POE(Power Over Ethernet)技術(shù)指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)雙絞線布線基礎(chǔ)架構(gòu)不作任何改動(dòng)的情況下，在為一些基于IP的終端（如IP電話機(jī)、無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等）傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)，還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。
POE標(biāo)準(zhǔn)為使用以太網(wǎng)的傳輸電纜輸送直流電到POE兼容的設(shè)備定義了兩種方法：一種稱作“中間跨接法”( Mid -Span ),使用以太網(wǎng)電纜中沒有被使用的空閑線對(duì)來傳輸直流電,相應(yīng)的Endpoint PSE支持POE功能的
以太網(wǎng)交換機(jī)、
無線路由器、集線器或其他網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備。另一種方法是“末端跨接法”(End-Span),是在傳輸數(shù)據(jù)所用的芯線上同時(shí)傳輸直流電,其輸電采用與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)不同的頻率。Mid-span PSE是一個(gè)專門的電源管理設(shè)備,通常和
交換機(jī)放在一起。它對(duì)應(yīng)每個(gè)端口有兩個(gè)RJ45插孔,一個(gè)用短線連接至交換機(jī),另一個(gè)連接遠(yuǎn)端設(shè)備?？梢灶A(yù)見,End-Span會(huì)迅速得到推廣,這是由于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)與輸電采用公用線對(duì),因而省去了需要設(shè)置獨(dú)立輸電的專用線,這對(duì)于僅有8芯的電纜和相配套的標(biāo)準(zhǔn)RJ-45插座意義特別重大。
一、POE供電的工作過程
當(dāng)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中布置 PSE供電端設(shè)備時(shí),POE以太網(wǎng)供電工作過程如下所示：
檢測(cè)：一開始,PSE設(shè)備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測(cè)到線纜終端的連接為一個(gè)支持IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備。
PD端設(shè)備分類：當(dāng)檢測(cè)到受電端設(shè)備PD之后,PSE設(shè)備可能會(huì)為PD設(shè)備進(jìn)行分類,并且評(píng)估此PD設(shè)備所需的功率損耗。
開始供電：在一個(gè)可配置時(shí)間(一般小于15μs)的啟動(dòng)期內(nèi),PSE設(shè)備開始從低電壓向PD設(shè)備供電,直至提供48V的直流電源。
供電：為PD設(shè)備提供穩(wěn)定可靠48V的直流電,滿足PD設(shè)備不越過 15.4W的功率消耗。
斷電：若PD設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)上斷開時(shí),PSE就會(huì)快速地(一般在300～400ms之內(nèi))停止為PD設(shè)備供電,并重復(fù)檢測(cè)過程以檢測(cè)線纜的終端是否連接PD設(shè)備。
一個(gè)完整的POE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備(PSE, Power Sourcing Equipment)和受電端設(shè)備(PD, Power Device)兩部分。PSE設(shè)備是為以太網(wǎng)客戶端設(shè)備供電的設(shè)備,同時(shí)也是整個(gè)POE以太網(wǎng)供電過程的管理者。而PD設(shè)備是接受供電的PSE負(fù)載,即POE系統(tǒng)的客戶端。
二、POE的傳輸模式
標(biāo)準(zhǔn)的五類網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)有四對(duì)雙絞線,但是普通的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在l0M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的兩對(duì)。IEEE802.3af允許兩種用法,應(yīng)用空閑腳供電時(shí),4、5腳連接為正極,7、8腳連接為負(fù)極。應(yīng)用數(shù)據(jù)腳供電時(shí),將DC電源加在傳輸變壓器的中點(diǎn),不影響數(shù)據(jù)的傳輸。在這種方式下線對(duì)1、2和線對(duì)3、6可以為任意極性。802.3af標(biāo)準(zhǔn)不允許同時(shí)應(yīng)用以上兩種情況。電源提供設(shè)備PSE只能提供一種用法,但是電源應(yīng)用設(shè)備PD必須能夠同時(shí)適應(yīng)兩種情況。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定供電電源通常是48V、13W的。PD設(shè)備提供48V到低電壓的轉(zhuǎn)換是較容易的,但同時(shí)應(yīng)有1500V的絕緣安全電壓。
