前言
在探讨全屋直流这一创新电力系统时，我们提到了其相较于传统交流供电系统的诸多优势，如智能化、集成化和低碳化，这些特性预示着它将成为未来电力发展的主流方向。而要实现全屋直流方案，一个不可或缺的环节便是搭建“直流配电系统”。本期我们将深入探讨这一系统中的关键技术——PoE。
概述
PoE（Power over Ethernet）技术，简单来说，就是通过网线来传输电力。它充分利用了现有的以太网基础设施，使得网线不仅能传输数据，还能为IP终端设备（如IP电话、无线接入点AP、IP摄像头等）提供电力支持。这种技术不仅简化了布线过程，还为IP设备的供电带来了极大的便利。
PoE，也被称作基于局域网的供电系统（Power over LAN，简称PoL）或有源以太网（Active Ethernet），有时甚至简化为以太网供电，是一种通过网线传输电力的技术。这种技术巧妙地利用了现有的以太网基础设施，使得网线在传输数据的同时，还能为IP终端设备（例如IP电话、无线接入点AP、IP摄像头等）提供电力。这不仅简化了布线流程，也为IP设备的供电带来了前所未有的便捷。
随着网络中IP电话、网络视频监控以及无线以太网设备的广泛应用，通过以太网本身提供电力支持的需求日益凸显。通常，这些终端设备需要直流供电，然而它们往往被安装在距离地面较高的天花板或室外，附近往往难以找到合适的电源插座。即便有插座可用，由于空间限制，终端设备所需的交直流转换器也难以妥善安置。
另外，在许多大型局域网的应用场景中，管理员往往需要同时监控和管理多个终端设备。这些设备不仅需要统一的供电支持，还要求能够集中管理。然而，由于供电位置的限制，传统的供电方式往往难以满足这一需求。幸运的是，以太网供电技术（PoE）的诞生，为这一问题提供了有效的解决方案。
发展历程
方面，IEEE自1999年便开始着手制定PoE标准，并得到了包括3Com、Intel、PowerDsine、Nortel、Mitel和National Semiconductor在内的众多厂商的积极参与。尽管该标准在初期存在一些不足，但经过不断的改进和完善，其市场应用已经取得了显著的增长。
2003年6月，IEEE正式批准了803af标准，这一新标准基于以太网供电系统PoE，并对其进行了扩展。该标准不仅在IEEE 803的基础上增添了网线直接供电的相关规范，还成为了首个关于电源分配的国际标准。它详细阐述了远程系统中的电力检测与控制流程，并规范了路由器、交换机和集线器通过以太网电缆为IP电话、安全系统以及无线LAN接入点等设备供电的方式。
接下来，我们探讨一下Power over Ethernet（PoE）的工作原理。这一技术涉及两个核心组件：电源设备（PSE）和终端设备（PD）。通常，PSE扮演着网络交换机或注入器的角色，而PD则可能包括IP摄像头、VoIP电话以及无线接入点等各类设备。
PoE的基本工作原理可以概括为以下步骤：
首先，进行检测与分类。当网络中的设备启动时，电源设备PSE会通过测量网络电缆上的电阻来检测是否存在终端设备PD。根据测量结果，PSE会确定PD的类型和所需的功率，从而将其分类。IEEE标准中定义了不同的分类，每个分类代表特定的功率需求范围。
接下来是供电与数据传输。一旦PD被检测并分类，PSE会通过叠加直流电源在网络电缆的数据线上，为PD提供所需的电力。同时，网络电缆的数据线还用于传输数据。这样，PD通过网络电缆既获取电力，又进行数据的发送和接收。
在供电过程中，还需要进行功率协商。PSE和PD之间会进行通信，确保提供的电力在PD所需的范围内，从而防止设备损坏或电力不足的情况发生。
此外，系统还会定期进行断电检测。通过监测网络连接状态，系统能够检测到设备是否已断开连接。一旦发现设备被拔出或断电，PSE会立即停止供电，以避免不必要的电力浪费。
综上所述，PoE通过一系列的检测、协商和供电流程，实现了通过网络电缆为终端设备提供电力和数据传输的功能。
供电设备PSE（Power-sourcing Equipment）是负责通过以太网为受电设备提供电力和数据传输的PoE设备。它具备检测、分析以及智能功率管理等多项功能，例如常见的PoE交换机就属于此类设备。而受电设备PD（Powered Device）则包括无线AP、便携式充电器、刷卡机、摄像头等众多终端设备。根据是否符合IEEE标准，PD可进一步细分为标准PD和非标准PD两类。
接下来，我们探讨PoE技术的优势和应用。PoE技术最大的优势在于其能够通过简单的交换机设备同时为终端设备提供网络连接和电力供应，这种便捷性显著提高了系统的效率和灵活性。
简化布线
