随着物联网的不断发展,越来越多的设备需要联网,而这些设备通常需要供电才能工作。传统的交换机无法提供电力供应,因此诞生了PoE交换机。本文将详细介绍PoE交换机和普通交换机的区别,并从各个角度全面介绍PoE交换机。

Power over Ethernet

什么是PoE?

PoE(Power over Ethernet)即“以太网供电”,是一种可以通过网络线缆为网络设备提供电力的技术。PoE技术可以将电力和数据信号同时传输,使得设备不需要额外的电源线缆。PoE技术的原理是在以太网电缆中加入直流电源,使得网络设备可以通过网线直接供电。

PoE交换机可以同时为设备提供电力和数据传输

POE供电系统的组成

PSE(供电设备)

PSE设备是指支持PoE技术的网络设备,它是PoE供电系统中的核心部分之一。PSE一般有POE供电器和POE交换机两种形式。它的主要作用是通过以太网线缆传输电力和数据信号,并为受电设备(PD)供电。

PD(受电设备)

PD设备是指在PoE供电系统中需要接受电力供应的网络设备,例如IP电话、摄像头、无线接入点等。PD设备通过以太网线缆从PSE设备获取电力供应,并与PSE设备进行数据通信。

PoE电源

PoE电源是指PoE供电系统中的电力来源。PoE电源的工作原理是将交流电源转换为DC电源,并将电力和数据信号通过以太网线缆传输到网络设备上。PoE电源的功率决定了PSE能同时为多少台PD设备供电。

以太网线缆

以太网线缆是连接POE供电器和POE设备之间的媒介,可以将电力和数据信号一起传输到网络设备上。一般采用CAT5、CAT5E、CAT6等类型的以太网线缆,其传输距离根据不同的POE技术版本有所不同。

PoE电线

在PoE供电系统中,PSE设备和PD设备之间的交互是基于IEEE 802.3af/at/bt标准协议来完成的。这些标准协议规定了PSE设备和PD设备之间的电力传输方式、电力传输功率、电力传输距离等关键参数,确保了PoE供电系统的稳定性和可靠性。

PoE交换机的定义和分类

PoE交换机是一种能够为网络设备供电的交换机。根据供电方式的不同,PoE交换机可以分为两种类型:一种是采用线端供电方式(End-Span),另一种是采用中继供电方式(Mid-Span)。其中,采用线端供电方式的PoE交换机将电力和数据信号一起传输到网络设备上,而采用中继供电方式的PoE交换机则需要在电缆中插入一个PoE中继器,将电力和数据信号分开传输。

PoE交换机的工作原理

PoE交换机的工作原理是将交换机的电源输出连接到以太网端口,并通过以太网电缆将电力传输到需要供电的设备上。PoE交换机还需要根据设备的需求来确定所需的电力等级,并控制供电的方式和时间。

当网络设备通过以太网线连接到PoE交换机时,PoE交换机会检测设备是否支持PoE技术。如果设备不支持PoE技术,则PoE交换机只会传输数据信号,不会供电。如果设备支持PoE技术,则PoE交换机会将电力和数据信号一起传输到设备上。

PoE交换机的供电标准

目前,PoE交换机的供电标准主要分为三种,分别是IEEE 802.3af(PoE)、IEEE 802.3at(PoE+)、IEEE 802.3bt(PoE++),其中PoE++又根据功率不同分为了两类(Type3和Type4)。下表详细列出了PoE、PoE+和PoE++的规格:

类别PoEPoE+PoE++PoE++
IEEE标准IEEE 802.3afIEEE 802.3atIEEE 802.3btIEEE 802.3bt
PoE类型Type 1Type 2Type 3Type 4
PSE端口功率15.4W30W60W90W
PSE电压范围44-57V50-57V50-57V52-57V
PD最大功率12.95W25.5W51W71W
PD电压范围37-57V42.5-57V42.5-57V41.1~57V
最大电流350mA600mA1.2A1.73A
线缆要求Cat3/以上Cat5/以上Cat5e/以上Cat5e/以上
使用双绞线2对2对2/4对4对
以太网供电 PoE 类型参考图表

IEEE 802.3af标准

IEEE 802.3af标准是PoE交换机最早的标准,于2003年发布。该标准定义了PoE交换机的最大供电功率为15.4W,最大电压为48V,最大电流为350mA,以及最大传输距离为100米。根据这个标准,PoE交换机可以通过以太网线缆向连接到交换机上的PD设备提供最大15.4W的电力供应,从而实现电力与数据的传输。此标准被用于低功率应用场景。

