POE (Power Over Ethernet)指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)Cat.5布線基礎(chǔ)架構(gòu)不作任何改動(dòng)的情況下，在為一些基于IP的終端(如IP電話機(jī)、無(wú)線局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)，還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。 POE也被稱為基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)(POL, Power over LAN )或有源以太網(wǎng)( Active Ethernet)，有時(shí)也被簡(jiǎn)稱為以太網(wǎng)供電，這是利用現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)傳輸電纜的同時(shí)傳送數(shù)據(jù)和電功率的最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并保持了與現(xiàn)存以太網(wǎng)系統(tǒng)和用戶的兼容性。

新一代5G技術(shù)能夠提供具有更高速度的先進(jìn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)連接，可助力實(shí)現(xiàn)各種IoT和大數(shù)據(jù)應(yīng)用，從而創(chuàng)造新的商機(jī)。這些應(yīng)用以空前的速度推動(dòng)了將更多類型的受電設(shè)備(PD)連接到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的需求，這些設(shè)備包括IP監(jiān)控?cái)z像頭、802.11ac和802.11ax接入點(diǎn)、LED燈具、5G小型基站以及其他IoT電器。以太網(wǎng)供電(PoE)技術(shù)給在5G部署中為這些設(shè)備供電帶來(lái)了諸多優(yōu)勢(shì)，通過(guò)將供電設(shè)備(PSE)和受電設(shè)備(PD)的功率限值分別設(shè)定為90W和71.3W，最新的IEEE® 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)讓這種可能性成為現(xiàn)實(shí)。

面臨的挑戰(zhàn)是如何部署支持這項(xiàng)最新一代PoE技術(shù)的PD，以便它們能夠與現(xiàn)有IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)之前的2對(duì)和4對(duì)PD協(xié)同工作，也就是支持早期符合之前標(biāo)準(zhǔn)的通用PoE(UPOE)和HDBaseT供電(POH)規(guī)范的PD。如今，行業(yè)已經(jīng)彌合了這種互操作性差距，可確保符合之前標(biāo)準(zhǔn)和全新IEEE 802.3bt-2018標(biāo)準(zhǔn)的PD能夠共用相同的以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，而無(wú)需更換現(xiàn)有的交換機(jī)或布線。

通向IEEE 802.3bt之路

自2003年批準(zhǔn)第一個(gè)PoE標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，PoE的應(yīng)用范圍大幅增長(zhǎng)，并且在新應(yīng)用方面不斷取得進(jìn)展。在簡(jiǎn)化安裝、節(jié)省CAPEX和OPEX成本以及為全球使用提供統(tǒng)一且安全的電源標(biāo)準(zhǔn)方面，PoE擁有巨大優(yōu)勢(shì)。

在新應(yīng)用中影響PoE使用的主要限制因素是可用功率的大小。盡管15.4W的電源足以滿足大多數(shù)IP電話和802.11a/b/g接入點(diǎn)的需求，但卻不足以為IP視頻電話、802.11n和云臺(tái)變焦控制(PTZ)IP攝像機(jī)供電。因此，電氣電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)在2009年發(fā)布了IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了功率為30W的PoE電源。

如今，需要更高的功率來(lái)為連接到以太網(wǎng)的其他設(shè)備(例如PTZ監(jiān)控?cái)z像頭、自助服務(wù)終端、POS終端、瘦客戶端、802.11ac和802.11ax接入點(diǎn)、小型基站以及聯(lián)網(wǎng)LED照明)提供支持，而這類設(shè)備均可從PoE中受益。為了滿足這一需求，新的IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)主要通過(guò)利用全部四對(duì)結(jié)構(gòu)化布線來(lái)提高PoE的最大可用功率。IEEE 802.3bt擴(kuò)展了在初始協(xié)商期間交換的電源分類信息，可實(shí)現(xiàn)高效的電源管理功能，支持多個(gè)PoE等級(jí)，同時(shí)還可向后兼容。這些增強(qiáng)功能解決了更高功率和更高效PoE供電系統(tǒng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)意向征集(CFI)活動(dòng)于2013年初開(kāi)始，并于2018年9月獲得正式批準(zhǔn)。由于新標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)將PSE和PD的功率限值分別設(shè)定為90W和71.3W來(lái)拓展PoE的使用場(chǎng)景，因此它不但能夠滿足現(xiàn)有市場(chǎng)需求，還被普遍認(rèn)為是PoE市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要推動(dòng)因素。

