以太網供電(PoE)顧名思義：它通過用于數據傳輸的同一根電纜為小型設備提供足夠的電力。該技術被廣泛應用于智慧建筑中，由于涉及的電壓較低，正常的市電電氣安全規則不適用。這凸顯了PoE具有吸引力的原因之一；它能夠顯著降低與安裝和合規性相關的成本。

由于很多辦公大樓已經在整個結構中安裝了以太網線纜，并安裝了電池支持的不間斷電源(UPS)，因此能夠很容易地實現強大的系統。添加PoE設備能夠利用已部署的相同電纜，為照明和安全攝像頭等應用提供電力。電源能夠通過以太網電纜傳輸到距離PoE以太網設備100米以內的設備。

使用PoE為智慧建筑供電的好處

采用PoE的明顯好處之一是它使直流電源能夠在您現有的以太網上運行。雖然您仍然要使用支持PoE的端口更新您的網絡交換機，但不必為受電設備運行鋪設額外的銅線帶來的成本優勢可能非常顯著。銅價已從2000年的每磅0.65美元上漲到2021年的每磅4.05美元（來源：macrotrends）。另外，通過不在受電設備上實現AC到DC轉換，也能夠進一步節省成本。

在定位受電設備時，PoE還提供了更大的靈活性。大多數交流電源插座都位于靠近地板的位置，這不是Wi-FI接入點(AP)、毫微微蜂窩和微微蜂窩（femtocells and picocells）以及攝像頭的理想位置。為了最大限度地擴大覆蓋范圍，建議避免將這些設備放置在障礙物附近，這意味著它們最好放置在天花板高度。與市電網絡不同的是，以太網電纜通常是通過天花板吊頂形成的空隙布線的，這消除了采用的另一個障礙。

PoE將電力和數據相結合，實現了對各種應用的全天候智能監控，包括照明、安全攝像頭和數字標牌。配備電池供電的不間斷電源系統(UPS)的集中式PoE網絡可確保關鍵設備在停電期間持續運行。

圖1：PoE智能樓宇優勢

智能樓宇應用和PoE標準

最初的PoE標準(IEEE 802.3af)于2003年獲得批準，并提供高達15瓦的功率。它被廣泛應用于IP電話、樓宇門禁控制和為早期分布式Wi-Fi接入點供電等應用中。該標準的后續修訂版，包括IEEE 802.3at(30W/2009)和IEEE 802.3bt(90W/2018)，增加了提供的功率以支持更高要求的應用，比如更快的Wi-Fi網絡、安全攝像頭、音頻揚聲器、銷售終端(POS)、LED照明等。

圖2：PoE標準和應用

PoE拓撲

圖3顯示了典型的PoE拓撲。PoE網絡交換機稱為電源設備(PSE)，它為客戶端提供直流電源，稱為受電設備(PD)。該規范規定PSE應能夠通過最長100米的以太網電纜（通常為CAT5/6以上）向PD供電。

圖3：典型PoE拓撲（來源：以太網聯盟）

由于以太網電纜最長可達100米，在此距離上存在一些損耗，因此在最壞的情況下，到達PD的功率低于PSE提供的功率。這在標準規范中802.3af為13瓦，802.3at為25.5瓦，802.3bt為71.3瓦。對于“bt”標準，PD處的直流電壓范圍為42至57伏[RB2]。輸入端不支持PoE的聯網設備仍然能夠連接并使用PoE分離器，以分離數據和直流電源。這也能夠減少對AC/DC轉換器和將設備定位在AC插座附近的需求。

PoE供電的PTZ攝像機

當今的安全系統通常使用包含小型電機的攝像機，以使它們能夠在三個軸或平移、傾斜和縮放(PTZ)上移動，并且通常配備高清數碼攝像機。這些攝像機能夠通過以太網等有線連接手動控制，也能夠編程為在定義的感興趣窗口或整個視野中檢測到對象時自動移動和縮放。一些攝像機還能夠配置為通過不斷執行0°到360°平移和0°到180°傾斜來測量場景，而變焦能夠使用光學或數字技術實現。這些安全和監控攝像頭所需的電源現在能夠使用基于IEEE 802.3at標準的PoE提供。

PoE供電的無線網絡

Wi-Fi接入點和路由器也是PoE的常見應用。二者的功耗通常是速度和支持的流數量的函數關系。現代網絡使用諸如MIMO（多輸入多輸出）等技術來擴大范圍和吞吐量。實施支持Wi-Fi6(IEEE 802.11ax)速度的AP/路由器應用將對應到PoE標準，如下所示：