IEEE 802.3at(PoE+)标准

IEEE 802.3at(PoE+)标准是在IEEE 802.3af标准之后(2019年)发布的,提供了更高的功率传输能力,最高传输功率达到30W。相比于IEEE 802.3af标准,PoE+可以为更多的设备提供足够的功率,例如IP电话、Wi-Fi接入点、IP摄像头、高性能笔记本电脑等。IEEE 802.3at标准还支持双向通讯,使PD可以向PSE发送信息以调整功率需求。

IEEE 802.3bt(PoE++)标准

IEEE 802.3bt标准是最新的PoE交换机标准,于2018年发布,也被称为PoE++标准,它可以让一根网线的8条铜芯同时供电,进一步扩展了PoE的功率传输能力,每个端口传输功率可达60W-90W,如果需要,甚至可以达到100W的功率上限。这使得PoE技术可以为更多的设备提供可靠的供电,例如医疗设备、工业设备、高功率LED照明等。为了支持PoE++,PSE和PD需要支持更高的电压和功率传输,需要更先进的硬件设计和更复杂的协商过程。

PoE交换机和普通交换机的区别

区别1:PoE技术的支持

PoE交换机和普通交换机最大的区别在于是否支持PoE技术。普通交换机只能传输数据信号,不能为设备供电。而PoE交换机可以将电力和数据信号一起传输到网络设备上,为设备提供电力供应。普通交换机需要使用额外的电源适配器或电源线缆来提供电力供应。

区别2:支持的设备不同

PoE交换机可以为支持PoE技术的设备提供电力供应,如IP电话、网络摄像头、无线接入点等。而普通交换机无法为这些设备提供电力。

区别3:布线工作量

使用PoE交换机可以将电力和数据信号一起传输到网络设备上,这样可以简化设备的安装,减少布线的工作量。

区别4:成本不同

由于PoE交换机可以为设备供电,因此不需要额外的电源适配器或电源线缆,从而节省了设备成本,也降低了布线的成本。但由于PoE交换机的技术含量较高,其价格比普通交换机要贵一些。

PoE交换机的四个应用范围

A. 家庭应用

PoE交换机可以为家庭网络中的多种设备提供电力供应,如无线路由器、网络摄像头、IP电话等,使得家庭网络更加智能化和便利化。

B. 商业应用

在商业应用中,PoE交换机可以为各种支持PoE技术的设备供电,如网络摄像头、无线接入点、电子标牌等。这些设备通常需要安装在较高的地方或不易更换的位置,因此使用PoE技术可以大大简化安装和维护工作。

C. 工业应用

在工业应用中,PoE交换机可以为各种工业设备供电,如工业相机、传感器、控制器等。这些设备通常需要长期运行,需要较高的可靠性,因此使用PoE技术可以降低故障率和维护成本。

D. 公共设施

在公共设施中,PoE交换机可以为各种智能设备供电,如智能灯具、智能门锁、智能广告牌等。这些设备分布在广泛的区域内,使用PoE技术可以简化布线和安装工作。

PoE、PoE+和PoE++交换机如何选择?

针对IEEE 802.3af、IEEE 802.3at(PoE+)和IEEE 802.3bt(PoE++)这三种类型的PoE交换机,在面临选择时,到底该如何选择?

首先,IEEE 802.3af PoE交换机能够为每个端口提供最大15.4瓦的电力,适用于低功率的网络设备,如IP电话、IP摄像头、无线接入点等,而且价格较为经济实惠。对于功率要求较高的设备,就需要选用IEEE 802.3at(PoE+)交换机,其可以为每个端口提供最大30瓦的电力输出。这种类型的交换机可以支持更多的设备,如高性能摄像头、IP电话和无线接入点等,且功率输出更为稳定,可靠性更高。

当用户需要连接更多的高功率设备时,就需要使用IEEE 802.3bt(PoE++)交换机,它的端口功率更高,可以支持71W的设备,能满足工业、商业和医疗等领域对于高功率设备的需求。相较于其他两种PoE交换机,PoE++交换机的价格更高,但其可为用户提供更强大的功率输出,可适用于更广泛的应用场景。下图根据PoE的四个类别列出了支持的PD:

PoE、PoE+和PoE++交换机可支持的智能终端设备
PoE、PoE+和PoE++交换机可支持的智能终端设备

需要注意的是,PoE标准向下兼容,比如PoE++交换机也可以用在小功率设备上。

工业PoE交换机的应用场景

工业PoE交换机,即拥有PoE供电功能的工业级以太网交换机,是一种广泛应用于各种工业控制系统中的网络设备,它能够在恶劣环境下保证稳定的数据传输和供电,相比非工业级PoE交换机,具有更多的应用场景。以下是一些典型的应用场景:

智慧交通-智能交通系统

工业PoE交换机可用于交通信号灯、高速公路监控系统、收费站视频监控等。智能交通系统需要大量的监控摄像头和其他设备进行实时监测和控制,而这些设备通常需要长时间稳定的数据传输和供电,因此工业PoE交换机可以为这些设备提供高效的网络连接和可靠的电源支持。

智能制造-工业自动化

在智能制造和工业自动化应用中,各种传感器和执行器需要实时传输数据和接收控制信号,而这些设备往往需要在严酷的环境下进行操作,如高温、低温、高湿度等。使用工业PoE交换机可以确保这些设备的稳定供电和高效通信,从而提高整个系统的可靠性和效率。

电力行业-智能电网

工业PoE交换机可用于智能电网、智能电表、电力调度中心等领域。这些应用需要长期稳定运行,同时需要保证数据和电力的传输安全和可靠性。

智慧城市-综合管廊

工业PoE交换机在综合管廊的应用主要是通过其高可靠性和宽温设计来满足在恶劣环境下的数据传输需求。这种类型的交换机通常采用紧凑型和防护性能强的外壳设计,一般要求达到IP40防护等级,可防尘、防水、防震、抗腐蚀。

综合管廊中需要部署大量的监控摄像头,这些设备需要稳定的数据和电力供应。而工业PoE交换机能够通过一个网线为这些设备提供数据和电力,同时还能提供QoS和VLAN等功能,确保监控数据的实时传输和安全存储。工业PoE交换机可以支持多种协议和网络拓扑结构,能轻松地与其他设备集成,使得它在综合管廊的监控、安防、智能照明等应用场景中发挥着越来越重要的作用。

智慧城市-智能楼宇系统

在现代智能楼宇系统中,各种传感器、摄像头和其他设备需要在高速网络上进行通信,并且需要长时间稳定的供电。这些设备往往布置在一些难以到达的区域,如顶楼或地下室等地方,因此使用工业PoE交换机可以避免由于供电和网络连接不稳定而导致的问题。

Fiberroad FR-7M3208BT 工业PoE交换机
Fiberroad FR-7M3208BT 工业PoE交换机

总的来说,工业PoE交换机的应用场景非常广泛,尤其是在需要稳定性和可靠性的环境中,如工业、制造、交通、能源等领域。随着物联网和工业4.0等技术的发展,工业PoE交换机的应用前景也将越来越广阔。

PoE交换机的市场前景

近年来,由于PoE技术具有灵活便利和经济实惠等优点,在网络基础设施中的应用越来越广泛,PoE交换机市场也随之呈现快速增长的趋势。

推动PoE交换机市场增长的一个重要因素是物联网(IoT)的发展。随着连接设备数量的增加,PoE交换机的需求也随之增加,因为它们可以为这些设备提供供电和连接功能,无需额外的电源供应和布线。

此外,VoIP(网络语音)和IP摄像机的不断普及也为PoE交换机的需求增长做出了贡献。PoE交换机为这些设备提供了便捷且经济实惠的供电和网络集成解决方案。

随着对智能建筑和智能城市的需求不断增加,PoE交换机的采用也预计会进一步增加。PoE交换机可以为各种设备提供供电和连接功能,包括照明、传感器和门禁系统,成为智能建筑和城市基础设施的必要组成部分。

随着技术的不断发展,POE交换机将会具备更高的功率供应能力、更高的安全性和稳定性、更加智能化和自动化的特点,以满足日益增长的网络需求。

PoE交换机产品表

PoE类型交换机型号交换机名称交换机图片
PoE / PoE+FR-7M3208网管千兆2光8电工业以太网交换机光路科技2光8电环网交换机
PoE / PoE+FR-7M3408FBypass光保护工业交换机8电口2SFP管理型光路科技Bypass光旁路交换机
PoE / PoE+FR-7N3005全千兆5电口工业以太网交换机光路科技-5电口工业交换机
PoE / PoE+FR-5A3208P千兆2光8电智能POE交换机千兆2光8电智能POE交换机
PoE / PoE+FR-5A3216P千兆2光16电智能POE交换机千兆2光16电智能POE交换机
PoE / PoE+FR-5M3424P千兆4光24电管理型POE交换机千兆4光24电管理型POE交换机
PoE++FR-7M3424网管型工业环网交换机全千兆24电口4光口导轨式网管型工业环网交换机全千兆24电口4光口导轨式(POE)
PoE++FR-7M348F环网光纤交换机-千兆二层网管交换机16电口12光口环网光纤交换机-二层网管全千兆工业导轨交换机
PoE++FR-9M348F二层网管工业交换机千兆12光16电二层网管工业交换机千兆12光16电
PoE++FR-9M3424二层网管工业交换机千兆4光24电二层网管工业交换机千兆4光24电
PoE++FR-9T44F8万兆三层交换机-4个万兆光口+16个千兆光口+8个千兆Combo万兆三层交换机-4个万兆光口+16个千兆光口+8个千兆Combo
以上是FIBERROAD部分PoE交换机

