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

什么是PoE？

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

POE供電系統(tǒng)的組成

PSE（供電設備）

PSE設備是指支持PoE技術的網(wǎng)絡設備，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交換機兩種形式。它的主要作用是通過以太網(wǎng)線纜傳輸電力和數(shù)據(jù)信號，并為受電設備（PD）供電。

PD（受電設備）

PD設備是指在PoE供電系統(tǒng)中需要接受電力供應的網(wǎng)絡設備，例如IP電話、攝像頭、無線接入點等。PD設備通過以太網(wǎng)線纜從PSE設備獲取電力供應，并與PSE設備進行數(shù)據(jù)通信。

PoE電源

PoE電源是指PoE供電系統(tǒng)中的電力來源。PoE電源的工作原理是將交流電源轉換為DC電源，并將電力和數(shù)據(jù)信號通過以太網(wǎng)線纜傳輸?shù)骄W(wǎng)絡設備上。PoE電源的功率決定了PSE能同時為多少臺PD設備供電。

以太網(wǎng)線纜

以太網(wǎng)線纜是連接POE供電器和POE設備之間的媒介，可以將電力和數(shù)據(jù)信號一起傳輸?shù)骄W(wǎng)絡設備上。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技術版本有所不同。

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

PoE交換機的定義和分類

PoE交換機是一種能夠為網(wǎng)絡設備供電的交換機。根據(jù)供電方式的不同，PoE交換機可以分為兩種類型：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交換機將電力和數(shù)據(jù)信號一起傳輸?shù)骄W(wǎng)絡設備上，而采用中繼供電方式的PoE交換機則需要在電纜中插入一個PoE中繼器，將電力和數(shù)據(jù)信號分開傳輸。

PoE交換機的工作原理

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

當網(wǎng)絡設備通過以太網(wǎng)線連接到PoE交換機時，PoE交換機會檢測設備是否支持PoE技術。如果設備不支持PoE技術，則PoE交換機只會傳輸數(shù)據(jù)信號，不會供電。如果設備支持PoE技術，則PoE交換機會將電力和數(shù)據(jù)信號一起傳輸?shù)皆O備上。

PoE交換機的供電標準

目前，PoE交換機的供電標準主要分為三種，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標準

IEEE 802.3af標準是PoE交換機最早的標準，于2003年發(fā)布。該標準定義了PoE交換機的最大供電功率為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)這個標準，PoE交換機可以通過以太網(wǎng)線纜向連接到交換機上的PD設備提供最大15.4W的電力供應，從而實現(xiàn)電力與數(shù)據(jù)的傳輸。此標準被用于低功率應用場景。

IEEE 802.3at（PoE+）標準

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

IEEE 802.3bt（PoE++）標準

IEEE 802.3bt標準是最新的PoE交換機標準，于2018年發(fā)布，也被稱為PoE++標準，它可以讓一根網(wǎng)線的8條銅芯同時供電，進一步擴展了PoE的功率傳輸能力，每個端口傳輸功率可達60W-90W，如果需要，甚至可以達到100W的功率上限。這使得PoE技術可以為更多的設備提供可靠的供電，例如醫(yī)療設備、工業(yè)設備、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，需要更先進的硬件設計和更復雜的協(xié)商過程。

PoE交換機和普通交換機的區(qū)別

區(qū)別1：PoE技術的支持

PoE交換機和普通交換機最大的區(qū)別在于是否支持PoE技術。普通交換機只能傳輸數(shù)據(jù)信號，不能為設備供電。而PoE交換機可以將電力和數(shù)據(jù)信號一起傳輸?shù)骄W(wǎng)絡設備上，為設備提供電力供應。普通交換機需要使用額外的電源適配器或電源線纜來提供電力供應。

區(qū)別2：支持的設備不同

PoE交換機可以為支持PoE技術的設備提供電力供應，如IP電話、網(wǎng)絡攝像頭、無線接入點等。而普通交換機無法為這些設備提供電力。

區(qū)別3：布線工作量

使用PoE交換機可以將電力和數(shù)據(jù)信號一起傳輸?shù)骄W(wǎng)絡設備上，這樣可以簡化設備的安裝，減少布線的工作量。

區(qū)別4：成本不同

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

PoE交換機的四個應用范圍

A.家庭應用

PoE交換機可以為家庭網(wǎng)絡中的多種設備提供電力供應，如無線路由器、網(wǎng)絡攝像頭、IP電話等，使得家庭網(wǎng)絡更加智能化和便利化。

B.商業(yè)應用

在商業(yè)應用中，PoE交換機可以為各種支持PoE技術的設備供電，如網(wǎng)絡攝像頭、無線接入點、電子標牌等。這些設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技術可以大大簡化安裝和維護工作。

C.工業(yè)應用

在工業(yè)應用中，PoE交換機可以為各種工業(yè)設備供電，如工業(yè)相機、傳感器、控制器等。這些設備通常需要長期運行，需要較高的可靠性，因此使用PoE技術可以降低故障率和維護成本。