三、模塊化設(shè)計(jì)概念
為開發(fā)具有多種功能的不同產(chǎn)品，不必對(duì)每種產(chǎn)品施以單獨(dú)設(shè)計(jì)，而是精心設(shè)計(jì)出多種模塊，將其經(jīng)過不同方式的組合來構(gòu)成不同產(chǎn)品，以解決產(chǎn)品品種、規(guī)格、制造周期、成本之間的矛盾，這就是模塊化設(shè)計(jì)的含義。
模塊化設(shè)計(jì)與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、系列化設(shè)計(jì)密切相關(guān)，即所謂的“三化”。“三化”互相影響、互相制約，通常合在一起作為評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)。到本世紀(jì)50年代，歐美一些國家正式提出“模塊化設(shè)計(jì)”概念，把模塊化設(shè)計(jì)提到理論高度來研究。目前，模塊化設(shè)計(jì)的思想已滲透到許多領(lǐng)域，例如計(jì)算機(jī)、安防、化工、家電等等。產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)使其在安裝維護(hù)和擴(kuò)容方面表現(xiàn)極為突出。
模塊：一組具有同一功能和接合要素，但性能、規(guī)格或結(jié)構(gòu)不同卻能互換的單元。
模塊化設(shè)計(jì)：在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行市場(chǎng)預(yù)測(cè)、功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列通用的功能模塊；根據(jù)用戶的要求，對(duì)這些模塊進(jìn)行選擇和組合，就可以構(gòu)成不同功能、或功能相同但性能不同、規(guī)格不同的產(chǎn)品。這種設(shè)計(jì)方法稱為模塊化設(shè)計(jì)。
模塊化設(shè)計(jì)的主要方式有：
1）橫系列模塊化設(shè)計(jì)。不改變產(chǎn)品主參數(shù)，利用模塊發(fā)展變形產(chǎn)品。這種方式易實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用最廣。常是在基型品種上更換或添加模塊，形成新的變形品種。
2）縱系列模塊化設(shè)計(jì)。在同一類型中對(duì)不同規(guī)格的基型產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。主參數(shù)不同，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)形式和尺寸不同，因此較橫系列模塊化設(shè)計(jì)復(fù)雜。
3）橫系列和跨系列模塊化設(shè)計(jì)。除發(fā)展橫系列產(chǎn)品之外，改變某些模塊還能得到其它系列產(chǎn)品，便屬于橫系列和跨系列模塊化設(shè)計(jì)了。
4）全系列模塊化設(shè)計(jì)。包括縱系列和橫系列。
5）全系列和跨系列模塊化設(shè)計(jì)。主要是在全系列基礎(chǔ)上用于結(jié)構(gòu)比較類似的跨產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)上。
安防產(chǎn)品主要會(huì)用到橫系列模塊化設(shè)計(jì)、橫系列和跨系列模塊化設(shè)計(jì)。其它幾種模塊化設(shè)計(jì)方式應(yīng)用較少。
四、POE模塊化產(chǎn)品
前面提到一個(gè)完整的POE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備(PSE, Power Sourcing Equipment)和受電端設(shè)備(PD, Power Device)兩部分。所以POE模塊主要由POE供電端及POE受電端構(gòu)成。
POE供電模塊即PSE供電端設(shè)備在以太網(wǎng)RJ45端口輸出很小的電壓,直到其檢測(cè)到線纜終端的連接為一個(gè)支持IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備，根據(jù)受電設(shè)備輸出相應(yīng)的電壓。當(dāng)多塊POE供電模塊集成到一個(gè)供電模組箱內(nèi)，就構(gòu)成POE供電箱，
POE交換機(jī)（集成了多個(gè)PSE供電端設(shè)備）也具備POE供電箱的功能。
