PoE供电概述：PoE交换机是如何进行供电的？

在万物互联构建智能物联世界的发展趋势下，用户对IoT设备的需求不断增加，PoE交换机成为了通过网线为PD设备提供电力和数据传输的一种有效媒介。PoE交换机可允许IP电话、IP摄像头、无线接入点或PoE照明等设备通过一根网线接收数据和电源，无需再另外使用电源线。那么，PoE交换机是如何为这些设备进行供电的呢？它是否会对连接的设备造成损害？本文将就该系列问题展开详细论述。

以太网供电遵循哪些标准？PoE供电标准概述

PoE交换机在PoE系统中可充当供电端（PSE）设备，根据不同的以太网供电标准为受电端（PD）设备进行供电，有助于家庭、企业、校园、商场等环境中的安防监控系统的安装和管理。下表为现有的PoE供电标准（以太网供电标准）：

标准	IEEE 802.3af	IEEE 802.3at	IEEE 802.3bt
分类	PoE	PoE+	PoE++
类型	Type 1	Type 2	Type 3	Type 4
PD最大输入功率	12.95W	25.5W	51W	71W
PSE最大输出功率	15.4W	30.0W	60W	100W
供电芯线对数	2	2	4
网线类型	Cat3及以上	Cat5及以上	Cat5及以上

需要注意的是，IEEE 802.3af和IEEE 802.3at标准是目前市面上大多数PD设备都可以支持的以太网供电标准，因此PoE交换机和PoE+交换机的使用较为广泛。而IEEE 802.3bt标准是2018年最新发布用于智能家居/建筑和物联网的以太网供电标准，由于IEEE 802.3bt标准还不够成熟化，市面上较少存在支持IEEE 802.3bt标准的PD设备，因此目前只有少部分供应商可提供该系列的PoE++交换机，如思科或华为。

PoE交换机是如何进行PoE供电的？PoE供电原理概述

PoE供电原理其实很简单，下面以PoE交换机为例，从PoE交换机的工作原理、PoE供电方式及其传输距离三个方面进行详细讲解。

PoE交换机工作原理

将受电端设备连接到PoE交换机上后，PoE交换机会按照如下流程进行工作：

第一步：检测受电端设备（PD）。主要是检测连接的设备是否为真正的受电端设备（PD）（其实就是检测能支持以太网供电标准的受电端设备）。PoE交换机会在端口输出较小的电压进行受电端设备检测，也就是所谓电压脉冲检测，如果检测到指定值的有效电阻，则该端口上连接的设备为真受电端设备。需要注意的是，该PoE交换机为标准PoE交换机，非标准PoE交换机无控制芯片不会进行此项检测，若想了解更多关于标准PoE交换机与非标准PoE交换机的信息，可访问《标准PoE交换机与非标准PoE交换机有什么区别？两者如何选择？》。

第二步：受电端设备（PD）分类。当检测到受电端设备（PD）后，PoE交换机会为其进行分类，划分等级，并评估该受电端设备所需的功率消耗。

等级	PSE 输出功率 (W)	PD 输入功率(W)
0	15.4	0.44–12.94
1	4	0.44–3.84
2	7	3.84–6.49
3	15.4	6.49–12.95
4	30	12.95–25.50
5	45	40 (4-pair)
6	60	51 (4-pair)
8	99	71.3 (4-pair)
7	75	62 (4-pair)

第三步：开始供电。确认等级后，PoE交换机会在不到15μs配置时间内向受电端设备从低电压开始供电，直到提供48V的直流电。

第四步：正常供电。主要为受电端设备提供稳定可靠的48V直流电，满足受电端设备的功率消耗。

第五步：断开供电。当受电端设备出现断开连接、功耗过载、短路以及总功耗超出PoE交换机的功率预算等问题时，PoE交换机会在300～400ms时间内停止为受电端设备进行供电，并会重新进行检测。可有效保护受电端设备和PoE交换机，防止设备受损。

PoE供电方式

由上可知，PoE供电是通过网线来实现的，而网线是由四对双绞线（8根芯线）组成，因此，网线内的八根芯线是PoE交换机为受电端设备提供数据和电力传输的介质。目前，PoE交换机会通过模式A（End-Span末端跨接法）、模式B（Mid-Span中间跨接法）和4-pair三种PoE供电方式为受电端设备提供传输兼容的直流电。