1、Wi-Fi6、4×4雙頻并發：802.3at

2、Wi-Fi6、8×8雙頻并發：802.3at/bt

3、Wi-Fi6、4×4三頻并發：802.3at/bt

盡管Wi-Fi路由器/AP隨附AC/DC電源，但它們也能夠使用PoE分離器供電。相比之下，CiscoMeraki^TMMR56Wi-Fi6（802.11ax，8個流）接入點等產品現在支持802.3at，這意味著RJ45端口能夠直接連接到支持PoE的PSE交換機為設備供電。

PoE供電的微微蜂窩和毫微微蜂窩

微微蜂窩和毫微微蜂窩用于擴展或增加蜂窩覆蓋范圍，特別是在建筑物內部、辦公室、購物中心和體育場等繁忙區域。與常規小區不同，微微小區的范圍通常很小，約為200米或更短，而毫微微小區的范圍可能低至10米。這些微型設備是PoE的理想選擇，如下面的一個示例所示：

1.Apex^TM4G/LTE3.5GHz室外微微蜂窩（35W）：802.3bt

PoE供電的數字標牌

LED電視是一種非常有效的交流方式。它們能夠在各種領域顯示定制的動態數字標牌，包括企業辦公空間、智能零售、酒店以及城市公共宣傳等。與Wi-Fi一樣，數字標牌的好壞取決于其位置。比如，較大的屏幕通常懸掛在天花板上，以便人群能夠輕松查看內容。相比之下，智能信息亭或銷售終端(PoS)應用利用較小的屏幕——其中一些帶有觸摸屏，可提供更為個性化的交互式用戶體驗。

LED電視的功耗變化很大。下面列出的Samsung^®55英寸LED電視指定了69W的典型功耗，而另一款相同尺寸和制造商的要求為120W。確保LED電視功率不超過PD功率非常重要。使用802.bt標準，根據PSE和LED電視(PD)之間的以太網電纜長度，其范圍能夠從90W到71.3W。

市場上也有幾種帶有PoE的LED電視。對于不斷增長的數字標牌市場，LED電視制造商是否開始將802.bt集成到他們更大的LED電視中將會很有趣。

1.55英寸，三星4KLED電視(#Q70T)69W（典型值）：802.3bt（要PoE分路器）

2.Thinlabs,Inc的46英寸高清觸摸屏：802.3bt（不要PoE分路器）

3.10”，三星數字標牌(DB10E-TPOE)802.3at（不要PoE分路器）

4.48”，三星數字標牌(DH48E)44W（典型值）802.3bt（要PoE分路器）

5.40”，三星數字標牌(H40B)44W（典型值）802.3bt（要PoE分路器）

6.16”medTV^®PDI-P16TV-GB2-P電視(25W)802.3at（不要PoE分路器）

PoE智能互聯照明

PoE和LED照明是天作之合，因為LED消耗直流電源，而PoE提供直流電源。這使用戶能夠在使用PoE為LED供電時省去了AC到DC電源轉換的成本。

PoE怎樣增強智慧建筑的一個很好的例子是ONSemiconductor^®互聯照明平臺（圖4）。該平臺基于模塊化設計，能夠為兩串16個LED提供7,000流明，由雙FL7760LED驅動器驅動。基于NCP1096802.3bt控制器的PoE模塊可為LED驅動器模塊提供高達90瓦的直流電源。同時，LED驅動器模塊上還有第二個連接器，該連接器接受RSL10藍牙^®5無線電，以無線連接到智能手機網關，從而實現云連接。現在是智能照明。

圖4：帶PoE模塊的互聯照明平臺

PoE供電的商務電話(VoIP)

Internet協議語音(VoIP)可能是PoE最常見的應用。VoIP在廣域網上使用以太網協議將低頻模擬語音信號數字化為數據包。從那里，它將通過交換機和路由器進入云，到達目的地。VoIP的功耗僅為4到7瓦，因此非常符合802.3afPoE標準。配備RJ45連接器的現代VoIP電話旨在通過以太網電纜接收數據和電源，因此不要外部PoE分離器。

結論

通過同一根電纜提供電力和數據連接的便利性令人信服；我們只要看看USB怎樣成為很多消費類設備無處不在的電源。商業和工業應用中的PoE也是如此。它通過針對能夠直接受益于其帶來的簡單性的應用推進了單電纜解決方案的概念。隨著愈來愈多的制造商發現它的好處，最終用戶將開始要PoE。是時候開始向更智能的集成電源/數據組合過渡了。