PoE以太网络供电

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poe是Power over Ethernet的缩写，这是一种藉由网络线传输电力的规格。虽然在2003年之前，已经有许多网络设备大厂在自家的网络产品上，实做过不少大同小异的网络供电设计，但自从IEEE在2003年802.3af以来，PoE的业界标准可谓定于一尊。各家网络装置厂商，都可以遵循IEEE 802.3af标准，快速开发出多样化的产品。

PoE偶而会被拿来和传统电话服务(Plain Old Telephone Service, POTS)互相比较。一般的家用电话，即使不另外插电，也可以由电信机房直接供电动作，因此，安装时不用为墙上电话插孔和电源插座的距离伤脑筋，使用PoE的设备也有这样的优点。只要网络线一插电就来，不需要额外的电源。

PoE装置的特点

使用PoE的装置有以下几个特点：

使用在以太网络：由于是IEEE 802.3以下的子规格，IEEE 802.3即指的是以太网络(Ethernet)，这意味PoE只使用在以太网络。

使用双绞线：规格是建构在以RJ-45为插头的网络线，这样的网络线有2对或4对双绞铜线，PoE使用2对来传输电源。当然，这意味PoE只能用在10Base-T、100Base-TX和1000Base-T，其他网络线，如同轴线或光纤即无法使用PoE。合乎规格的网络线依循线材的规范EIA/TIA-568-A(以及其进阶版EIA/TIA-568-B)，有第3类、第5类及超5类(CAT-3, CAT-5 and CAT-5e)，你可以随手拿一条网络线，就可以在线的外皮上看到相关的字样。

电源电压约为48V：考虑到10Base-T、100Base-TX和1000Base-Tx的最大长度为100m，以及第3类、第5类及超5类内部双绞铜线，其24AWG(AWG是美国线径规格标准)可容许的最大电流，其实可负荷的直流电流并不高。再加上安规对安全特低压电路(Safety Extra-Low Voltate, SELV)在直流下的限制是60V，而订出48V的电源电压(因为在同样功率的条件下，电压提高，则电流则可降低)。实际上，可容许的电源电压是36V～57V。

最大功率约为12.95W：PoE的供电设备可提供的最大功率为15.4W，但考虑到网络线的电阻不是0，也会消耗功率，网络装置可得到的功率只有12.95W。如果加上网络装置本身在电源转换时，差不多还要消耗10%～25%，网络装置得到的可用功率更少

在PoE的环境里有2种角色，供电方和用电方，标准称供电方为“电源设备(Power Sourcing Equipment, PSE)”，用电方为“用电装置(Powered Device, PD)”。而PSE又可以分成“中跨设备(midspan)”及“端点设备(endpoint)”2种。端点设备一般又称为PoE交换器，是网络交换器本身就有供电功能，如果在原来使用网络交换器/集线器的位置用PoE交换器来汰换，则原有的以太网域就可摇身一变成为具有PoE能力的网络。如果不愿换掉原来使用网络交换器/集线器，又想要让网域成为具有PoE能力的网络，也可以在网络交换器/集线器与网络之间串一级中跨设备，即可使网络具有PoE能力，而原有的以太信号则只是穿过而已，唯使用中跨设备要注意网络线是否具有4对双绞线或是否为1000Base-T，如果原来布建的网络线为内含2对双绞线的CAT-3或是1000Base-T网络，则要将网络升级成具有PoE能力，唯有升级网络交换器/集线器为PoE交换器一途。

运作原理

PoE是如何将电源由PSE传到PD呢？标准中有A和B两种模式：

模式A：由于网络线有可能只有2对双绞线，这个模式使用一种称为“幽灵电源(phantom power)”的技术。简而言之，由于以太网络传输的是高频信号，因此，将直流电源馈入信号线，理论上不会影响高频信号，设计上可以在PD端用变压器将高频信号和直流信号分开来即可。

模式B：如要运用此模式，则网络线一定要用有4对双绞线的CAT-5或CAT-5e。在以太信号的传输上，不是只用RJ-45的第1、2、3、6四条线而已吗？因此第4、5、7、8便可以线用来传送电源。

要注意，传送电源时双绞线对，一对传正电压，一对传负电压，但由于规格中何对为正，何对为负，在语意上并不明确，一般的做法是在PD输入侧加上桥式整流器。又由于决定用模式A或模式B，决定权在PSE，这也意味着在PD上必须将电源是由第1、2、3、6及第4、5、7、8进来的2组解都放进去，需要两个桥式整流器。

使用有PoE的电源，对使用者来说，只要将网络线插上便OK，但对标准制定者及设计人员而言当然绝不单纯。PoE使用一个4阶的状态机，加上PD端规定的一个并联电阻来达成侦测并送电的工作，只要有任一步与规范不合，PSE便跳出状态机，以免因送出电源不当，导致自身或末端PD的损坏：

第一步侦测：依照奥姆定律，送出变动的电压来量测电流，侦测PD端是否并接一个15K～33K奥姆的电阻，若有则到下一步。

第二步分级：标准将PD的最大消耗功率分为3级，加上全区的第0级与保留的第4级，共有5级。属于哪一级也是由PD串联电阻的大小来决定。

第三步启动：开始启动PD。

第四步正常动作：若启动没有问题，PSE便源源不绝地将电流送出给PD。

PoE+标准底定

所幸，随着标准订定与，各家半导体厂商早已摩拳擦掌，纷纷加入PoE芯片的行列。从草案时期的Power Dsine、TI、Linear Technology、Maxim…等厂商，到2006年，NS、Freescale、Silicon Lab…等电源芯片大厂也几乎到齐，不但芯片整合度越来越高，成本、设计难度和板面积也越来越低，说这个芯片市场已是一片红海也不为过，但设计者和消费者则乐于见到这个趋势。

由于IEEE 802.3af日渐成熟，芯片市场日趋饱和，对标准的新需求也逐渐增加。自2005年起，IEEE已开始讨论下一代的PoE标准，目前订为802.3at，一般被称做PoE+。主要的议题为：

加大功率：原来的12.95W对许多考虑改用PoE来供电的装置而言，实在不太够。装置里只要有一个USB Host Port就要2.5W，一个TFT屏幕就要6W，几个周边下来，电源所剩无几。新的标准最少可以提供到24W。

使中跨设备也可以支持1000Base-T。

进一步使中跨设备和端点设备都可以支源10GBase-T。

PoE+为网络供电的产品提供了更大的功率及更快的速度。但就像以太网络的特性，新的标准总是可以对旧标准向下兼容，PoE+也可以兼容PoE的网络产品。PoE+标准的制订，一定可以为下一世代的网络产品提供更方便及更宽广的未来。

(作者为本刊技术顾问暨专栏作者,具十余年研发经验.如欲切磋交流请径与其以电子邮件连络.)