全方位了解PoE交換機(jī)的供電技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景

隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的設(shè)備需要聯(lián)網(wǎng)，而這些設(shè)備通常需要供電才能工作。傳統(tǒng)的交換機(jī)無(wú)法提供電力供應(yīng)，因此誕生了PoE交換機(jī)。本文將詳細(xì)介紹PoE交換機(jī)和普通交換機(jī)的區(qū)別，并從各個(gè)角度全面介紹PoE交換機(jī)。

什么是PoE？

PoE（Power over Ethernet）即“以太網(wǎng)供電”，是一種可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)線纜為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供電力的技術(shù)。PoE技術(shù)可以將電力和數(shù)據(jù)信號(hào)同時(shí)傳輸，使得設(shè)備不需要額外的電源線纜。PoE技術(shù)的原理是在以太網(wǎng)電纜中加入直流電源，使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以通過(guò)網(wǎng)線直接供電。

POE供電系統(tǒng)的組成

PSE（供電設(shè)備）

PSE設(shè)備是指支持PoE技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它是PoE供電系統(tǒng)中的核心部分之一。PSE一般有POE供電器和POE交換機(jī)兩種形式。它的主要作用是通過(guò)以太網(wǎng)線纜傳輸電力和數(shù)據(jù)信號(hào)，并為受電設(shè)備（PD）供電。

PD（受電設(shè)備）

PD設(shè)備是指在PoE供電系統(tǒng)中需要接受電力供應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如IP電話、攝像頭、無(wú)線接入點(diǎn)等。PD設(shè)備通過(guò)以太網(wǎng)線纜從PSE設(shè)備獲取電力供應(yīng)，并與PSE設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

PoE電源

PoE電源是指PoE供電系統(tǒng)中的電力來(lái)源。PoE電源的工作原理是將交流電源轉(zhuǎn)換為DC電源，并將電力和數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)線纜傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)設(shè)備上。PoE電源的功率決定了PSE能同時(shí)為多少臺(tái)PD設(shè)備供電。

以太網(wǎng)線纜

以太網(wǎng)線纜是連接POE供電器和POE設(shè)備之間的媒介，可以將電力和數(shù)據(jù)信號(hào)一起傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)設(shè)備上。一般采用CAT5、CAT5E、CAT6等類型的以太網(wǎng)線纜，其傳輸距離根據(jù)不同的POE技術(shù)版本有所不同。

在PoE供電系統(tǒng)中，PSE設(shè)備和PD設(shè)備之間的交互是基于IEEE 802.3af/at/bt標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議來(lái)完成的。這些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)定了PSE設(shè)備和PD設(shè)備之間的電力傳輸方式、電力傳輸功率、電力傳輸距離等關(guān)鍵參數(shù)，確保了PoE供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

PoE交換機(jī)的定義和分類

PoE交換機(jī)是一種能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電的交換機(jī)。根據(jù)供電方式的不同，PoE交換機(jī)可以分為兩種類型：一種是采用線端供電方式（End-Span），另一種是采用中繼供電方式（Mid-Span）。其中，采用線端供電方式的PoE交換機(jī)將電力和數(shù)據(jù)信號(hào)一起傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，而采用中繼供電方式的PoE交換機(jī)則需要在電纜中插入一個(gè)PoE中繼器，將電力和數(shù)據(jù)信號(hào)分開(kāi)傳輸。

PoE交換機(jī)的工作原理

PoE交換機(jī)的工作原理是將交換機(jī)的電源輸出連接到以太網(wǎng)端口，并通過(guò)以太網(wǎng)電纜將電力傳輸?shù)叫枰╇姷脑O(shè)備上。PoE交換機(jī)還需要根據(jù)設(shè)備的需求來(lái)確定所需的電力等級(jí)，并控制供電的方式和時(shí)間。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過(guò)以太網(wǎng)線連接到PoE交換機(jī)時(shí)，PoE交換機(jī)會(huì)檢測(cè)設(shè)備是否支持PoE技術(shù)。如果設(shè)備不支持PoE技術(shù)，則PoE交換機(jī)只會(huì)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，不會(huì)供電。如果設(shè)備支持PoE技術(shù)，則PoE交換機(jī)會(huì)將電力和數(shù)據(jù)信號(hào)一起傳輸?shù)皆O(shè)備上。