• 模式A PoE供电方式

模式A即末端跨接法（End-Span），在该模式下，PoE交换机通过1、2、3、6线为受电端设备进行供电，同时也会进行数据传输，其中1、2为正极，3、6为负极。

• 模式B PoE供电方式

模式B即中间跨接法（Mid-Span），在该模式下，PoE交换机通过4、5、7、8线为受电端设备进行供电。当应用于10BASE-T和100BASE-T以太网时，4、5、7、8线只会进行电力传输，不会进行数据传输，因此该四只脚也被成为空闲脚。其中4、5作为正极，7、8作为负极。

• 4-pair PoE供电方式

在该模式下，PoE交换机将会通过所有的线为受电端设备进行供电，其中1、2和4、5为正极，3、6和7、8为负极。

类型	10/100BASE-T以太网			1000BASE-T以太网
引脚	模式A	模式B	4-pair PoE	模式A	模式B	4-pair PoE
Pin 1	Rx + & DC +	Rx +	Rx + & DC +	TxRx A + & DC +	TxRx A +	TxRx A + & DC +
Pin 2	Rx + & DC -	Rx -	Rx - & DC +	TxRx A - & DC +	TxRx A -	TxRx A - & DC +
Pin 3	Tx + & DC -	Tx + -	Tx + & DC -	TxRx B + & DC -	TxRx B +	TxRx B + & DC -
Pin 4	未使用	DC +	DC +	TxRx C +	TxRx C + & DC +	TxRx C + & DC +
Pin 5	未使用	DC +	DC +	TxRx C -	TxRx C - & DC +	TxRx C - & DC +
Pin 6	Tx - & DC -	Tx -	Tx - & DC -	TxRx B - & DC -	TxRx B -	TxRx B - & DC -
Pin 7	未使用	DC -	DC -	TxRx D +	TxRx D + & DC -	TxRx D + & DC -
Pin 8	未使用	DC -	DC -	TxRx D -	TxRx D - & DC -	TxRx D - & DC -

需要注意的是，PoE供电方式是由供电端设备来决定的，而PoE交换机和PoE供电器（电源注入器）都可以作为供电端设备，为受电端设备进行电力和数据传输。PoE交换机作为供电端设备，一般会使用模式A进行供电；PoE注入器一般是作为中间设备，连接非标准PoE交换机和受电端设备，它只能支持模式B的PoE供电方式进行供电。

PoE供电距离

由于电力和网络信号在网线上进行传输容易受到电阻和电容的影响，导致信号发生衰减或供电不稳定等，因此网线的传输距离受限，最大传输距离只能达100米。而PoE供电是通过网线实现的，因此其传输距离受网线的影响，最大传输距离为100米。但如若使用PoE延长器可将PoE供电范围最大延长至1219米。

PoE供电故障该如何排查？

当PoE供电出现故障时，可以从以下四个方面进行排查。

• 检查受电端设备是否支持PoE供电。因为并不是所有的网络设备都能够支持PoE供电技术，因此在将设备连接到PoE交换机之前，也要检查设备是否支持PoE供电技术。虽说PoE工作时会进行检测，但是它只能检测到支持PoE供电技术的受电端设备并对其进行供电，若是PoE交换机没有进行供电，可能是因为受电端设备不能支持PoE供电技术。

• 检查受电端设备的功率是否超过交换机端口的最大功率。例如，一台仅支持IEEE 802.3af标准的PoE交换机（该交换机上每个端口的最大功率为15.4W），连接了一台功率为16W或者更大的受电端设备，这时，受电端设备可能会因为断电或电力不稳定导致设备损坏，从而导致PoE供电故障。

• 检查连接的所有受电端设备的总功率是否超过了交换机的功率预算。当所连设备的总功率超过交换机功率预算时，PoE供电就会出现故障。例如，一台功率预算为370W的24口PoE交换机，若是该交换机遵循IEEE 802.3af标准，则可连接24台遵循相同标准的受电端设备（因为该类型设备的功率为15.4W，连接24台设备总功率达369.6W，不会超过交换机功率预算）；若是该交换机遵循IEEE802.3at标准，则只能连接12台遵循相同标准的受电端设备（因为该类型的设备功率为30W，若是连接24台将会超出交换机的功率预算，因此最多只能连接12台）。

• 检查供电端设备（PSE）的供电方式是否与受电端设备（PD）的兼容。例如，PoE交换机采用模式A进行供电，而所连接的受电端设备却只能接收模式B的电力传输，这样将无法进行供电。

总结

PoE供电技术已成为了数字化转型的重要组成部分，了解PoE供电原理将有助于您保护PoE交换机和受电端设备，与此同时，了解PoE交换机连接问题和解决方案可有效避免在部署PoE网络时浪费不必要的时间和成本。