PoE系统仅需布设网线，无需铺设电源线，这不仅简化了工程电源布线的复杂性，还节省了部署供电系统所需的时间和精力。此外，通过网线直接连接PSE和PD设备，进一步降低了PoE技术实施的难度。
降低成本
由于PoE技术的布线和设备都相对简单，因此其设备成本相较于其他方案显著降低。同时，布线的简化也意味着维护成本的减少，使得PoE技术成为更加经济实惠的选择。
安全环保
PoE技术契合了当今低碳环保的生活理念。首先，其减少设备数量从而降低了电子垃圾的产生。其次，PoE设备的电模块通常具备功率识别功能，能够实现电源自适应，避免电能浪费，从而实现有效节能。最后，PoE技术无需布设强电，不仅提升了施工安全性，还消除了强电干扰，确保了使用的安全性。
应用领域
Power over Ethernet（PoE）技术在多个领域都得到了广泛应用。它通过以太网网络传输电力和数据，为各种设备提供了便捷的供电方式。以下是一些PoE技术应用领域的示例：IT行业、视频监控、工业自动化等。
在IT行业，PoE技术发挥着广泛的作用，特别是在网络设备方面。例如，交换机、路由器和无线接入点等设备都受益于PoE技术，它们无需独立的电源插座，从而简化了布线过程和管理难度。此外，VoIP电话也成为了IT行业中PoE的另一大应用场景，有效提升了办公室通信设备的便捷性和灵活性。
安防领域是PoE技术的一个重要应用领域。网络摄像头和监控设备常常采用PoE供电，这使得摄像头位置附近的电源线束得以消除，进一步提升了部署的便捷性。同时，PoE技术为安防设备提供了稳定且可靠的电力支持，从而确保了监控系统的持续稳定运行。
在医疗领域，PoE技术同样发挥着重要作用。它不仅为医疗设备和监护系统提供稳定的电力支持，还简化了设备的布局和管理。例如，医疗摄像头、电子病历设备和医疗监护仪器等关键设备，都可以通过PoE技术轻松获取所需的电源。此外，PoE技术的低电压特性也进一步确保了医疗设备在使用过程中的安全性。
在学校和大学里，PoE技术发挥着重要作用，它为安全摄像头、智能白板以及各类教育技术设备提供电力支持。这一技术不仅提升了学校在部署和管理这些设备时的灵活性，还显著降低了布线的成本和复杂性。
在零售领域，PoE技术同样展现出其广泛的应用价值。它被大量用于供电点of Sale（POS）系统，涵盖收银机及其相关设备。借助这一技术，零售商能够更轻松地完成收银设备的安装与维护，进而确保收银系统的稳定运行。
在工业自动化领域，PoE技术同样发挥着重要作用。它被广泛应用于为各种传感器、监控设备和控制系统供电，从而简化了工业环境的设备布局，减少了电缆的纷乱，并提升了系统的可维护性。此外，PoE技术还涉及到多种标准和协议，其中一些是厂商的私有标准，一些是IEEE批准的业界通用标准，甚至还有一些仅使用网线作为传输介质，同时传输电力和模拟信号。目前，通用的PoE标准主要有三种。
PoE标准
原始的PoE标准，其协议号为IEEE 803af，允许以太网端口输出4W的电力。在距离交换机100米的条件下，该标准的输出功率仍能达到95W。
PoE+标准，其协议号为IEEE 803at，显著提高了输出功率。该标准能提供高达30W的电力输出，并且在距离交换机100米时，输出功率仍可维持在25W。
另一种新兴的PoE标准被称为PoE++或Ultra PoE，其实际指代的是新近获批的IEEE 803bt协议。此标准允许每端口输出60W至90W的电力，使得在60W标准下，距离交换机100米的输出功率高达51W。
发展趋势
随着PoE技术的不断进步和应用领域的扩展，可以预见未来将出现更多高功率设备的需求。这将推动PoE标准进一步提升输电功率，以支持更多和更大功率的设备类型。同时，随着全屋智能方案的发展，对PoE技术的智能化管理也将提出更高要求。此外，安全性作为PoE技术的核心要素，也将持续得到关注和改进。
高功率标准
随着5G、物联网（IoT）和工业0等新兴技术的崛起，PoE技术将面临新的应用挑战。为了满足这些高性能设备的需求，PoE标准可能会进一步提高功率水平，以支持更多设备通过PoE获得电力。这可能包括新的PoE+标准或更高功率的4PPoE标准的出现。
智能化管理
随着PoE技术在智能领域的应用日益广泛，对其智能化管理的要求也将不断提高。未来可能会发展出更先进的监控和管理系统，以实现对PoE设备的远程监控、故障诊断和智能调度等功能。这将进一步提升系统的可维护性和运行效率。
随着智能家居市场的迅猛增长，PoE技术正日益受到关注，并被广泛应用于各类家庭自动化设备中，如智能照明、智能门锁以及智能摄像头等。未来，我们有望见到更加智能化的PoE系统，它们将配备实时监控和管理功能，使网络管理员能轻松掌握网络中每台设备的电力使用情况，从而优化电力分配，提升整体效率。