IEEE 802.3bt,也被人们称为PoE++,是目前PoE标准的最新版本。自2003年电子工程师协会(IEEE)批准第一个 PoE 标准以来,以太网供电(PoE)用例在工业界急剧增加,在工厂自动化、石油和天然气加工以及公用事业领域取得了进展。

一个完整的PoE系统,是由供电端设备(简称PSE)和受电端设备(简称PD)两部分组成,所以,常见的POE交换机,也属于供电设备,即PSE设备。

IEEE 802.3bt 于2018年发布,将PSE向PD提供的电量增加了三倍,同时降低了PD 所需的待机功率。IEEE 802.3bt 的创新功能还包括自动分类、支持 PoE 的 10G-BaseT、单/双签名 PD 和功率分级。

有两种类型的PoE++:Type 3 PoE从PSE提供60W功率,并为PD提供51W的输入功率,而Type 4 PoE从PSE提供90W功率,为PD提供高达73W的输入功率。这两种类型都向后兼容 802.3af 和 802.3at。

PoE++

最常见的工业PSE类型,就包括了管理型和非管理型工业交换机,这些交换机往往通过嵌入PoE++ 技术来扩展功能和应用。现在很多应用场景已经把以太网交换机升级到具有 IEEE 802.3bt 的型号,不外乎以下五个原因:

  1. 更广泛的大功率应用场景
    IEEE 802.3bt与前几代不同,它可以更好的支持 PTZ 安全摄像头、传感器、液位测量设备、PLCs、802.11ac 和 802.11ax 无线接入点、控制器、执行器和 LED 照明,以及工厂车间的其他高功率 PD。除了提供更多电力外,802.3bt标准的PoE交换机还发挥着为连接设备创建可靠网络以进行通信和交换数据的重要角色。
  2. 网络可靠性加强
    对于连续运转的工业网络来说,如果因为故障而停机一分钟,可能带来数万元的损失。采用PoE++ 的工业交换机,可以创建更安全的冗余连接,利用故障转移机制,提高工业网络的可靠性,保障正常运行时间。
  3. 实时控制、实时通信
    实际应用中,IEEE 802.3bt 增强了以太网数据的传输速度,最高可达每秒 10G。这一点非常重要,因为越来越多的运营技术(OT)应用需要实时控制和通信来降低成本并提高效率。例如:当存在传感器检测到零件准备好被拾取时,存在传感器发送指令到机械臂,然后,手臂将零件精确地放置在移动的装配带上。在这里,关键型信息必须无延迟地到达所有计算机。PoE++工业交换机经过一系列优化,使OT网络保持高响应,同时加强了网络可靠性。
  4. 灵活安装,适合应用
    与所有版本的 PoE 一样,PoE++是基于标准的。这意味着可以通过单个工业以太网交换机实现多个PD之间的互动。这也意味着将检测到第三方非PoE PD,因此不会因工业交换机在CAT电缆上传输的电力而损坏。许多采用IEEE 802.3bt的工业交换机还支持配置网络拓扑,例如环形、网状等。此外,它们将支持RSTP / STP,IGMP和VLAN。最后,不会因为IEEE 802.3bt增加的功率而牺牲向后兼容性。配备IEEE 802.3bt的以太网交换机,能够与IEEE 802.3af和802.3at的PD类型适配。
  5. 工业物联网
    现如今,IIoT技术越来越广泛,其应用也越来越复杂和耗电。在IEEE 802.3bt之前,大多数IIoT网络能够在单个端口上传输的功率为60W,IEEE 802.3bt在90W方面向前迈出了一大步。通过一根电缆安全传输 90W 功率,可以快速实施一系列 IIoT 技术。

配备 PoE++ 的Fiberroad工业 PoE交换机让您可以完全按照自己的需要自由设计工厂布局。PoE++ 意味着不需要电源线,支持 PoE 的设备可以安装在以前无法访问的地方。此外,单个 PoE交换机可以运行更多设备,同时传输电源和高速数据。Fiberroad工业PoE交换机设计坚固,适用于温度波动大、振动剧烈、电磁干扰的工业环境。

【快速链接】

PoE交换机 IEEE 802.3bt(PoE++)

PoE交换机 IEEE 802.3at(PoE+)