PoE交換機(jī)的供電標(biāo)準(zhǔn)

目前，PoE交換機(jī)的供電標(biāo)準(zhǔn)主要分為三種，分別是IEEE 802.3af（PoE）、IEEE 802.3at（PoE+）、IEEE 802.3bt（PoE++），其中PoE++又根據(jù)功率不同分為了兩類（Type3和Type4）。下表詳細(xì)列出了PoE、PoE+和PoE++的規(guī)格：

以太網(wǎng)供電 PoE類型參考圖表

IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)

IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)是PoE交換機(jī)最早的標(biāo)準(zhǔn)，于2003年發(fā)布。該標(biāo)準(zhǔn)定義了PoE交換機(jī)的最大供電功率為15.4W，最大電壓為48V，最大電流為350mA，以及最大傳輸距離為100米。根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，PoE交換機(jī)可以通過(guò)以太網(wǎng)線纜向連接到交換機(jī)上的PD設(shè)備提供最大15.4W的電力供應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)電力與數(shù)據(jù)的傳輸。此標(biāo)準(zhǔn)被用于低功率應(yīng)用場(chǎng)景。

IEEE 802.3at（PoE+）標(biāo)準(zhǔn)

IEEE 802.3at（PoE+）標(biāo)準(zhǔn)是在IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)之后(2019年)發(fā)布的，提供了更高的功率傳輸能力，最高傳輸功率達(dá)到30W。相比于IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)，PoE+可以為更多的設(shè)備提供足夠的功率，例如IP電話、Wi-Fi接入點(diǎn)、IP攝像頭、高性能筆記本電腦等。IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)還支持雙向通訊，使PD可以向PSE發(fā)送信息以調(diào)整功率需求。

IEEE 802.3bt（PoE++）標(biāo)準(zhǔn)

IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)是最新的PoE交換機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，于2018年發(fā)布，也被稱為PoE++標(biāo)準(zhǔn)，它可以讓一根網(wǎng)線的8條銅芯同時(shí)供電，進(jìn)一步擴(kuò)展了PoE的功率傳輸能力，每個(gè)端口傳輸功率可達(dá)60W-90W，如果需要，甚至可以達(dá)到100W的功率上限。這使得PoE技術(shù)可以為更多的設(shè)備提供可靠的供電，例如醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備、高功率LED照明等。為了支持PoE++，PSE和PD需要支持更高的電壓和功率傳輸，需要更先進(jìn)的硬件設(shè)計(jì)和更復(fù)雜的協(xié)商過(guò)程。

PoE交換機(jī)和普通交換機(jī)的區(qū)別

區(qū)別1：PoE技術(shù)的支持

PoE交換機(jī)和普通交換機(jī)最大的區(qū)別在于是否支持PoE技術(shù)。普通交換機(jī)只能傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，不能為設(shè)備供電。而PoE交換機(jī)可以將電力和數(shù)據(jù)信號(hào)一起傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，為設(shè)備提供電力供應(yīng)。普通交換機(jī)需要使用額外的電源適配器或電源線纜來(lái)提供電力供應(yīng)。

區(qū)別2：支持的設(shè)備不同

PoE交換機(jī)可以為支持PoE技術(shù)的設(shè)備提供電力供應(yīng)，如IP電話、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、無(wú)線接入點(diǎn)等。而普通交換機(jī)無(wú)法為這些設(shè)備提供電力。

區(qū)別3：布線工作量

使用PoE交換機(jī)可以將電力和數(shù)據(jù)信號(hào)一起傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，這樣可以簡(jiǎn)化設(shè)備的安裝，減少布線的工作量。

區(qū)別4：成本不同

由于PoE交換機(jī)可以為設(shè)備供電，因此不需要額外的電源適配器或電源線纜，從而節(jié)省了設(shè)備成本，也降低了布線的成本。但由于PoE交換機(jī)的技術(shù)含量較高，其價(jià)格比普通交換機(jī)要貴一些。

