优力普：PoE的应用与发展趋势之物联网

随着物联网时期的来临,物联网的各种利用正在不断的增加和完善,对基础电源的需求更加迫切。本文主要探讨PoE技术在物联网中的利用场景及其发展趋势。

1、前言：

物联网把传感器设备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道和家用电器等各种真实物体上，通过互联网联接起来，进而运行特定的程序，到达远程控制或实现物与物的直接通讯。通过物联网可以用中心计算机对机器、装备、人员进行集中管理、控制，也能够对家庭装备、汽车进行遥控，和查找位置、避免物品被盗等各种利用。在以上诸多利用中都缺少不了1种电源供电技术，而PoE(PowerOverEthernet)这类技术是可以在以太网中透过双绞线来传输电力与资料到装置上的技术。透过这项技术包括网络电话、无线基地台、网络摄影机、集线器、智能终端、现代智能办公装备、电脑……等装置都能采取PoE技术供电来完成各种装备的运行，由于能借由以太网取得供电的电子装备无需额外的电源插座便可使用，所以同时能省去配置电源线的时间与金钱，使全部装置系统的本钱相对下降。

随着以太网的广泛利用,目前全球均普遍采取RJ⑷5网络插座，因此各种PoE装备都具有相容性。PoE不需要更改以太网路的缆线架构便可运作，所以采取PoE系统不但节省本钱易于布线安装还具有了远程通电、断电的能力,“优力普”智能供电从而很好的解决了物联网终端所需的电源困难,将在未来物联网的发展中起到非常重要的作用。

2、PoE在物联网中的主要利用

随着技术和利用的发展，物联网内涵不断扩大，产生了新的认识——物联网是通讯网和互联网的拓展利用与网络延伸，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知辨认，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识发掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝连接，到达对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。因此网络将不再是被动地满足用户的需求，而是要主动感知用户场景的变化，并进行信息交互，为用户提供个性化的服务。下面分别介绍目前“优力普”,PoE技术在物联网中的主要利用场景：

1、PoE无线AP在物联网中的利用

无线网络技术给人们带来的影响已经是无可争议，无线局域网的利用范围愈来愈广范，在大型办公室、智能仓库、大学校园、商场、机场、会展中心、酒店、飞机场、医院、酒吧、咖啡屋等实现人们随时随地上网的需要。部署无线网络的进程中，最重要的工作是无线AP(AccessPoint)的公道有效的安装。TG云平台可以集中公道有效的给出整套的管理，在较大型的无线网络覆盖的项目中，无线AP的数量多且散布在建筑屋的各个部位，AP1般都需要网线连接交换机，并要外接DC电源。就地解决电源和管理都会很大的增加施工和保护的本钱。“优力普”供电交换机通过网线供电（PoE）来解决无线AP的集中供电问题，可以极大的解决项目施工中遇到的就地取电和以后AP的管理问题。避免了局部停电的时候，个别AP没法正常。在此解决方案中，需要采取AP装备具有支持802.3af/802.3af协议功能的装备才可到达网线供电的功能。如果AP不支持802.3af/802.3af协议功能可以采取直接加装数据与PoE合成器来完成此供电功能。如图1所示：

图1PoE物联网无线AP利用

2、PoE远程监控在物联网中的利用

最近几年来，由于社会经济和信息化技术的飞速发展，国家各行业对视频监控产生了史无前例的需求。利用领域愈来愈广，除金融、政府、交通等特殊行业外，社区、酒店公共场所、工厂和商场都已利用或正在实行数字监控。范围和辐射区域愈来愈大。典型的例子是“平安中国”项目，其项目范围触及到了全部城市，摄像头到达上万个。而视频监控产品也从本地的DVR方式向IPCamera网络发展。

但是，网络视频监控装备的安装却遭到环境的制约，严重影响了网络视频监控的发展。网络视频监控所用网络摄像头除需要通过网线来传输视频信号外，还必须全天候为其提供足够的电力。在实行进程中，常常会出现由于没法提供稳定的电源，而不能不重新设计摄像头的安装地点的情况，而重新设计安装地点可能会致使出现监控死角，使安防监控失去意义。

通常情况下，正常工作的网络摄像机需要外接两根线，1根网线，1根电线。而以下情况会致使网络监控镜头没法安装：

1、摄像头安装位置无电源。

2、摄像头安装的位置有电源，但却是照明电源，没法提供全天候供电。

以上致使网络摄像机没法安装的情况，均产生在网络摄像机的供电问题上。要想使网络摄像机在预计地点正确安装，就必须解决网络摄像机的供电问题。既然不能正常提供电力，就应当斟酌使用网线来给摄像机供电，毕竟部署1条网线比部署1条强电线要容易的多，而且如果使用网线供电，只要数据交换机真个电力不中断，网络摄像机就能够正常工作。使用网线给网络摄像机供电，可以归纳为以下两种情况：

