PoE是Power over Ethernet的縮寫，這是一種藉由網路線傳輸電力的規格。雖然在2003年之前，已經有許多網路設備大廠在自家的網路產品上，實做過不少大同小異的網路供電設計，但自從IEEE在2003年發佈802.3af以來，PoE的業界標準可謂定於一尊。各家網路裝置廠商，都可以遵循IEEE 802.3af標準，快速開發出多樣化的產品。
PoE偶而會被拿來和傳統電話服務(Plain Old Telephone Service, POTS)互相比較。一般的家用電話，即使不另外插電，也可以由電信機房直接供電動作，因此，安裝時不用為牆上電話插孔和電源插座的距離傷腦筋，使用PoE的設備也有這樣的優點。只要網路線一插電就來，不需要額外的電源。
PoE裝置的特點
使用PoE的裝置有以下幾個特點：
* 使用在乙太網路：由於是IEEE 802.3以下的子規格，IEEE 802.3即指的是乙太網路(Ethernet)，這意謂PoE只使用在乙太網路。
* 使用雙絞線：規格是建構在以RJ-45為插頭的網路線上，這樣的網路線有2對或4對雙絞銅線，PoE使用2對來傳輸電源。當然，這意謂PoE只能用在10Base-T、100Base-TX和1000Base-T，其他網路線，如同軸線或光纖即無法使用PoE。合乎規格的網路線依循線材的規範EIA/TIA-568-A(以及其進階版EIA/TIA-568-B)，有第3類、第5類及超5類(CAT-3, CAT-5 and CAT-5e)，你可以隨手拿一條網路線，就可以在線的外皮上看到相關的字樣。
* 電源電壓約為48V：考量到10Base-T、100Base-TX和1000Base-Tx的最大長度為100公尺，以及第3類、第5類及超5類內部雙絞銅線，其24AWG(AWG是美國線徑規格標準)可容許的最大電流，其實可負荷的直流電流並不高。再加上安規對安全特低壓電路(Safety Extra-Low Voltate, SELV)在直流下的限制是60V，而訂出48V的電源電壓(因為在同樣功率的條件下，電壓提高，則電流則可降低)。實際上，可容許的電源電壓是36V~57V。
* 最大功率約為12.95W：PoE的供電設備可提供的最大功率為15.4W，但考慮到網路線的電阻不是0，也會消耗功率，網路裝置可得到的功率只有12.95W。如果加上網路裝置本身在電源轉換時，差不多還要消耗10%~25%，網路裝置得到的可用功率更少
在PoE的環境裡有2種角色，供電方和用電方，標準稱供電方為「電源設備(Power Sourcing Equipment, PSE)」，用電方為「用電裝置(Powered Device, PD)」。而PSE又可以分成「中跨設備(midspan)」及「端點設備(endpoint)」2種。端點設備一般又稱為PoE交換器，是網路交換器本身就有供電功能，如果在原來使用網路交換器/集線器的位置用PoE交換器來汰換，則原有的乙太網域就可搖身一變成為具有PoE能力的網路。如果不願換掉原來使用網路交換器/集線器，又想要讓網域成為具有PoE能力的網路，也可以在網路交換器/集線器與網路之間串一級中跨設備，即可使網路具有PoE能力，而原有的乙太信號則只是穿過而已，唯使用中跨設備要注意網路線是否具有4對雙絞線或是否為1000Base-T，如果原來佈建的網路線為內含2對雙絞線的CAT-3或是1000Base-T網路，則要將網路升級成具有PoE能力，唯有升級網路交換器/集線器為PoE交換器一途。
