在萬物互聯(lián)構(gòu)建智能物聯(lián)世界的發(fā)展趨勢下，用戶對(duì)IoT設(shè)備的需求不斷增加，PoE交換機(jī)成為了通過網(wǎng)線為PD設(shè)備提供電力和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N有效媒介。PoE交換機(jī)可允許IP電話、IP攝像頭、無線接入點(diǎn)或PoE照明等設(shè)備通過一根網(wǎng)線接收數(shù)據(jù)和電源，無需再另外使用電源線。那么，PoE交換機(jī)是如何為這些設(shè)備進(jìn)行供電的呢？它是否會(huì)對(duì)連接的設(shè)備造成損害？本文將就該系列問題展開詳細(xì)論述。

以太網(wǎng)供電遵循哪些標(biāo)準(zhǔn)？PoE供電標(biāo)準(zhǔn)概述

PoE交換機(jī)在PoE系統(tǒng)中可充當(dāng)供電端（PSE）設(shè)備，根據(jù)不同的以太網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)為受電端（PD）設(shè)備進(jìn)行供電，有助于家庭、企業(yè)、校園、商場等環(huán)境中的安防監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和管理。下表為現(xiàn)有的PoE供電標(biāo)準(zhǔn)（以太網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)）：

需要注意的是，IEEE 802.3af和IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)是目前市面上大多數(shù)PD設(shè)備都可以支持的以太網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)，因此PoE交換機(jī)和PoE+交換機(jī)的使用較為廣泛。而IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)是2018年最新發(fā)布用于智能家居/建筑和物聯(lián)網(wǎng)的以太網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)，由于IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)還不夠成熟化，市面上較少存在支持IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)的PD設(shè)備，因此目前只有少部分供應(yīng)商可提供該系列的PoE++交換機(jī)，如思科或華為。

PoE交換機(jī)是如何進(jìn)行PoE供電的？PoE供電原理概述

PoE供電原理其實(shí)很簡單，下面以PoE交換機(jī)為例，從PoE交換機(jī)的工作原理、PoE供電方式及其傳輸距離三個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)講解。

PoE交換機(jī)工作原理

將受電端設(shè)備連接到PoE交換機(jī)上后，PoE交換機(jī)會(huì)按照如下流程進(jìn)行工作：

第一步：檢測受電端設(shè)備（PD）。主要是檢測連接的設(shè)備是否為真正的受電端設(shè)備（PD）（其實(shí)就是檢測能支持以太網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備）。PoE交換機(jī)會(huì)在端口輸出較小的電壓進(jìn)行受電端設(shè)備檢測，也就是所謂電壓脈沖檢測，如果檢測到指定值的有效電阻，則該端口上連接的設(shè)備為真受電端設(shè)備。需要注意的是，該P(yáng)oE交換機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)PoE交換機(jī)，非標(biāo)準(zhǔn)PoE交換機(jī)無控制芯片不會(huì)進(jìn)行此項(xiàng)檢測，若想了解更多關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)PoE交換機(jī)與非標(biāo)準(zhǔn)PoE交換機(jī)的信息，可訪問《標(biāo)準(zhǔn)PoE交換機(jī)與非標(biāo)準(zhǔn)PoE交換機(jī)有什么區(qū)別？兩者如何選擇？》。

第二步：受電端設(shè)備（PD）分類。當(dāng)檢測到受電端設(shè)備（PD）后，PoE交換機(jī)會(huì)為其進(jìn)行分類，劃分等級(jí)，并評(píng)估該受電端設(shè)備所需的功率消耗。

第三步：開始供電。確認(rèn)等級(jí)后，PoE交換機(jī)會(huì)在不到15μs配置時(shí)間內(nèi)向受電端設(shè)備從低電壓開始供電，直到提供48V的直流電。

第四步：正常供電。主要為受電端設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的48V直流電，滿足受電端設(shè)備的功率消耗。

第五步：斷開供電。當(dāng)受電端設(shè)備出現(xiàn)斷開連接、功耗過載、短路以及總功耗超出PoE交換機(jī)的功率預(yù)算等問題時(shí)，PoE交換機(jī)會(huì)在300～400ms時(shí)間內(nèi)停止為受電端設(shè)備進(jìn)行供電，并會(huì)重新進(jìn)行檢測?？捎行ПＷo(hù)受電端設(shè)備和PoE交換機(jī)，防止設(shè)備受損。

PoE供電方式

由上可知，PoE供電是通過網(wǎng)線來實(shí)現(xiàn)的，而網(wǎng)線是由四對(duì)雙絞線（8根芯線）組成，因此，網(wǎng)線內(nèi)的八根芯線是PoE交換機(jī)為受電端設(shè)備提供數(shù)據(jù)和電力傳輸?shù)慕橘|(zhì)。目前，PoE交換機(jī)會(huì)通過模式A（End-Span末端跨接法）、模式B（Mid-Span中間跨接法）和4-pair三種PoE供電方式為受電端設(shè)備提供傳輸兼容的直流電。