PoE交換機(jī)的四個(gè)應(yīng)用范圍

A.家庭應(yīng)用

PoE交換機(jī)可以為家庭網(wǎng)絡(luò)中的多種設(shè)備提供電力供應(yīng)，如無(wú)線路由器、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、IP電話等，使得家庭網(wǎng)絡(luò)更加智能化和便利化。

B.商業(yè)應(yīng)用

在商業(yè)應(yīng)用中，PoE交換機(jī)可以為各種支持PoE技術(shù)的設(shè)備供電，如網(wǎng)絡(luò)攝像頭、無(wú)線接入點(diǎn)、電子標(biāo)牌等。這些設(shè)備通常需要安裝在較高的地方或不易更換的位置，因此使用PoE技術(shù)可以大大簡(jiǎn)化安裝和維護(hù)工作。

C.工業(yè)應(yīng)用

在工業(yè)應(yīng)用中，PoE交換機(jī)可以為各種工業(yè)設(shè)備供電，如工業(yè)相機(jī)、傳感器、控制器等。這些設(shè)備通常需要長(zhǎng)期運(yùn)行，需要較高的可靠性，因此使用PoE技術(shù)可以降低故障率和維護(hù)成本。

D.公共設(shè)施

在公共設(shè)施中，PoE交換機(jī)可以為各種智能設(shè)備供電，如智能燈具、智能門(mén)鎖、智能廣告牌等。這些設(shè)備分布在廣泛的區(qū)域內(nèi)，使用PoE技術(shù)可以簡(jiǎn)化布線和安裝工作。

PoE、PoE+和PoE++交換機(jī)如何選擇？

針對(duì)IEEE 802.3af、IEEE 802.3at（PoE+）和IEEE 802.3bt（PoE++）這三種類型的PoE交換機(jī)，在面臨選擇時(shí)，到底該如何選擇？

首先，IEEE 802.3af PoE交換機(jī)能夠?yàn)槊總€(gè)端口提供最大15.4瓦的電力，適用于低功率的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如IP電話、IP攝像頭、無(wú)線接入點(diǎn)等，而且價(jià)格較為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。對(duì)于功率要求較高的設(shè)備，就需要選用IEEE 802.3at（PoE+）交換機(jī)，其可以為每個(gè)端口提供最大30瓦的電力輸出。這種類型的交換機(jī)可以支持更多的設(shè)備，如高性能攝像頭、IP電話和無(wú)線接入點(diǎn)等，且功率輸出更為穩(wěn)定，可靠性更高。

當(dāng)用戶需要連接更多的高功率設(shè)備時(shí)，就需要使用IEEE 802.3bt（PoE++）交換機(jī)，它的端口功率更高，可以支持71W的設(shè)備，能滿足工業(yè)、商業(yè)和醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)τ诟吖β试O(shè)備的需求。相較于其他兩種PoE交換機(jī)，PoE++交換機(jī)的價(jià)格更高，但其可為用戶提供更強(qiáng)大的功率輸出，可適用于更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。下圖根據(jù)PoE的四個(gè)類別列出了支持的PD：

需要注意的是，PoE標(biāo)準(zhǔn)向下兼容，比如PoE++交換機(jī)也可以用在小功率設(shè)備上。

工業(yè)PoE交換機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景

工業(yè)PoE交換機(jī)，即擁有PoE供電功能的工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)，是一種廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它能夠在惡劣環(huán)境下保證穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸和供電，相比非工業(yè)級(jí)PoE交換機(jī)，具有更多的應(yīng)用場(chǎng)景。以下是一些典型的應(yīng)用場(chǎng)景：

智慧交通-智能交通系統(tǒng)

工業(yè)PoE交換機(jī)可用于交通信號(hào)燈、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)、收費(fèi)站視頻監(jiān)控等。智能交通系統(tǒng)需要大量的監(jiān)控?cái)z像頭和其他設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，而這些設(shè)備通常需要長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸和供電，因此工業(yè)PoE交換機(jī)可以為這些設(shè)備提供高效的網(wǎng)絡(luò)連接和可靠的電源支持。