運作原理
PoE是如何將電源由PSE傳到PD呢？標準中有A和B兩種模式：
* 模式A：由於網路線有可能只有2對雙絞線，這個模式使用一種稱為「幽靈電源(phantom power)」的技術。簡而言之，由於乙太網路傳輸的是高頻信號，因此，將直流電源饋入信號線，理論上不會影響高頻信號，設計上可以在PD端用變壓器將高頻信號和直流信號分開來即可。
* 模式B：如要運用此模式，則網路線一定要用有4對雙絞線的CAT-5或CAT-5e。在乙太信號的傳輸上，不是只用RJ-45的第1、2、3、6四條線而已嗎？因此第4、5、7、8便可以線用來傳送電源。
要注意，傳送電源時雙絞線對，一對傳正電壓，一對傳負電壓，但由於規格中何對為正，何對為負，在語意上並不明確，一般的做法是在PD輸入側加上橋式整流器。又由於決定用模式A或模式B，決定權在PSE，這也意謂著在PD上必須將電源是由第1、2、3、6及第4、5、7、8進來的2組解都放進去，需要兩個橋式整流器。
使用有PoE的電源，對使用者來說，只要將網路線插上便OK，但對標準制定者及設計人員而言當然絕不單純。PoE使用一個4階的狀態機，加上PD端規定的一個並聯電阻來達成偵測並送電的工作，只要有任一步與規範不合，PSE便跳出狀態機，以免因送出電源不當，導致自身或末端PD的損壞：
* 第一步 偵測：依照歐姆定律，送出變動的電壓來量測電流，偵測PD端是否並接一個15K~33K歐姆的電阻，若有則到下一步。
* 第二步 分級：標準將PD的最大消耗功率分為3級，加上全區的第0級與保留的第4級，共有5級。屬於哪一級也是由PD串聯電阻的大小來決定。
* 第三步 啟動：開始啟動PD。
* 第四步 正常動作：若啟動沒有問題，PSE便源源不絕地將電流送出給PD。
PoE+標準底定
所幸，隨著標準訂定與發布，各家半導體廠商早已摩拳擦掌，紛紛加入PoE晶片的行列。從草案時期的Power Dsine、TI、Linear Technology、Maxim…等廠商，到2006年，NS、Freescale、Silicon Lab…等電源晶片大廠也幾乎到齊，不但晶片整合度越來越高，成本、設計難度和板面積也越來越低，說這個晶片市場已是一片紅海也不為過，但設計者和消費者則樂於見到這個趨勢。
由於IEEE 802.3af日漸成熟，晶片市場日趨飽和，對標準的新需求也逐漸增加。自2005年起，IEEE已開始討論下一代的PoE標準，目前訂為802.3at，一般被稱做PoE+。主要的議題為：
* 加大功率：原來的12.95W對許多考慮改用PoE來供電的裝置而言，實在不太夠。裝置裡只要有一個USB Host Port就要2.5W，一個TFT螢幕就要6W，幾個周邊下來，電源所剩無幾。新的標準最少可以提供到24W。
* 使中跨設備也可以支持1000Base-T。
* 進一步使中跨設備和端點設備都可以支源10GBase-T。
PoE+為網路供電的產品提供了更大的功率及更快的速度。但就像乙太網路的特性，新的標準總是可以對舊標準向下相容，PoE+也可以兼容PoE的網路產品。PoE+標準的制訂，一定可以為下一世代的網路產品提供更方便及更寬廣的未來。
(作者為本刊技術顧問暨專欄作者,具十餘年研發經驗.如欲切磋交流請逕與其以電子郵件maxwell.hwang@gmail.com連絡.)