POE受電模塊是將以太網(wǎng)絡(luò)供電(POE)的受電裝置(PD)所需的偵測(cè)接口回路(IEEE 802.3af interface)及DC/DC Converter整合至單一包裝模塊，支持功率識(shí)別電路(classification，Ag8000/8100)，讓局端供電裝置遞送適當(dāng)?shù)墓β市枨? 提升整體系統(tǒng)的功率消耗效能。作為POE受電模塊，其可為普通安防產(chǎn)品提供不高于13W的功率。同樣，POE受電模塊可集成到普通安防產(chǎn)品（如網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)），形成一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品POE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。
POE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)就是利用POE模塊（包括POE受電模塊、POE供模塊）來實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)供電的，它擁有POE受電模塊的功能，利用供電端設(shè)備（PSE）提供的直流電,通過雙絞線傳輸至POE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。
根據(jù)視頻監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，我們可以靈活選擇網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的供電方式：當(dāng)取電方便、成本合理時(shí)直接鋪設(shè)電源線供電。反之，我們可通過POE模塊通過以太網(wǎng)雙絞線給前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)供電。POE受電模塊可獨(dú)立出來，也可集成到網(wǎng)絡(luò)攝像構(gòu)成POE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)；同樣POE供電模塊可單獨(dú)給前端設(shè)備供電，當(dāng)前端需供電設(shè)備較多時(shí)也可插入模塊箱形成POE供電箱來通過以太網(wǎng)雙絞線集中供電。整個(gè)應(yīng)用體現(xiàn)出POE模塊化的優(yōu)勢(shì)。
POE模塊化產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：除了從以太網(wǎng)電纜為連接設(shè)備提供通用供電支持外，POE模塊降低了投資開支，從而降低了在統(tǒng)一IP基礎(chǔ)設(shè)施中整合入上電設(shè)備的總部署成本。POE模塊免除了為終端設(shè)備安裝墻壁電源連接的需要，因而降低了與支持終端設(shè)備相關(guān)的電源插座成本。它還可在部署本地交流電源較為困難的場(chǎng)所安裝網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，從而提供了更大的靈活性。因?yàn)镻OE受電模塊具有支持功率識(shí)別電路的功能，在我們使用UPS供電的時(shí)候，節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)的更加明顯。
五、POE模塊化產(chǎn)品的工程應(yīng)用特點(diǎn)
對(duì)比項(xiàng) POE模塊化產(chǎn)品 非POE模塊化產(chǎn)品靈活性、自由組合，靈活選擇 比較單調(diào)，沒有選擇余地施工難度 安裝簡單，只需要布置一根雙絞線，不需要敷設(shè)電源線，可以省去昂貴的電源線，省去敷設(shè)電源線的工作量。 要敷設(shè)網(wǎng)絡(luò)線和電源線，增加施工量，增加成本，延長工期。
點(diǎn)位設(shè)定的自由度 布置點(diǎn)位相對(duì)比較自由，不用考慮電源取電的難題，只要網(wǎng)絡(luò)線可以到達(dá)的地方都可以安裝，減少安裝過程中考慮的因素。 要根據(jù)電源線來布置網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，電源也是點(diǎn)位布置中要考慮的一個(gè)因素。
信號(hào)干擾度 因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)線容易受到強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾，我們?cè)赑OE供電時(shí)不用單獨(dú)敷設(shè)220V的電源，減少信號(hào)的干擾導(dǎo)致圖像不清晰、衰減大的因素。 電源線和網(wǎng)絡(luò)線單獨(dú)敷設(shè)，但是畢竟相隔的距離比較近，容易造成干擾。
節(jié)能程度 POE供電的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用集中供電時(shí)，因?yàn)槭茈娔K具有支持功率識(shí)別電路的功能，不會(huì)造成電能的浪費(fèi)，有效的節(jié)約了能源。 采用固定功率的電源適配器供電，供電過程中造成電能的浪費(fèi)。
維護(hù)成本 維護(hù)簡單，不用對(duì)電源適配器、電源線、電源插座維護(hù)，只需要管理好一根網(wǎng)線。 維護(hù)的成本高，需要維護(hù)的對(duì)象有電源線、網(wǎng)線、電源插座、電源適配器等。
集中供電難度 集中供電非常簡單，只需要對(duì)交換機(jī)進(jìn)行集中供電，供電的范圍比較集中，容易管理，成本較低。 供電的范圍比較寬廣，要分散到各個(gè)攝像機(jī)。
