很多IT人員在采購網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或者是安防設(shè)備時，都不會忘記看一下配套電源，也就是一個方頭方腦的黑大個。但大家也留意到了，我們的電話機卻不用接電源就可以使用，這是因為電話線本身是帶電的，足以支持話機的功率需要，甚至再接分機也無大礙。既然電話機可以通過一條雙絞就可以在完成語音傳輸?shù)耐瑫r提供供電。那為什么不直接通過以太網(wǎng)中的雙絞線來給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電呢?其實這個技術(shù)早已出現(xiàn)，這就是大家經(jīng)常看到的PoE技術(shù)，英文全稱是：PoweroverEthernet。中文是以太網(wǎng)供電技術(shù)。IEEE標準認證編號為802.3af。

　　PoE系統(tǒng)簡介

　　PoE技術(shù)出發(fā)點很簡單，就是讓IP電話、WLAN接入點、網(wǎng)絡(luò)攝像頭等小型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以直接從以太網(wǎng)線獲得電力，毋庸單獨鋪設(shè)電力線;以簡化系統(tǒng)布線，降低網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成本。它通過4對雙絞線中空閑的2對來傳輸電力。

　　在PoE系統(tǒng)中，有兩個較為重要的術(shù)語，大家需要知道：PSE和PD。

　　提供電力的叫做"供電設(shè)備"(PSE，PowerSourcingEquipment)，而使用電源的稱為"受電設(shè)備"(PD，PowerDevice)。PSE負責(zé)將電源注入以太網(wǎng)線，并實施功率的規(guī)劃和管理。PSE有兩種類型：一種是"EndpointPSE",另一種是"MidspanPSE"。EndpointPSE就是支持PoE功能的以太網(wǎng)交換機、路由器、集線器或其他網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備。

　　MidspanPSE是一個專門的電源管理設(shè)備，通常和交換機放在一起。它對應(yīng)每個端口有兩個RJ45插孔，一個用短線連接至交換機，另一個連接遠端設(shè)備。　　

                                    ▲MidspanPSE　　
　　PD則有多種形式，如IP電話、AP、PDA或移動電話充電器等。也就是說，任何功率不超過13W的設(shè)備都可以從RJ45插座獲取相應(yīng)的電力。3ComAirConnect無線接入點(PD)搭配PowerBaseT模塊(MidspanPSE)使用是早期成功應(yīng)用PoE的經(jīng)典實例。采用這一方式，用戶可以隨意將AP吊裝在墻頂，毋須顧及附近是不是有電源插座。

　　為了規(guī)范和促進PoE應(yīng)用的發(fā)展，IEEE802.3工作組于1999年開始著手制訂IEEE802.3af標準，以作為以太網(wǎng)標準的延伸。2003年6月通過的最終標準對網(wǎng)絡(luò)供電的電源、傳輸和接收都作了細致的規(guī)定。用戶在設(shè)計PoE應(yīng)用時，必須嚴格遵守這些規(guī)定，購買認證產(chǎn)品，才能夠直接從以太網(wǎng)獲得可靠電源。

　　POE技術(shù)的好處：

　　首先，有效減少連入墻上電源插座的數(shù)量。

　　想想我們的辦公桌：一臺PC的主機和顯示器就各需要一個三孔插座，就算普通員工不需要連接掃描儀、打印機等外設(shè)，但通常也需要更多的電源插座來連接PDA底座、手機充電器以至于IP電話。這些設(shè)備的AC電源并不通用。于是常見到各個工位之間插線板拖來拉去，不但可能導(dǎo)致電路過載而跳閘，而且安全隱患不容小覷。作為目前惟一的全球性電源標準，802.3af可以同時支持電力需求各不相同的以太網(wǎng)設(shè)備。除了常見的無線AP，著名樂器制造商Gibson在2003年聯(lián)合3Com公司開發(fā)了第一款支持PoE的數(shù)字電吉他，甚至還有一家網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商PowerDsine別出心裁地生產(chǎn)了一款PoE剃須刀。

　　其次，方便了在沒有電源插座的地方安裝設(shè)備及新的應(yīng)用。

　　802.3af正在推動視頻監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)融合的進程。除了部署過程得到簡化，基于PoE的系統(tǒng)能夠?qū)z像機安放到以前因為無法部署AC電源而難以安放的位置，并且獲得內(nèi)部電源保障。802.3af還有助于推動RFID技術(shù)應(yīng)用的普及，支持802.3af的RFID閱讀器可以與以太網(wǎng)交換機相連，以實時傳輸全新的標簽位置跟蹤信息。目前思科的此類產(chǎn)品就已在美國的兩家大型醫(yī)院中得到了應(yīng)用。總而言之，802.3af意味著只要是能夠部署以太網(wǎng)線纜的地方，就可以安裝許多易于安裝的新設(shè)備。

