隨著物聯網時代的來臨，物聯網的各種應用正在不斷的增加和完善，對基礎電源的需求更加迫切。本文主要探討POE技術在物聯網中的應用場景及其發展趨勢。

　　一、概述

　　物聯網把傳感器裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道以及家用電器等各種真實物體上，通過互聯網聯接起來，進而運行特定的程序，達到遠程控制或者實現物與物的直接通信。通過物聯網可以用中心計算機對機器、設備、人員進行集中管理、控制，也可以對家庭設備、汽車進行遙控，以及查找位置、防止物品被盜等各種應用。在以上諸多應用中都缺少不了一種電源供電技術，而POE（POwerOverEthernet）這種技術是可以在以太網中透過雙絞線來傳輸電力與資料到裝置上的技術。透過這項技術包括網絡電話、無線基地臺、網絡攝影機、集線器、智能終端、現代智能辦公設備、電腦……等裝置都能采用POE技術供電來完成各種設備的運行，由于能借由以太網獲得供電的電子設備無需額外的電源插座就可使用，所以同時能省去配置電源線的時間與金錢，使整個裝置系統的成本相對降低。

　　隨著以太網的廣泛應用，目前全球均普遍采用RJ-45網絡插座，因此各種POE設備都具備相容性。POE不需要更改以太網路的纜線架構即可運作，所以采用POE系統不但節省成本易于布線安裝還具備了遠程通電、斷電的能力，“優力普”智能供電從而很好的解決了物聯網終端所需的電源難題，將在未來物聯網的發展中起到非常重要的作用。

　　二、POE在物聯網中的主要應用

　　隨著技術和應用的發展，物聯網內涵不斷擴展，產生了新的認識——物聯網是通信網和互聯網的拓展應用與網絡延伸，它利用感知技術與智能裝置對物理世界進行感知識別，通過網絡傳輸互聯，進行計算、處理和知識挖掘，實現人與物、物與物信息交互和無縫連接，達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策的目的。因此網絡將不再是被動地滿足用戶的需求，而是要主動感知用戶場景的變化，并進行信息交互，為用戶提供個性化的服務。下面分別介紹目前“優力普”，POE技術在物聯網中的主要應用場景：

　　1、POE無線AP在物聯網中的應用

　　無線網絡技術給人們帶來的影響已是無可爭議，無線局域網的應用范圍越來越廣范，在大型辦公室、智能倉庫、大學校園、商場、機場、會展中心、酒店、飛機場、醫院、酒吧、咖啡屋等實現人們隨時隨地上網的需要。部署無線網絡的過程中，最重要的工作是無線AP（AccessPOint）的合理有效的安裝。TG云平臺可以集中合理有效的給出整套的管理，在較大型的無線網絡覆蓋的項目中，無線AP的數量多且分布在建筑屋的各個部位，AP一般都需要網線連接交換機，并要外接DC電源。就地解決電源和管理都會很大的增加施工和維護的成本。“優力普”供電交換機通過網線供電（POE）來解決無線AP的集中供電問題，可以極大的解決項目施工中遇到的就地取電和以后AP的管理問題。避免了局部停電的時候，個別AP無法正常。在此解決方案中，需要采用AP設備具有支持802.3af/802.3af協議功能的設備才可達到網線供電的功能。如果AP不支持802.3af/802.3af協議功能可以采取直接加裝數據與POE合成器來完成此供電功能。如圖1所示：

　　2、POE遠程監控在物聯網中的應用

　　近年來，由于社會經濟和信息化技術的飛速發展，國家各行業對視頻監控產生了前所未有的需求。應用領域越來越廣，除了金融、政府、交通等特殊行業外，社區、酒店公共場所、工廠和商場都已應用或正在實施數字監控。規模和輻射區域越來越大。典型的例子是“平安中國”項目，其項目范圍涉及到了整個城市，攝像頭達到上萬個。而視頻監控產品也從本地的DVR方式向IPCamera網絡發展。

　　但是，網絡視頻監控設備的安裝卻受到環境的制約，嚴重影響了網絡視頻監控的發展。網絡視頻監控所用網絡攝像頭除了需要通過網線來傳輸視頻信號外，還必須全天候為其提供足夠的電力。在實施過程中，經常會出現因為無法提供穩定的電源，而不得不重新設計攝像頭的安裝地點的情況，而重新設計安裝地點可能會導致出現監控死角，使安防監控失去意義。

