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PoE(Power over Ethernet)

PoE（Power over Ethernet）即“以太网供电”，其在以太网电缆中加入直流电源，使得网络设备可以通过网线直接供电。

常用标准

PoE属于Ethernet 802.3标准的一部分：

802.3 af、802.3 at参考802.3第33章“Power over Ethernet over 2 Pairs”，

802.3 bt则参考802.3第145章“Power over Ethernet”。

版本差异

PoE各版本的差异见如下两张表，分别按Class、和Type进行区分。

802.3	Type	Class	Cable	PSE				PD
			Pairs	Min Power/W	Hardware classification	Autoclass	Short MPS	Max Power/W	Autoclass	dual-signature 802.3 bt (PAIRSET) Max Power/W
802.3af PoE	Type 1	Class 1	Type 1/2: 2 Type 3/4: 2 or 4	4	optional	No	No	3.84	No	Type 3	3.84
		Class 2		7				6.49			6.49
		Class 3		15.4				13			13
802.3at PoE+	Type 2	Class 4		30				25.5			25.5
802.3bt PoE++	Type 3	Class 5	4	45	Yes	optional	Yes	40	optional	Type 4	35.6
		Class 6		60				51		-
802.3bt PoE++	Type 4	Class 7		75				62
		Class 8		90				71.3
备注：后面发布的版本完全兼容前面的版本，如Type 4完全兼容Type 1~3，Class 7和Class8是只有Type 4才支持的新Class

802.3	Type	Cable			PSE				PD
802.3	Type	Highest Current per Pair	Channel maximum DC pair loop resistance	min. Cat?	Voltage	Min Power/W	at least Class	up to Class	Voltage	Max Power/W
802.3af PoE	Type 1	0.35A	20Ω	Cat3	44-57V	15.4	1	3	37-57V	13
802.3at PoE+	Type 2	0.6A	12.5Ω	Cat5	50-57V	30	4		42.5-57V	25.5
802.3bt PoE++	Type 3	0.6A		Cat5e	50-57V	60	1	6	42.5-57V	51
802.3bt PoE++	Type 4	2 pairs: 0.6A 4 pairs: 0.96A		Cat5e	53-57V	90	7	3	41.1-57V	71.3

系统架构

包括供电设备PSE（Power Source Equipment）、受电设备PD（Powered Device）和传输线（网线）。

PSE有两种，端跨（“End-Point” switches/routers）和中跨（“Mid-Span” power “adder” devices），如下图左边为端跨，交换机网口输出支持PoE；右图则为中跨，交换机不支持PoE，交换机和PD之间加了一个设备（PoE Injector）以提供电源¹⁾。

对于Type 1和Type 2，只用了2对线，其有两种接法，Alternative A和Alternative B，具体见下图。PSE可以选择只支持其中一种，或者支持两种，但同时只能选择一种用。对于PD来说，则这两种接法都需要支持。

对于Type 3和Type 4，其有2对线和4对线两种用法，2对线的接法和上述Type 1和Type 2的相同。4对线的接法如下图：

RJ45网口连接器pin脚和电源正负极的对应关系见下图：

工作流程

PoE的工作流程完全由PSE侧管理，依次为检测、分类、上电、供电监控和管理、下电。

802.3 af 或802.3 at 典型的启动流程见下图²⁾：

检测(Detection)

通过加电测量电阻等来确定连接至PSE的远端设备是否是PD设备。

检测电阻公式如下，其通过两组测量值来计算：

Rdetect =（Vdetect1 − Vdetect2）/(Idetect1 − Idetect2)

Vdetect的电压范围为2.7~10.1V，Vdetect1和Vdetect2之间的电压差>=1V。

满足如下条件的即为PD设备。

PD侧：23.7kΩ < Rdetect <26.3kΩ（典型值24.9kΩ）。
PSE侧：19kΩ < Rdetect <26.5kΩ。输入电容在50nF和120nF之间（典型值100nF）。输入串联电感小于100uH。

检测流程见下图：

对于Type1（802.3 af）和Type2(802.3 at)，因只支持2线（ALT A或ALT B）工作，则只需在检测一次即可。对于Type3和Type4（802.3bt），因支持4线，则需要分两组（（ALT A或ALT B））单独检测。

对于Type3和Type4（802.3bt）还需要一个步骤“Connection Check”用于确认PD是“Single-signature（单特征）”还是 “Dual-signature（双特征）”。

Single-signature（单特征）和Dual-signature（双特征） PD设备如下图，从图中可知，Single-signature PD内部有一个受电设备，而Dual-signature（双特征）则有两个单独的受电设备。

判断PD设备为Single-signature（单特征）有两个条件：

当没有电压或电流施加到另一模式时，在给定模式下呈现有效的检测特征
当任何3.7V至57V范围内的电压应用于另一个模式或任何大于124 µA 的电流应用于另一个模式时，不应在给定模式下呈现有效的检测特征。

判断PD设备为Dual-signature（双特征）只需一个条件：

无论施加任何一个0V至57V之间的电压到另一个模式的，给定模式下呈现有效的检测特征，

分类(Classification)

物理层分类（Physical Layer classification）

数据连接层分类（Data Link Layer classification）

自动分类（Autoclass）

标准PSE、单片机PSE和非标准PSE的差异

标准PSE包括了完整的检测、分类、上下电控制等，单片机PSE有检测的步骤，按标准检测到PD设备后直接供电，而非标准PSE，则无任何步骤，直接就是固定电压的输出，非标准PSE（通常也叫非标PoE）其固定电压一般为24V、48V。标准PSE、单片机PSE和非标准PSE的区分可以通过万用表或示波器测量输出电压区分。详见链接：知乎：标准PoE是如何供电的？怎样识别单片机和非标PoE交换机？