，即拥有PoE供电功能的工业级以太网交换机，是一种广泛应用于各种工业控制系统中的网络设备，它能够在恶劣环境下保证稳定的数据传输和供电，相比非工业级PoE交换机，具有更多的应用场景。以下是一些典型的应用场景：

智慧交通-智能交通系统

工业PoE交换机可用于交通信号灯、高速公路监控系统、收费站视频监控等。智能交通系统需要大量的监控摄像头和其他设备进行实时监测和控制，而这些设备通常需要长时间稳定的数据传输和供电，因此工业PoE交换机可以为这些设备提供高效的网络连接和可靠的电源支持。

智能制造-工业自动化

在智能制造和工业自动化应用中，各种传感器和执行器需要实时传输数据和接收控制信号，而这些设备往往需要在严酷的环境下进行操作，如高温、低温、高湿度等。使用工业PoE交换机可以确保这些设备的稳定供电和高效通信，从而提高整个系统的可靠性和效率。

电力行业-智能电网

工业PoE交换机可用于智能电网、智能电表、电力调度中心等领域。这些应用需要长期稳定运行，同时需要保证数据和电力的传输安全和可靠性。

智慧城市-综合管廊

工业PoE交换机在综合管廊的应用主要是通过其高可靠性和宽温设计来满足在恶劣环境下的数据传输需求。这种类型的交换机通常采用紧凑型和防护性能强的外壳设计，一般要求达到IP40防护等级，可防尘、防水、防震、抗腐蚀。

综合管廊中需要部署大量的监控摄像头，这些设备需要稳定的数据和电力供应。而工业PoE交换机能够通过一个网线为这些设备提供数据和电力，同时还能提供QoS和VLAN等功能，确保监控数据的实时传输和安全存储。工业PoE交换机可以支持多种协议和网络拓扑结构，能轻松地与其他设备集成，使得它在综合管廊的监控、安防、智能照明等应用场景中发挥着越来越重要的作用。