不過(guò)，在IEEE 802.3bt實(shí)施之前，也有一些同步開(kāi)展的工作在努力提高PD的供電性能。從IEEE 802.3af-2003 PoE標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始，能夠通過(guò)兩對(duì)5e類(Cat5e)線纜為每個(gè)設(shè)備提供最高達(dá)15.4W的輸出功率。IEEE 802.3at-2009標(biāo)準(zhǔn)(也稱為PoE+)引入了支持30W輸出功率和25.5W負(fù)載功率的“Type 2”PSE/PD。后者主要是對(duì)第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展。隨后，HDBaseT聯(lián)盟對(duì)HDBaseT協(xié)議進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，允許通過(guò)Cat5e或更高標(biāo)準(zhǔn)的線纜將HDMI鏈路擴(kuò)展到最長(zhǎng)100m。2011年，HDBaseT聯(lián)盟創(chuàng)建了HDBaseT供電(PoH)標(biāo)準(zhǔn)，這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)將四對(duì)線纜的最大供電功率擴(kuò)展到95W。

IEEE 802.3bt添加了許多功能。除了引入Type 3和Type 4 PSE/PD以及通過(guò)四對(duì)線纜工作之外，這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)還支持單簽名和雙簽名PD結(jié)構(gòu)，并將等級(jí)5到等級(jí)8添加到了改進(jìn)的雙向認(rèn)證過(guò)程中。只要通道長(zhǎng)度已知，就會(huì)添加自動(dòng)分級(jí)功能，功率容量也會(huì)得到擴(kuò)展。最后，這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)還包含低功耗待機(jī)功能，并且支持采用PoE的10G-BASE-T。下表給出了在IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)后提供的PoE功能。

IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)之一是符合ISO/IEC 60950中定義的有限電源和安全特低電壓(SELV)要求。但是，這種合規(guī)性意味著每個(gè)端口的功率都不能超過(guò)100W。盡管存在這一功率上限，但每個(gè)端口100W的功率仍足以滿足先前在原有IEEE標(biāo)準(zhǔn)下不支持的應(yīng)用的需求，這樣便能擴(kuò)展PoE端口部署的潛在數(shù)量。

確?；ゲ僮餍?

只有PSE能夠(在功率方面)支持PD并且兩者均符合標(biāo)準(zhǔn)，IEEE 802.3bt規(guī)范便可確保IEEE 802.3bt系統(tǒng)能夠自動(dòng)與傳統(tǒng)Type 1和Type 2設(shè)備配合工作。如果PD需要更高的功率(IEEE 802.3bt PD)而PSE無(wú)法支持該P(yáng)D(IEEE 802.3af/at PSE)，那么PD將保持關(guān)閉狀態(tài)，或者進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)而只消耗來(lái)自PSE的可用功率。

最早提供這種互操作性的解決方案示例之一是Microchip的PSE芯片組，它實(shí)現(xiàn)了符合之前標(biāo)準(zhǔn)的交換機(jī)與符合新IEEE 802.3bt-2018標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品之間的互操作。該芯片組基于Microchip的早期PSE芯片組，用于實(shí)現(xiàn)已廣泛采用的PoH四對(duì)供電標(biāo)準(zhǔn)(適用于95W PD)。另外，它也是符合IEEE 802.3bt-2018標(biāo)準(zhǔn)的PoE供電器和中跨產(chǎn)品的核心，可為用戶彌合互操作性差距。

通過(guò)在PD與現(xiàn)有交換機(jī)之間安裝符合IEEE 802.3bt-2018標(biāo)準(zhǔn)的PoE注入器和中跨，用戶能夠?yàn)榉现皹?biāo)準(zhǔn)的PD與符合IEEE 802.3bt-2018標(biāo)準(zhǔn)的PD的任意組合供電。通過(guò)使用單端口和多端口選項(xiàng)，符合新IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)的交換機(jī)也能夠?yàn)闈M足之前標(biāo)準(zhǔn)的PD供電。

隨著網(wǎng)絡(luò)中IP電話、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控以及無(wú)線以太網(wǎng)設(shè)備的日益普及，對(duì)這些設(shè)備提供電力支持的需求也日益迫切。由于這些終端設(shè)備通常安裝在距離地面較高的位置，如天花板或室外，附近往往缺乏合適的電源插座，即使有插座，也難以安置所需的交直流轉(zhuǎn)換器。此外，在大型局域網(wǎng)應(yīng)用中，管理員需要同時(shí)管理多個(gè)終端設(shè)備，這些設(shè)備需要統(tǒng)一的供電和集中管理。然而，供電位置的限制給供電管理帶來(lái)了極大不便。PoE技術(shù)的出現(xiàn)恰好解決了這些問(wèn)題。

