早期PoE供電技術無規范可循,直到IEEE802.3af標準和IEEE 802.3at標準的出現,規范了PoE技術標準。PoE技術的發展歷程以下七個階段:
第一階段:早期供電技術
使用電源線和電源插座為無線接入點AP、網絡監控攝像頭等IP設備供電。即便是PoE技術發展到今天,國內仍然還有很多項目采用這種落后的布線方法。
第二階段:假PoE
通過網線的4、5,7、8傳輸直流電5V或者12V給無線接入點AP、網絡監控攝像頭等IP設備供電,這種方式能有效節約成本,但只適用于短距離傳輸。
第三階段:非標準PoE
通過網線1、2,3、6或者4、5,7、8傳輸48V直流電,再通過變壓器將48V轉換成5V、12V給無線接入點AP、網絡監控攝像頭等IP設備供電。此方式的傳輸距離相對于假PoE的傳輸距離較遠。
第四階段:IEEE802.3af標準
IEEE802.3af標準是2003年6月由思科公司主導修訂并由以太網供電委員會發布的《IEEE802.3af標準載波監聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD)介質訪問控制協議和物理層規范》(修正版本《通過介質相關界面(MDI)供電給受電終端設備DTE》)。通過網線1、2,3、6或者4、5,7、8傳輸48V給無線接入點AP、網絡監控攝像頭等IP終端設備,檢測并判斷PD是否為PoE兼容設備,是則進行分級并為其供電。802.3af標準明確規定了遠程系統中的電力檢測和控制事項,并對路由器、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。
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標準,如果符合標準,一般是在受電設備中,選用24.9K的電阻,來確認符合IEEE802.3af供電標準。
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,并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標準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于3.85W~6.49W;
Class 3設備的功率范圍則介于6.5~12.95W。
第五階段:IEEE802.3at標準
由于IEEE802.3af規范,受電設備(PD)上的PoE功耗被限制為12.95W,這對于傳統的網絡受電設備足以滿足需求,但隨著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,并將其推向新的應用,IEEE成立了一個新的任務組,旨在探求提高該國際電源標準的功率限值的方法。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,新標準稱為 IEEE 802.3at,它將功率要求高于12.95W的設備定義為Class 4,可將功率水平擴展到25W或更高,新標準并在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,就標準而言,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標準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。
第六階段:IEEE802.3at 4pairs標準
通過網線8芯線傳輸48V給無線接入點AP、網絡監控攝像頭等IP終端設備,檢測并判斷PD是否為PoE兼容設備,是則進行分級并為其供電。該標準通常在特殊場所使用,標準規定PSE端輸出60W,PD端可獲得51W。
第七階段:LTPoE++標準和IEEE 802.3bt
在2011年,凌力爾特公司發布了新的專有標準LTPoE++,將PoE和PoE+規范擴展到90W供電,同時還維持與IEEE PoE標準100%的兼容。它支持四種不同的功率等級(38.7W、52.7W、70W、90W),可以根據應用要求來調整電源供電。
PoE++技術被劃分為兩類,分別稱為Type3 PoE和Type 4 PoE。Type 3 PoE可以像PoE和PoE+一樣,使用雙絞線四根銅線中的兩根來供電;也可以像Type 4 PoE一樣,使用全部四根銅線來供電。Type 4 PoE則明確使用四根銅線拉供電。很明顯,用于供電的銅線越多,能提供的功率就越大。
PoE++Type 4交換機端口的供電電壓略有提升,在52V-57V之間,功率提升到100W;終端設備端口電壓在41.1V-57V之間,功率提升到71W。當使用Type 4 PoE交換機時,甚至可以給筆記本電腦和電視來遠程供電。
IEEE 802.3bt于2018年發布,將功率水平擴展到90W。并且,802.3bt可向后兼容802.3at和802.3af。一個較低功率802.3at或802.3af的PD設備可連接至一個較高功率802.3bt的PSE。 其中以下創新點是非常值得關注:
第一:IEEE 802.3bt將供電設備(PSE)的最大功率提升三倍,從30 W擴展至90W,并將用電設備(PD)的功率水平提升至71.3 W。
第二:IEEE 802.3bt將支持的等級數量從4個增加到8個,分別針對4-90W和3.84-71.3 W的Type 3和Type 4供電設備(PSE)和用電設備(PD)。
第三:IEEE 802.3bt標準提供了許多新特性和新功能,例如支持高效的4線對功率傳輸,以及支持2.5 Gbps、5 Gbps和10 Gbps PoE工作的通道定義等。