1、网络摄像机支持802.3af/802.3af协议，可以直接使用PoE供电装备通过网线给网络摄像机供电。

2、网络摄像机不支持802.3af/802.3af协议，不能直接使用PoE装备供电。这时候需要用到另外1种配套装备——分离器。分离器的作用可以将集成有电力的网线分离成纯数据网线和电源线。这样便可完成数据与电源分离，到达1根网线即传输了数据又提供电源。

如图2所示：

3、PoE智能终端在物联网中的利用

家中打电话时，如果突然断电的话，通话不会中断，这是由于电话终真个电源供应是电话公司（局端）交换机通过电话线直接供给的。假想1下，如果物联网中的工业现场的传感器、控制器还有智能终端履行机构现代办公装备也能由以太网直接供电的话，那末全部布线、电源、人工等本钱有可能会降落很多，并可以将监控扩大到许多远程利用，这就是PoE技术给物联网工控界所描绘的1幅远景。

2003年和2009年，IEEE分别批准了802.3af和802.3at标准，它明确规定了远程系统中的电力检测和控制事项，并对路由器、交换机和集线器通过以太网电缆向IP电话、安全系统和无线LAN接入点等装备供电的方式进行了规定。IEEE802.3af和IEEE802.3at的发布,极大推动了PoE技术的发展与利用。目前“优力普”已推出基于PoE技术的工业以太网产品，为物联网工业控制中的各种网络终端提供可靠稳定的电力供应，如温度检测终端，湿度检测终端，信号控制终端等。

如图3所示：

3、PoE在物联网中的发展趋势

1、IEEE802.3af标准是目前的主要利用

该标准规定可以通过RJ45接口向受电装备提供功率高达13W、48V的电源，这就允许装备使用与传输数据1致的电缆提供或吸收功率。标准中规定了两个可选电源实体的功能及电气特性：即受电装备(PowerDevice，orPD)和供电装备(PowerSourcingEquipment，orPSE)，该标准可向下兼容。较早的PoE装备不会与802.3af标准相冲突，有效功率级还将有望面向未来的利用。

IEEE802.3afPoE标准允许设计师通过以太网电缆为用电装备（PD）提供高达12.95W的电力，同时符合安全特低电压(SELV)要求。根据IEEE802.3af标准，PD可按所需功率分为4个不同的级别。Class1装备需要的工作功率为0.44～3.84W，Class2装备需要的工作功率介于3.85W和6.49W之间，Class3装备的功率范围则介于6.5～12.95W之间。设计师可以根据功率要求将他们的装备指定为特定的级别。低本钱解决方案可使用1般的默许级别指定(Class0)，表示PD需要的工作功率介于0.44～12.95W的工作功率。

作为通过以太网电缆输电的IEEE工业标准，以太网供电(PoE)技术的发展势头10分强劲。这1新兴技术通过传输以太网数据的CAT⑸电缆进行供电，可以简化用电装备(PD)的安装和部署。这些装备包括无线接入点、监控摄像机、智能终端、智能传感器和VoIP电话等。

由于802.3af标准的功率都在13W以下，但是实际利用进程中需要用到更大功率的终端，例如含有全方位TG云平台、变焦镜头的摄像机、大功率的高速球型摄像机、办公自动化装备如打印机、传真机、网络智能终端、小型计算机、笔记本等它们的功率大都30W以上，所以为将进1步提高信道的供电能力，将功率由现在的12.95W提高到30W以上，这也将扩大PoE在安防领域、办公自动化方面和智能终端和工业化智能监控等方面的利用范围有了更高扩大。

2、IEEE802.3at标准成为未来的趋势

目前PoE业界所采取的标准为IEEE802.3af，只能向功率在13W以下的受电装备供电。虽然能够满足传统的IP电话和网络摄像头的需求，但随着无线局域网双波段接入、视频电话、PTZ视频监控系统(可变焦带云台的摄像机)、智能终端、远处办公装备等高功率利用的出现，原本的802.3af标准13W的供电功率明显不能满足需求，为此，IEEE在2005年开始开发新的PoE标准02.3at(PoEPlus)以提升PoE可传送的电力。

新标准于2009年正式发布,称为Power-over-EthernetPlus(PoEP)IEEE802.3at，它将功率要求高于12.95W的装备定义为Class4（该级别在IEEE802.3af中有描写，但留作将来使用），可将功率水平扩大到25W或更高。目前，市面上最高的PoE供电装备是“优力普”的PoE供电装备，可以到达300W左右，由于能够支持更高的功率水平，这1新标准会将PoE利用很容易扩大到新的领域，例如WLAN（无线局域网）、销售点终端装备、交换机和倾斜式/变焦式/云台式监控摄像机。