智能制造-工業(yè)自動(dòng)化

在智能制造和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中，各種傳感器和執(zhí)行器需要實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和接收控制信號(hào)，而這些設(shè)備往往需要在嚴(yán)酷的環(huán)境下進(jìn)行操作，如高溫、低溫、高濕度等。使用工業(yè)PoE交換機(jī)可以確保這些設(shè)備的穩(wěn)定供電和高效通信，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和效率。

電力行業(yè)-智能電網(wǎng)

工業(yè)PoE交換機(jī)可用于智能電網(wǎng)、智能電表、電力調(diào)度中心等領(lǐng)域。這些應(yīng)用需要長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)需要保證數(shù)據(jù)和電力的傳輸安全和可靠性。

智慧城市-綜合管廊

工業(yè)PoE交換機(jī)在綜合管廊的應(yīng)用主要是通過(guò)其高可靠性和寬溫設(shè)計(jì)來(lái)滿足在惡劣環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸需求。這種類型的交換機(jī)通常采用緊湊型和防護(hù)性能強(qiáng)的外殼設(shè)計(jì)，一般要求達(dá)到IP40防護(hù)等級(jí)，可防塵、防水、防震、抗腐蝕。

綜合管廊中需要部署大量的監(jiān)控?cái)z像頭，這些設(shè)備需要穩(wěn)定的數(shù)據(jù)和電力供應(yīng)。而工業(yè)PoE交換機(jī)能夠通過(guò)一個(gè)網(wǎng)線為這些設(shè)備提供數(shù)據(jù)和電力，同時(shí)還能提供QoS和VLAN等功能，確保監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和安全存儲(chǔ)。工業(yè)PoE交換機(jī)可以支持多種協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能輕松地與其他設(shè)備集成，使得它在綜合管廊的監(jiān)控、安防、智能照明等應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

智慧城市-智能樓宇系統(tǒng)

在現(xiàn)代智能樓宇系統(tǒng)中，各種傳感器、攝像頭和其他設(shè)備需要在高速網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信，并且需要長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的供電。這些設(shè)備往往布置在一些難以到達(dá)的區(qū)域，如頂樓或地下室等地方，因此使用工業(yè)PoE交換機(jī)可以避免由于供電和網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定而導(dǎo)致的問(wèn)題。

總的來(lái)說(shuō)，工業(yè)PoE交換機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，尤其是在需要穩(wěn)定性和可靠性的環(huán)境中，如工業(yè)、制造、交通、能源等領(lǐng)域。隨著物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0等技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)PoE交換機(jī)的應(yīng)用前景也將越來(lái)越廣闊。

PoE交換機(jī)的市場(chǎng)前景

近年來(lái)，由于PoE技術(shù)具有靈活便利和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，PoE交換機(jī)市場(chǎng)也隨之呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

推動(dòng)PoE交換機(jī)市場(chǎng)增長(zhǎng)的一個(gè)重要因素是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的發(fā)展。隨著連接設(shè)備數(shù)量的增加，PoE交換機(jī)的需求也隨之增加，因?yàn)樗鼈兛梢詾檫@些設(shè)備提供供電和連接功能，無(wú)需額外的電源供應(yīng)和布線。

此外，VoIP（網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音）和IP攝像機(jī)的不斷普及也為PoE交換機(jī)的需求增長(zhǎng)做出了貢獻(xiàn)。PoE交換機(jī)為這些設(shè)備提供了便捷且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的供電和網(wǎng)絡(luò)集成解決方案。

隨著對(duì)智能建筑和智能城市的需求不斷增加，PoE交換機(jī)的采用也預(yù)計(jì)會(huì)進(jìn)一步增加。PoE交換機(jī)可以為各種設(shè)備提供供電和連接功能，包括照明、傳感器和門(mén)禁系統(tǒng)，成為智能建筑和城市基礎(chǔ)設(shè)施的必要組成部分。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，POE交換機(jī)將會(huì)具備更高的功率供應(yīng)能力、更高的安全性和穩(wěn)定性、更加智能化和自動(dòng)化的特點(diǎn)，以滿足日益增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)需求。