一．IEEE802.3af與at標准的解析
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2003 年6 月，IEEE 批准了802. 3af 標准，它明確規定了遠程系統中的電力檢測和控制事項，並對路由器、交換機和集線器通過以太網電纜向IP電話、安全系統以及無線LAN 接入點等設備供電的方式進行了規定。IEEE 802.3af 的發展包含了許多公司專家的努力，這也使得該標准可以在各方面得到檢驗。
POE的系統構成及供電特性參數
一個完整的POE系統包括供電端設備(PSE, Power Sourcing Equipment)和受電端設備(PD, Power Device)兩部分。PSE設備是為以太網客戶端設備供電的設備，同時也是整個POE以太網供電過程的管理者。而PD設備是接受供電的PSE負載，即POE系統的客戶端設備，如IP電話、網絡安全攝像機、AP及掌上電腦( PDA)或移動電話充電器等許多其他以太網設備。兩者基於IEEE 802.3af標准建立有關受電端設備PD的連接情況、設備類型、功耗級別等方面的信息聯系，並以此為根據PSE通過以太網向PD供電。標准的五類網線有四對雙絞線，IEEE80 2.3af 允許兩種線序供電方法： 一種是在4、5、7、8線對上傳輸電流，並且規定，4、5為正極，7、8為負極。另一種供電是在1、2、3、6線上傳輸電源，極性為任意，1、2為正極，3、6為負極或是1、2為負極，3、6為正極，其中的一種供電極性。
IEEE802.3af的工作過程：
1、 檢測：一開始PSE在為受電設備供電前，先輸出一個低電壓來檢測受電設備（PD）是否符合IEEE802.3af標准，如果符合標准，一般是在受電設備中，選用24.9K的電阻，來確認符合IEEE802.3af供電標准。
2、 分級：當PSE檢測到符合要求的阻值后，會將輸出電壓進一步提高，來對受電設備進行分級，如果受電設備此時沒有回應分級確認電流，PSE默認將受電設備規為0級，為其提供15.4W的輸出功率。
3、 供電：經過確認分級后，PSE會向受電設備輸出48V的直流電，並確認受電設備不超過15.4W的功率要求，當受電設備超載或短路后，PSE停止為其供電，再次進入檢測階段。
IEEE802.3af標准供電系統的主要供電特性參數為：
直流電壓在44～57V之間，典型值為48V。
典型工作電流為10～350mA，典型的輸出功率：15.4W。
超載檢測電流為350～500mA。
在空載條件下，最大需要電流為5mA。
為PD設備提供3.84～12.95W四個Class等級的電功率請求。
IEEE802.3af的分級參數：
Class 0設備需要的最高工作功率為0~12.95W
Class 1設備需要的最高工作功率為0~3.84W；
Class 2設備需要的工作功率介於3.85W~6.49W；
Class 3設備的功率范圍則介於6.5～12.95W。
IEEE 802.3at標准出現的背景
由於IEEE 802.3af規范，受電設備(PD)上的PoE功耗被限制為12.95W，這對於傳統的網絡受電設備足以滿足需求，但隨着IP電話以及網絡攝像頭、雙波段接入、視頻電話、PTZ視頻監控系統等高功率應用的出現，13W的供電功率顯然不能滿足需求，這就限制了以太網電纜供電的應用范圍。為了克服PoE對功率預算的限制，並將其推向新的應用，IEEE成立了一個新的任務組，旨在探求提高該國際電源標准的功率限值的方法。IEEE802.3工作組為了在技術及經濟上對IEEE802.3at實現的可能性進行評估，新標准稱為 IEEE 802.3at，它將功率要求高於12.95W的設備定義為Class 4,可將功率水平擴展到25W或更高，新標准並在2009年初發布。
IEEE 802.3at與802.3af相比，802.3at可輸出2倍以上的電力，每個端口的輸出功率可在30W以上，就標准而言，兩者在功率、分級上有不同的定義。
在IEEE802.3at規定，受電設備PD可以最大到29.95W，PSE將為其提供30W以上的直流電源。PD以Class4分級的電流響應，告訴PSE是否能夠為其提供802.3at規定的較高功率。