802.3at（PoEP）标准中最引人注视的1个新变化将是，它能够以比现有标准更详实的细节来控制功率散布。兼容802.3af标准的PSE辨认PD的级别后，只需提供级别定义所允许的最大功率便可。802.3at系统通电后，符合标准的PSE将能够使用Level⑵软件与每一个PD进行通讯，以肯定峰值和平均功率要求。这1新功能将允许设计师根据功率预算来设计PoE兼容系统，并使系统总功率能力更接近于系统负载要求。峰值负载功率和高电流延续时间之间还可以建立通讯（例如，摄像机推拉机电具有较高的短时电流要求）。不过，新标准还没有对这类Level⑵通讯进行完全定义。

由于新标准是向下兼容802.3af标准的，因此面临的1个主要问题是，PSE如何判断与之相连的是802.3af兼容PD还是新的802.3at兼容PD（和PD如何对PSE做出类似的判断）。为了解决此问题，802.3at标准将使用与802.3af中相同的特点来唆使PoE兼容PD，但这样会在分级阶段增加第2次电压脉冲，以便唆使PSE的802.3at兼容状态。802.3at兼容PD将检测到第2次电压脉冲，并判断它们已连接至802.3at兼容PSE。由于分级周期延续时间符合802.3af时间限制，因此与当前802.3af标准兼容的PD会将第2次脉冲仅视为初始查询和响应的1部份。

3、802.3af与802.3at的对照：

与802.3af相比，802.3at可输出2倍以上的电力，每一个端口的输出功率可在30W以上，因此可大幅拓宽PoE的利用领域。表1为802.3af与802.3at的对照。

主要利用网络电话（3－7W）、WLAN接入点（8－12W）等视频网络电话（10－20W）、PTZ视频监控系统(20W)、WiMAX和802.11n接取器(8～45W)、个人电脑（30W+）、智能终端、打印机（20W）、传真机（30W）等等。

4、PoE技术的机遇与挑战：

PoE目前尚面临1些挑战，如PoE技术可以让受电装备从每一个端口取得30W以上的功率，但不是每一个端口的受电装备都需要30W的功率，因此，如何准确的感测每一个受电装备的需要是1个很重要的问题，否则可能对受电装备造成破坏或对网络基础设施构成不安全因素。另外，由于电缆通常被匝成电缆束,并置于配线柜中，因此线缆束的散热问题则需要斟酌。而本钱问题则是PoE面临的又1挑战，特别是对PD制造商而言，在产品中加入PoE技术就意味着增加本钱。

另外标准的5类网线有4对双绞线，但是在l0MBASE-T和100MBASE-T中只用到其中的两对。IEEE802.3af允许两种用法，利用空闲脚供电时，4、5脚连接为正极，7、8脚连接为负极。利用数据脚供电时，将DC电源加在传输变压器的中点，不影响数据的传输。在这类方式下线对1、2和线对3、6可以为任意极性。目前的标准不允许同时利用以上两种情况。电源提供装备PSE只能提供1种用法，而电源利用装备PD必须能够同时适应多种情况。随着物联网装备向大功率供电发展的趋势，在不久的将来需要4对双绞线全部支持供电，通过提高电源的载流量来增加供电功率,以解决装备对大功率供电的需求。

总的来讲，PoE的利用虽有阻力，但机遇大于挑战。在技术方面日渐完善与深入，利用范围也愈来愈宽阔。每次技术的变革都会给行业带来巨大的变化，变化就意味着商机。虽然面临着诸多挑战，但由于市场潜力巨大，存在的种种问题正不断被厂商改良。“优力普”智能供电交换机引领着行业的革命，相信随着物联网时期的来临，PoE技术将向支持更大功率的装备发展。

4、结束语

物联网是1个包罗万象的综合网络，以太网是物联网中非常重要的传输方式，而“优力普”在线供电(PoE)是1种革命性技术，它通过目前承载以太网数据的同1条5类/超5类双绞线电缆提供可靠的直流电源，扩大了以太网本已非常强大的功能。PoE将改变网络装备供电的方式，网络管理员可以最大限度地利用现有的网络设施，并部署全新的1系列利用。

PoE技术的出现使网络设计师可以轻易突破原本的限制，随着功率半导体厂商提供更多样的开关和器件，再加上新的工业标准将支持更高功率水平的使用，这1新兴技术必将将增进新1代物联网利用的出现。