　　再次，802.3af可以為企業(yè)節(jié)約成本。
一位參加802.af最終協(xié)議制定的專家曾列舉過這樣一些對比數(shù)據(jù)：支持以太網(wǎng)供電的網(wǎng)絡(luò)終端成本將增加不到70%，具備PSE功能的交換機成本提高不到25%;但由于去掉了常規(guī)的電氣布線和電源插座，用戶可節(jié)省至少50%的總成本。在大規(guī)模部署WLAN和IP電話的現(xiàn)代辦公環(huán)境中，應(yīng)用802.af方案的性價比更加突出。

　　"數(shù)字簽名"技術(shù)和有待解決的難題

　　前面說到"802.3af可以同時支持電力需求各不相同的以太網(wǎng)設(shè)備"，有點匪夷所思吧?實現(xiàn)這一目標得依仗每個標準設(shè)備自帶的"數(shù)字簽名"。當終端設(shè)備連接到一個符合802.3af標準的啟動PSE功能的交換機的時候，交換機會尋找該終端的"數(shù)字簽名"。如果沒有發(fā)現(xiàn)簽名，就只對該設(shè)備進行普通數(shù)據(jù)連接，不進行電力傳輸。如果發(fā)現(xiàn)了"數(shù)字簽名"，交換機將在進行數(shù)據(jù)連接的同時根據(jù)簽名中的802.3af等級信息向該設(shè)備進行電力傳輸。基于"數(shù)字簽名"，802.3af支持一點對多點的電力連接。這樣只要交換機與不間斷電源相連，就可以較大限度地保障在停電的時候網(wǎng)絡(luò)通信可以照常。IEEE802.3af特別工作組主席SteveCarlson在標準發(fā)布之初曾預(yù)言未來十年內(nèi)，所有的以太網(wǎng)交換機均會支持PoE;但幾年下來，802.3af的應(yīng)用并沒有像預(yù)期的那樣風(fēng)生水起。除了因為它的發(fā)展有賴于WLAN和IP電話的普及外，自身也存在一些在應(yīng)用中亟需解決的實際問題——配線間的散熱和電氣環(huán)境就需要重新設(shè)計。在企業(yè)級應(yīng)用中，一個配線間擁有的以太網(wǎng)端口就可能數(shù)百。若以四百個為例，按照802.af標準每個以太網(wǎng)端口的電力輸出功率為15W，僅以太網(wǎng)供電就需增加6KW。供電需求增加直接會導(dǎo)致原先設(shè)計的UPS系統(tǒng)不堪重負，而能耗增加，配線間的環(huán)境制冷就得隨需而變，并且可能大大增加同處一室的交換機、服務(wù)器等設(shè)備因過熱而宕機的幾率。

　　POE以太網(wǎng)供電工作過程

　　標準POE供電的工作過程圖：

    當在一個網(wǎng)絡(luò)中布置PSE供電端設(shè)備時,POE以太網(wǎng)供電工作過程如下所示。

　　1.檢測

　　一開始,PSE設(shè)備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測到線纜終端的連接為一個支持IEEE802.3af標準的受電端設(shè)備。

　　2.PD端設(shè)備分類

　　當檢測到受電端設(shè)備PD之后,PSE設(shè)備可能會為PD設(shè)備進行分類,并且評估此PD設(shè)備所需的功率損耗。

　　3.開始供電

　　在一個可配置時間(一般小于15μs)的啟動期內(nèi),PSE設(shè)備開始從低電壓向PD設(shè)備供電,直至提供48V的直流電源。

　　4.供電

　　為PD設(shè)備提供穩(wěn)定可靠48V的直流電,滿足PD設(shè)備不越過15.4W的功率消耗。

　　5.斷電

　　若PD設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)上斷開時,PSE就會快速地(一般在300～400ms之內(nèi))停止為PD設(shè)備供電,并重復(fù)檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設(shè)備。

　　在把任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接到PSE時，PSE必須先檢測設(shè)備是不是PD，以保證不給不符合POE標準的以太網(wǎng)設(shè)備提供電流，因為這可能會造成損壞。這種檢查是通過給電纜提供一個電流受限的小電壓來檢查遠端是否具有符合要求的特性電阻來實現(xiàn)的。只有檢測到該電阻時才會提供全部的48V電壓，但是電流仍然受限，以免終端設(shè)備處在錯誤的狀態(tài)。作為發(fā)現(xiàn)過程的一個擴展，PD還可以對要求PSE的供電方式進行分類，有助于使PSE以高效的方式提供電源。一旦PSE開始提供電源，它會連續(xù)監(jiān)測PD電流輸入，當PD電流消耗下降到最低值以下，如在拔下設(shè)備時或遇到PD設(shè)備功率消耗過載、短路、超過PSE的供電負荷等，PSE會斷開電源并再次啟動檢測過程。

　　當然為了實現(xiàn)更加人性化的管理，也可以針對電源提供設(shè)備PSD進行管理，例如利用SNMP協(xié)議實現(xiàn)PSE的諸如夜晚關(guān)機、遠端重啟之類的功能。