　　通常情況下，正常工作的網絡攝像機需要外接兩根線，一根網線，一根電線。而以下情況會導致網絡監控鏡頭無法安裝：

　　1、攝像頭安裝位置無電源。

　　2、攝像頭安裝的位置有電源，但卻是照明電源，無法提供全天候供電。

　　以上導致網絡攝像機無法安裝的情況，均發生在網絡攝像機的供電問題上。要想使網絡攝像機在預計地點正確安裝，就必須解決網絡攝像機的供電問題。既然不能正常提供電力，就應該考慮使用網線來給攝像機供電，畢竟部署一條網線比部署一條強電線要容易的多，而且如果使用網線供電，只要數據交換機端的電力不中斷，網絡攝像機就可以正常工作。使用網線給網絡攝像機供電，可以歸納為以下兩種情況：

　　1、網絡攝像機支持802.3af/802.3af協議，可以直接使用POE供電設備通過網線給網絡攝像機供電。

　　2、網絡攝像機不支持802.3af/802.3af協議，不能直接使用POE設備供電。這時需要用到另外一種配套設備——分離器。分離器的作用可以將集成有電力的網線分離成純數據網線和電源線。這樣就可完成數據與電源分離，達到一根網線即傳輸了數據又提供電源。

　　如圖2所示：

　　3、POE智能終端在物聯網中的應用

　　家中打電話時，如果突然斷電的話，通話不會中斷，這是由于電話終端的電源供應是電話公司（局端）交換機通過電話線直接供給的。設想一下，如果物聯網中的工業現場的傳感器、控制器還有智能終端執行機構現代辦公設備也能由以太網直接供電的話，那么整個布線、電源、人工等成本有可能會下降很多，并可以將監控擴展到許多遠程應用，這就是POE技術給物聯網工控界所描繪的一幅遠景。

　　2003年和2009年，IEEE分別批準了802.3af和802.3at標準，它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。IEEE802.3af和IEEE802.3at的發布，極大推進了POE技術的發展與應用。目前“優力普”已推出基于POE技術的工業以太網產品，為物聯網工業控制中的各種網絡終端提供可靠穩定的電力供應，如溫度檢測終端，濕度檢測終端，信號控制終端等。

　　如圖3所示：

　　三、POE在物聯網中的發展趨勢

　　1、IEEE802.3af標準是目前的主要應用

　　該標準規定可以通過RJ45接口向受電設備提供功率高達13W、48V的電源，這就允許設備使用與傳輸數據一致的電纜提供或吸收功率。標準中規定了兩個可選電源實體的功能及電氣特性：即受電設備（POwerDevice，OrPD）和供電設備（POwerSOurcingEquipment，OrPSE），該標準可向下兼容。較早的POE設備不會與802.3af標準相沖突，有效功率級還將有望面向未來的應用。

　　IEEE802.3afPOE標準允許設計師通過以太網電纜為用電設備（PD）提供高達12.95W的電力，同時符合安全特低電壓（SELV）要求。根據IEEE802.3af標準，PD可按所需功率分為四個不同的級別。Class1設備需要的工作功率為0.44～3.84W，Class2設備需要的工作功率介于3.85W和6.49W之間，Class3設備的功率范圍則介于6.5～12.95W之間。設計師可以根據功率要求將他們的設備指定為特定的級別。低成本解決方案可以使用一般的默認級別指定（Class0），表示PD需要的工作功率介于0.44～12.95W的工作功率。

　　作為通過以太網電纜輸電的IEEE工業標準，以太網供電（POE）技術的發展勢頭十分強勁。這一新興技術通過傳輸以太網數據的CAT-5電纜進行供電，可以簡化用電設備（PD）的安裝和部署。這些設備包括無線接入點、監控攝像機、智能終端、智能傳感器和VOIP電話等。

　　由于802.3af標準的功率都在13W以下，但是實際應用過程中需要用到更大功率的終端，例如含有全方位TG云平臺、變焦鏡頭的攝像機、大功率的高速球型攝像機、辦公自動化設備如打印機、傳真機、網絡智能終端、小型計算機、筆記本等它們的功率大都30W以上，所以為將進一步提高信道的供電能力，將功率由現在的12.95W提高到30W以上，這也將擴大POE在安防領域、辦公自動化方面以及智能終端和工業化智能監控等方面的應用范圍有了更高擴展。

　　2、IEEE802.3at標準成為未來的趨勢

　　目前POE業界所采用的標準為IEEE802.3af，只能向功率在13W以下的受電設備供電。雖然能夠滿足傳統的IP電話以及網絡攝像頭的需求，但隨著無線局域網雙波段接入、視頻電話、PTZ視頻監控系統（可變焦帶云臺的攝像機）、智能終端、遠處辦公設備等高功率應用的出現，原有的802.3af標準13W的供電功率顯然不能滿足需求，為此，IEEE在2005年開始開發新的POE標準02.3at（POEPlus）以提升POE可傳送的電力。