D.公共設施

在公共設施中，PoE交換機可以為各種智能設備供電，如智能燈具、智能門鎖、智能廣告牌等。這些設備分布在廣泛的區(qū)域內，使用PoE技術可以簡化布線和安裝工作。

PoE、PoE+和PoE++交換機如何選擇？

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

首先，IEEE 802.3af PoE交換機能夠為每個端口提供最大15.4瓦的電力，適用于低功率的網(wǎng)絡設備，如IP電話、IP攝像頭、無線接入點等，而且價格較為經(jīng)濟實惠。對于功率要求較高的設備，就需要選用IEEE 802.3at（PoE+）交換機，其可以為每個端口提供最大30瓦的電力輸出。這種類型的交換機可以支持更多的設備，如高性能攝像頭、IP電話和無線接入點等，且功率輸出更為穩(wěn)定，可靠性更高。

當用戶需要連接更多的高功率設備時，就需要使用IEEE 802.3bt（PoE++）交換機，它的端口功率更高，可以支持71W的設備，能滿足工業(yè)、商業(yè)和醫(yī)療等領域對于高功率設備的需求。相較于其他兩種PoE交換機，PoE++交換機的價格更高，但其可為用戶提供更強大的功率輸出，可適用于更廣泛的應用場景。下圖根據(jù)PoE的四個類別列出了支持的PD：

需要注意的是，PoE標準向下兼容，比如PoE++交換機也可以用在小功率設備上。

工業(yè)PoE交換機的應用場景

工業(yè)PoE交換機，即擁有PoE供電功能的工業(yè)級以太網(wǎng)交換機，是一種廣泛應用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡設備，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PoE交換機，具有更多的應用場景。以下是一些典型的應用場景：

智慧交通-智能交通系統(tǒng)

工業(yè)PoE交換機可用于交通信號燈、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)、收費站視頻監(jiān)控等。智能交通系統(tǒng)需要大量的監(jiān)控攝像頭和其他設備進行實時監(jiān)測和控制，而這些設備通常需要長時間穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸和供電，因此工業(yè)PoE交換機可以為這些設備提供高效的網(wǎng)絡連接和可靠的電源支持。

智能制造-工業(yè)自動化

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

電力行業(yè)-智能電網(wǎng)

工業(yè)PoE交換機可用于智能電網(wǎng)、智能電表、電力調度中心等領域。這些應用需要長期穩(wěn)定運行，同時需要保證數(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交換機在綜合管廊的應用主要是通過其高可靠性和寬溫設計來滿足在惡劣環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸需求。這種類型的交換機通常采用緊湊型和防護性能強的外殼設計，一般要求達到IP40防護等級，可防塵、防水、防震、抗腐蝕。

綜合管廊中需要部署大量的監(jiān)控攝像頭，這些設備需要穩(wěn)定的數(shù)據(jù)和電力供應。而工業(yè)PoE交換機能夠通過一個網(wǎng)線為這些設備提供數(shù)據(jù)和電力，同時還能提供QoS和VLAN等功能，確保監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時傳輸和安全存儲。工業(yè)PoE交換機可以支持多種協(xié)議和網(wǎng)絡拓撲結構，能輕松地與其他設備集成，使得它在綜合管廊的監(jiān)控、安防、智能照明等應用場景中發(fā)揮著越來越重要的作用。

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、攝像頭和其他設備需要在高速網(wǎng)絡上進行通信，并且需要長時間穩(wěn)定的供電。這些設備往往布置在一些難以到達的區(qū)域，如頂樓或地下室等地方，因此使用工業(yè)PoE交換機可以避免由于供電和網(wǎng)絡連接不穩(wěn)定而導致的問題。

總的來說，工業(yè)PoE交換機的應用場景非常廣泛，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、能源等領域。隨著物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0等技術的發(fā)展，工業(yè)PoE交換機的應用前景也將越來越廣闊。

PoE交換機的市場前景

近年來，由于PoE技術具有靈活便利和經(jīng)濟實惠等優(yōu)點，在網(wǎng)絡基礎設施中的應用越來越廣泛，PoE交換機市場也隨之呈現(xiàn)快速增長的趨勢。

推動PoE交換機市場增長的一個重要因素是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的發(fā)展。隨著連接設備數(shù)量的增加，PoE交換機的需求也隨之增加，因為它們可以為這些設備提供供電和連接功能，無需額外的電源供應和布線。

此外，VoIP（網(wǎng)絡語音）和IP攝像機的不斷普及也為PoE交換機的需求增長做出了貢獻。PoE交換機為這些設備提供了便捷且經(jīng)濟實惠的供電和網(wǎng)絡集成解決方案。

隨著對智能建筑和智能城市的需求不斷增加，PoE交換機的采用也預計會進一步增加。PoE交換機可以為各種設備提供供電和連接功能，包括照明、傳感器和門禁系統(tǒng)，成為智能建筑和城市基礎設施的必要組成部分。

隨著技術的不斷發(fā)展，POE交換機將會具備更高的功率供應能力、更高的安全性和穩(wěn)定性、更加智能化和自動化的特點，以滿足日益增長的網(wǎng)絡需求。