• 模式A PoE供電方式

模式A即末端跨接法（End-Span），在該模式下，PoE交換機(jī)通過1、2、3、6線為受電端設(shè)備進(jìn)行供電，同時(shí)也會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其中1、2為正極，3、6為負(fù)極。

• 模式B PoE供電方式

模式B即中間跨接法（Mid-Span），在該模式下，PoE交換機(jī)通過4、5、7、8線為受電端設(shè)備進(jìn)行供電。當(dāng)應(yīng)用于10BASE-T和100BASE-T以太網(wǎng)時(shí)，4、5、7、8線只會(huì)進(jìn)行電力傳輸，不會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此該四只腳也被成為空閑腳。其中4、5作為正極，7、8作為負(fù)極。

• 4-pair PoE供電方式

在該模式下，PoE交換機(jī)將會(huì)通過所有的線為受電端設(shè)備進(jìn)行供電，其中1、2和4、5為正極，3、6和7、8為負(fù)極。

需要注意的是，PoE供電方式是由供電端設(shè)備來決定的，而PoE交換機(jī)和PoE供電器（電源注入器）都可以作為供電端設(shè)備，為受電端設(shè)備進(jìn)行電力和數(shù)據(jù)傳輸。PoE交換機(jī)作為供電端設(shè)備，一般會(huì)使用模式A進(jìn)行供電；PoE注入器一般是作為中間設(shè)備，連接非標(biāo)準(zhǔn)PoE交換機(jī)和受電端設(shè)備，它只能支持模式B的PoE供電方式進(jìn)行供電。

PoE供電距離

由于電力和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在網(wǎng)線上進(jìn)行傳輸容易受到電阻和電容的影響，導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生衰減或供電不穩(wěn)定等，因此網(wǎng)線的傳輸距離受限，最大傳輸距離只能達(dá)100米。而PoE供電是通過網(wǎng)線實(shí)現(xiàn)的，因此其傳輸距離受網(wǎng)線的影響，最大傳輸距離為100米。但如若使用PoE延長器可將PoE供電范圍最大延長至1219米。

PoE供電故障該如何排查？

當(dāng)PoE供電出現(xiàn)故障時(shí)，可以從以下四個(gè)方面進(jìn)行排查。

• 檢查受電端設(shè)備是否支持PoE供電。因?yàn)椴⒉皇撬械木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備都能夠支持PoE供電技術(shù)，因此在將設(shè)備連接到PoE交換機(jī)之前，也要檢查設(shè)備是否支持PoE供電技術(shù)。雖說PoE工作時(shí)會(huì)進(jìn)行檢測，但是它只能檢測到支持PoE供電技術(shù)的受電端設(shè)備并對(duì)其進(jìn)行供電，若是PoE交換機(jī)沒有進(jìn)行供電，可能是因?yàn)槭茈姸嗽O(shè)備不能支持PoE供電技術(shù)。

• 檢查受電端設(shè)備的功率是否超過交換機(jī)端口的最大功率。例如，一臺(tái)僅支持IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PoE交換機(jī)（該交換機(jī)上每個(gè)端口的最大功率為15.4W），連接了一臺(tái)功率為16W或者更大的受電端設(shè)備，這時(shí)，受電端設(shè)備可能會(huì)因?yàn)閿嚯娀螂娏Σ环€(wěn)定導(dǎo)致設(shè)備損壞，從而導(dǎo)致PoE供電故障。

• 檢查連接的所有受電端設(shè)備的總功率是否超過了交換機(jī)的功率預(yù)算。當(dāng)所連設(shè)備的總功率超過交換機(jī)功率預(yù)算時(shí)，PoE供電就會(huì)出現(xiàn)故障。例如，一臺(tái)功率預(yù)算為370W的24口PoE交換機(jī)，若是該交換機(jī)遵循IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)，則可連接24臺(tái)遵循相同標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備（因?yàn)樵擃愋驮O(shè)備的功率為15.4W，連接24臺(tái)設(shè)備總功率達(dá)369.6W，不會(huì)超過交換機(jī)功率預(yù)算）；若是該交換機(jī)遵循IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)，則只能連接12臺(tái)遵循相同標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備（因?yàn)樵擃愋偷脑O(shè)備功率為30W，若是連接24臺(tái)將會(huì)超出交換機(jī)的功率預(yù)算，因此最多只能連接12臺(tái)）。

• 檢查供電端設(shè)備（PSE）的供電方式是否與受電端設(shè)備（PD）的兼容。例如，PoE交換機(jī)采用模式A進(jìn)行供電，而所連接的受電端設(shè)備卻只能接收模式B的電力傳輸，這樣將無法進(jìn)行供電。

總結(jié)

PoE供電技術(shù)已成為了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要組成部分，了解PoE供電原理將有助于您保護(hù)PoE交換機(jī)和受電端設(shè)備，與此同時(shí)，了解PoE交換機(jī)連接問題和解決方案可有效避免在部署PoE網(wǎng)絡(luò)時(shí)浪費(fèi)不必要的時(shí)間和成本。