IEEE802.3at標准供電系統的主要供電特性參數為：
直流電壓在50～57V之間，典型值為50V。
典型工作電流為10～600mA，典型的輸出功率：30W。
受電設備PD支持Class4的分級。
POE網口供電
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來源：知乎
因為網線上跑的是差分信號。對於以太網的電平信號來說，有意義的是一對差分信號線上的電平差，舉例來說，一種供電方式是用藍色的線對 Pin4 Pin5 和 棕色的線對 Pin7 Pin8 來供電。分別用V4+,V5+,V7-,V8-來表示四個信號線的電平，那么實際上，有意義的用來表示數據的信號實際上是V4+-V5+和V7--V8-。因此，如果要用來供電，我們可以讓V4+和V5+兩個信號同時加上 48 伏的電平，即（V4++V5+）/2 + (V7-+V8-）/2=48V，這樣就達到了不影響網絡信號傳輸，同時還能供電的目的。
具體的實現方法，是利用網絡變壓器的中央抽頭來加載/獲取供電能量的。我畫了一個示意圖：
如此，采用1/2/3/6或4/5/7/8供電都可以實現POE功能，其不影響數據傳輸（千兆網口也如此）。
二．POE 供電設備原理詳解
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標准的五類網線有四對雙絞線但是在10M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的兩對。IEEE80 2.3af允許兩種用法：
1） 應用空閑腳供電時4、5腳連接為正極，7、8腳連接為負極。
下圖為利用空閑線（4,5,7,8）傳遞48V的電源。
2）利用信號線（1,2,3,6）同時傳遞數據信號和48V的電源。應用數據腳供電時,將DC電源加在傳輸變壓器的中點,在這種方式下線對1、2和線對3、6可以為任意極性。傳輸數據所用的芯線上同時傳輸直流電,其輸電采用與以太網數據信號不同的頻率，不影響數據的傳輸。
標准不允許同時應用以上兩種情況。電源提供設備PSE只能提供一種用法,但是電源應用設備PD必須能夠同時適應兩種情況。該標准規定供電電源通常是48V、13W的。PD設備提供48V到低電壓的轉換是較容易的,但同時應有1500V的絕緣安全電壓。
下面談一下1000M BASE-T POE 供電系統
圖3 RJ-45插座示意圖
圖4 供電電路分解細化
1000M BASE-T POE 供電系統 4個線序對均傳輸數據，故無空閑對， 均采用數據對供電,圖4左圖，1腳和2腳、3腳和6腳通過網絡變壓器進行電壓、信號的分頻、分離出來的電壓連接到橋式整流進行整流供電，如圖5
圖5 后段整流電路
以上討論的是POE adapter 供電模式，典型的POE adapter 如下圖
圖6 POE adapter
另一種是通過POE供電交換機供電
圖7 POE供電交換機
POE 交換機供電示意圖
協商供電
當在一個網絡中布置PSE供電端設備時,POE以太網供電工作過程如下所示。
1. 檢測：一開始,PSE設備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測到線纜終端的連接為一個支持IEEE802.3af標准的受電端設備。
2.PD端設備分類：當檢測到受電端設備PD之后,PSE設備可能會為PD設備進行分類,並且評估此PD設備所需的功率損耗。
3.開始供電：在一個可配置時間(一般小於15μs)的啟動期內,PSE設備開始從低電壓向PD設備供電,直至提供48V的直流電源。
4.供電：為PD設備提供穩定可靠48V的直流電,滿足PD設備不越過15.4W的功率消耗。
5.斷電：若PD設備從網絡上斷開時,PSE就會快速地(一般在300～400ms之內)停止為PD設備供電，並重復檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設備。