安裝美觀度 前端安裝簡潔，不用另外處理電源適配器而設(shè)置防水盒等影響美觀的設(shè)備。 前端要隱藏電源適配器等，影響美觀。
安全性能 通過POE供電，前端沒有強(qiáng)電，系統(tǒng)的安全性好，不會(huì)因?yàn)殡娫磫栴}發(fā)生事故。尤其在安全性要求高的場(chǎng)所，優(yōu)勢(shì)更加明顯。 220的交流電到前端，分散到各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，都是造成事故的隱患。
防雷性能 POE產(chǎn)品增加網(wǎng)絡(luò)防雷模塊就可以保證前端設(shè)備在雷雨天氣的安全，網(wǎng)絡(luò)線不超過100米，不容易形成感應(yīng)電勢(shì)擊壞攝像機(jī)的電子元器件。 由于有電源線，電源由室外引入室內(nèi)，容易將雷雨天氣時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)帶入室內(nèi)，形成脈沖或者浪涌擊穿網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的電子元器件。
六、POE模塊化產(chǎn)品帶來的影響
POE模塊化產(chǎn)品的出現(xiàn)，使得POE技術(shù)得到迅速推廣，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，人們的用電安全意識(shí)也有所改變。POE模塊化產(chǎn)品給工程商帶來更為方便靈活、更貼于用戶需求的系統(tǒng)解決方案。
七、POE模塊化產(chǎn)品在國外的應(yīng)用
POE（(POWER OVER Ethernet)技術(shù)最早是由IEEE（國際電氣電子工程師協(xié)會(huì)）提出。其實(shí)在1999年IEEE就開始起草該標(biāo)準(zhǔn)，最早參與的廠商有3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel,Cisco和National Semiconductor等廠商。
正因?yàn)樵趪庵T多大型廠商的努力推動(dòng)下，IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)才能更廣泛的應(yīng)用于市場(chǎng)。基于PoE技術(shù)的POE模塊化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備也已經(jīng)越來越被用戶所接受并且得到了快速的發(fā)展。 一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果顯示，從2003年到2008年的5年間，基于POE模塊的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)復(fù)合年增長率達(dá)到33%。2008年全球采用基于POE模塊的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)市場(chǎng)年復(fù)合增長率高達(dá)38%。
八、POE模塊化產(chǎn)品在國內(nèi)的應(yīng)用
目前網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其組網(wǎng)方便、監(jiān)控覆蓋區(qū)域廣等明顯優(yōu)勢(shì)初步取代傳統(tǒng)模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，POE模塊化產(chǎn)品又是應(yīng)該趨勢(shì)而誕生，目前該類產(chǎn)品多應(yīng)用于教育、醫(yī)療、政府機(jī)構(gòu)等行業(yè)。
教育機(jī)構(gòu)的分級(jí)管理適合用網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，學(xué)校前端攝像機(jī)相對(duì)比較集中，基本以交換機(jī)為中心星型分部到教學(xué)樓或教職工宿舍各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，適合采用POE供電，節(jié)約成本，簡化施工。醫(yī)療、政府機(jī)構(gòu)和教育行業(yè)的特點(diǎn)相似。
九、POE 模塊化產(chǎn)品在中國市場(chǎng)的未來發(fā)展
目前802.3af標(biāo)準(zhǔn)只支持最高15.4W的功率和DC48 V電壓，能夠滿足現(xiàn)在普通的網(wǎng)絡(luò)槍式攝像機(jī)功率需求。新一代標(biāo)準(zhǔn)“IEEE 802.3at（PoE Plus）”的調(diào)查委員會(huì)（task force）在完成草案“IEEE P802.3at/Draft 3.0”后，向IEEE P802.3的工作組（英文發(fā)布資料）提交了草案，預(yù)計(jì)今年發(fā)布該標(biāo)準(zhǔn)，將進(jìn)一步提高信道的供電能力，將功率由現(xiàn)在的12.95W提高到30W，這將會(huì)支持更多的設(shè)備，如含有全方位云臺(tái)、變焦鏡頭的攝像機(jī)、大功率的高速球型攝像機(jī)。