PoE，即以太網(wǎng)供電，是一種有線技術(shù)，它使數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)線同時(shí)具備直流供電能力。這一技術(shù)廣泛應(yīng)用于IP電話、無(wú)線AP、便攜設(shè)備充電器、刷卡機(jī)、攝像頭和數(shù)據(jù)采集等終端的集中式電源供電。其優(yōu)勢(shì)在于可靠性、連接簡(jiǎn)捷性和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性：

可靠：PoE設(shè)備能同時(shí)為多個(gè)終端供電，實(shí)現(xiàn)電源集中管理，并支持電源備份。

連接簡(jiǎn)捷：終端設(shè)備無(wú)需外接電源，僅需一根網(wǎng)線即可。

標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一：符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，采用全球統(tǒng)一的RJ45電源接口，確保與不同廠商設(shè)備的兼容性。

那么，PoE究竟是如何工作的呢?其供電系統(tǒng)包含兩個(gè)關(guān)鍵角色：供電設(shè)備PSE和受電設(shè)備PD。PSE是提供檢測(cè)、分析、智能功率管理等功能的PoE設(shè)備，例如PoE交換機(jī)，它通過(guò)以太網(wǎng)為PD提供電力支持。而PD則是如無(wú)線AP、便攜設(shè)備充電器、刷卡機(jī)、攝像頭等受電設(shè)備，它們按照是否符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)分為標(biāo)準(zhǔn)PD和非標(biāo)準(zhǔn)PD。

根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)，PoE供電設(shè)備PSE可分為MidSpan和Endpoint兩類。MidSpan的PoE功能模塊位于設(shè)備外部，而Endpoint則將PoE功能模塊集成至設(shè)備內(nèi)部。華為Cloudengine S系列PoE交換機(jī)便屬于Endpoint類型的PSE設(shè)備。

EndpointPSE設(shè)備根據(jù)供電線對(duì)的差異，又分為Alternative A和Alternative B兩種供電模式。Alternative A通過(guò)1/2和3/6線對(duì)供電，1/2線對(duì)作為負(fù)極，3/6線對(duì)作為正極，同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。而Alternative B則利用4/5和7/8線對(duì)供電，4/5線對(duì)為正極，7/8線對(duì)為負(fù)極。需注意，IEEE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定這兩種供電模式不能同時(shí)使用。

此外，PoE供電過(guò)程中還涉及PSE與PD之間的供電協(xié)商。一旦PD設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到PSE設(shè)備，雙方便會(huì)啟動(dòng)供電協(xié)商流程。PSE通過(guò)周期性輸出小電壓并檢測(cè)PD設(shè)備的阻值來(lái)判斷其是否支持IEEE 803af或IEEE 803at標(biāo)準(zhǔn)，從而確保供電的穩(wěn)定與兼容。

供電能力協(xié)商，即PD設(shè)備分類過(guò)程，是PSE對(duì)PD進(jìn)行分類并協(xié)商供電功率的重要環(huán)節(jié)。這一過(guò)程可以通過(guò)解析PSE與PD發(fā)送的電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議LLDP(Link Layer Discovery Protocol)也提供了發(fā)現(xiàn)和通告供電能力的重要功能。

在啟動(dòng)期內(nèi)，PSE設(shè)備開(kāi)始向PD設(shè)備供電，電壓逐漸升高至48V。一旦電壓穩(wěn)定在48V，PSE將為PD設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的直流電，同時(shí)監(jiān)測(cè)PD設(shè)備的功率消耗，確保不超過(guò)PSE的最大輸出功率。

若供電過(guò)程中出現(xiàn)異常情況，如PD電流消耗降至最低值以下或電流激增，PSE將立即斷開(kāi)電源，并重復(fù)檢測(cè)過(guò)程以確保安全。

此外，IEEE 801ab標(biāo)準(zhǔn)定義了Power via MDI TLV(Type Length Value)，用于MDI供電能力的發(fā)現(xiàn)和通告。當(dāng)PSE檢測(cè)到PD設(shè)備后，雙方將周期性發(fā)送包含此TLV的LLDP報(bào)文，以實(shí)現(xiàn)信息交互。但需注意，該標(biāo)準(zhǔn)僅能協(xié)商IEEE 803af和IEEE 803at兩種標(biāo)準(zhǔn)的供電參數(shù)，無(wú)法協(xié)商IEEE 803bt標(biāo)準(zhǔn)的供電參數(shù)。為此，華為S系列交換機(jī)特別自定義了一種Power via MDI TLV，以支持對(duì)IEEE 803bt標(biāo)準(zhǔn)供電參數(shù)的協(xié)商。