　　新標準于2009年正式發布，稱為POwer-Over-EthernetPlus（POEP）IEEE802.3at，它將功率要求高于12.95W的設備定義為Class4（該級別在IEEE802.3af中有描述，但留作將來使用），可將功率水平擴展到25W或更高。目前，市面上最高的POE供電設備是“優力普”的POE供電設備，可以達到300W左右，由于能夠支持更高的功率水平，這一新標準會將POE應用很容易擴展到新的領域，例如WLAN（無線局域網）、銷售點終端設備、交換機以及傾斜式/變焦式/云臺式監控攝像機。

　　802.3at（POEP）標準中最引人注目的一個新變化將是，它能夠以比現有標準更詳盡的細節來控制功率分布。兼容802.3af標準的PSE識別PD的級別后，只需提供級別定義所允許的最大功率即可。802.3at系統通電后，符合標準的PSE將能夠使用Level-2軟件與每個PD進行通信，以確定峰值和平均功率要求。這一新功能將允許設計師根據功率預算來設計POE兼容系統，并使系統總功率能力更接近于系統負載要求。峰值負載功率和高電流持續時間之間還可以建立通信（例如，攝像機推拉電機具有較高的短時電流要求）。不過，新標準尚未對這種Level-2通信進行完整定義。

　　由于新標準是向下兼容802.3af標準的，因此面臨的一個主要問題是，PSE如何判斷與之相連的是802.3af兼容PD還是新的802.3at兼容PD（以及PD如何對PSE做出類似的判斷）。為了解決此問題，802.3at標準將使用與802.3af中相同的特征來指示POE兼容PD，但這樣會在分級階段增加第二次電壓脈沖，以便指示PSE的802.3at兼容狀態。802.3at兼容PD將檢測到第二次電壓脈沖，并判斷它們已連接至802.3at兼容PSE。由于分級周期持續時間符合802.3af時間限制，因此與當前802.3af標準兼容的PD會將第二次脈沖僅視為初始查詢和響應的一部分。

　　3、802.3af與802.3at的對比：

　　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，因此可大幅拓寬POE的應用領域。表1為802.3af與802.3at的對比。

　　主要應用網絡電話（3－7W）、WLAN接入點（8－12W）等視頻網絡電話（10－20W）、PTZ視頻監控系統（20W）、WiMAX和802.11n接取器（8～45W）、個人電腦（30W+）、智能終端、打印機（20W）、傳真機（30W）等等。

　　4、POE技術的機遇與挑戰：

　　POE目前尚面臨一些挑戰，如POE技術可讓受電設備從每個端口獲得30W以上的功率，但不是每個端口的受電設備都需要30W的功率，因此，如何準確的感測每個受電設備的需要是一個很重要的問題，否則可能對受電設備造成損壞或對網絡基礎設施形成不安全因素。此外，由于電纜通常被匝成電纜束，并置于配線柜中，因此線纜束的散熱問題則需要考慮。而成本問題則是POE面臨的又一挑戰，特別是對PD制造商而言，在產品中加入POE技術就意味著增加成本。

　　另外標準的五類網線有四對雙絞線，但是在l0MBASE-T和100MBASE-T中只用到其中的兩對。IEEE802.3af允許兩種用法，應用空閑腳供電時，4、5腳連接為正極，7、8腳連接為負極。應用數據腳供電時，將DC電源加在傳輸變壓器的中點，不影響數據的傳輸。在這種方式下線對1、2和線對3、6可以為任意極性。目前的標準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，而電源應用設備PD必須能夠同時適應多種情況。隨著物聯網設備向大功率供電發展的趨勢，在不久的將來需要四對雙絞線全部支持供電，通過提高電源的載流量來增加供電功率，以解決設備對大功率供電的需求。

　　總的來說，POE的應用雖有阻力，但機遇大于挑戰。在技術方面日漸完善與深入，應用范圍也越來越寬廣。每一次技術的變革都會給行業帶來巨大的變化，變化就意味著商機。雖然面臨著諸多挑戰，但由于市場潛力巨大，存在的種種問題正不斷被廠商改善。“優力普”智能供電交換機引領著行業的革命，相信隨著物聯網時代的來臨，POE技術將向支持更大功率的設備發展。

　　四、結束語

　　物聯網是一個包羅萬象的綜合網絡，以太網是物聯網中非常重要的傳輸方式，而“優力普”在線供電（POE）是一種革命性技術，它通過目前承載以太網數據的同一條五類/超五類雙絞線電纜提供可靠的直流電源，擴展了以太網本已非常強大的功能。POE將改變網絡設備供電的方式，網絡管理員可以最大限度地利用現有的網絡設施，并部署全新的一系列應用。

　　POE技術的出現使網絡設計師可以輕易突破原有的限制，隨著功率半導體廠商提供更多樣的開關和器件，再加上新的工業標準將支持更高功率水平的使用，這一新興技術勢必將促進新一代物聯網應用的出現。