PoE偶而會被拿來和傳統電話服務(Plain Old Telephone Service, POTS)互相比較。一般的家用電話，即使不另外插電，也可以由電信機房直接供電動作，因此，安裝時不用為牆上電話插孔和電源插座的距離傷腦筋，使用PoE的設備也有這樣的優點。只要網路線一插電就來，不需要額外的電源。
PoE裝置的特點
使用PoE的裝置有以下幾個特點：
* 使用在乙太網路：由於是IEEE 802.3以下的子規格，IEEE 802.3即指的是乙太網路(Ethernet)，這意謂PoE只使用在乙太網路。
* 使用雙絞線：規格是建構在以RJ-45為插頭的網路線上，這樣的網路線有2對或4對雙絞銅線，PoE使用2對來傳輸電源。當然，這意謂PoE只能用在10Base-T、100Base-TX和1000Base-T，其他網路線，如同軸線或光纖即無法使用PoE。合乎規格的網路線依循線材的規範EIA/TIA-568-A(以及其進階版EIA/TIA-568-B)，有第3類、第5類及超5類(CAT-3, CAT-5 and CAT-5e)，你可以隨手拿一條網路線，就可以在線的外皮上看到相關的字樣。
* 電源電壓約為48V：考量到10Base-T、100Base-TX和1000Base-Tx的最大長度為100公尺，以及第3類、第5類及超5類內部雙絞銅線，其24AWG(AWG是美國線徑規格標準)可容許的最大電流，其實可負荷的直流電流並不高。再加上安規對安全特低壓電路(Safety Extra-Low Voltate, SELV)在直流下的限制是60V，而訂出48V的電源電壓(因為在同樣功率的條件下，電壓提高，則電流則可降低)。實際上，可容許的電源電壓是36V~57V。
* 最大功率約為12.95W：PoE的供電設備可提供的最大功率為15.4W，但考慮到網路線的電阻不是0，也會消耗功率，網路裝置可得到的功率只有12.95W。如果加上網路裝置本身在電源轉換時，差不多還要消耗10%~25%，網路裝置得到的可用功率更少
在PoE的環境裡有2種角色，供電方和用電方，標準稱供電方為「電源設備(Power Sourcing Equipment, PSE)」，用電方為「用電裝置(Powered Device, PD)」。而PSE又可以分成「中跨設備(midspan)」及「端點設備(endpoint)」2種。端點設備一般又稱為PoE交換器，是網路交換器本身就有供電功能，如果在原來使用網路交換器/集線器的位置用PoE交換器來汰換，則原有的乙太網域就可搖身一變成為具有PoE能力的網路。如果不願換掉原來使用網路交換器/集線器，又想要讓網域成為具有PoE能力的網路，也可以在網路交換器/集線器與網路之間串一級中跨設備，即可使網路具有PoE能力，而原有的乙太信號則只是穿過而已，唯使用中跨設備要注意網路線是否具有4對雙絞線或是否為1000Base-T，如果原來佈建的網路線為內含2對雙絞線的CAT-3或是1000Base-T網路，則要將網路升級成具有PoE能力，唯有升級網路交換器/集線器為PoE交換器一途。
運作原理
PoE是如何將電源由PSE傳到PD呢？標準中有A和B兩種模式：
* 模式A：由於網路線有可能只有2對雙絞線，這個模式使用一種稱為「幽靈電源(phantom power)」的技術。簡而言之，由於乙太網路傳輸的是高頻信號，因此，將直流電源饋入信號線，理論上不會影響高頻信號，設計上可以在PD端用變壓器將高頻信號和直流信號分開來即可。
* 模式B：如要運用此模式，則網路線一定要用有4對雙絞線的CAT-5或CAT-5e。在乙太信號的傳輸上，不是只用RJ-45的第1、2、3、6四條線而已嗎？因此第4、5、7、8便可以線用來傳送電源。
要注意，傳送電源時雙絞線對，一對傳正電壓，一對傳負電壓，但由於規格中何對為正，何對為負，在語意上並不明確，一般的做法是在PD輸入側加上橋式整流器。又由於決定用模式A或模式B，決定權在PSE，這也意謂著在PD上必須將電源是由第1、2、3、6及第4、5、7、8進來的2組解都放進去，需要兩個橋式整流器。
使用有PoE的電源，對使用者來說，只要將網路線插上便OK，但對標準制定者及設計人員而言當然絕不單純。PoE使用一個4階的狀態機，加上PD端規定的一個並聯電阻來達成偵測並送電的工作，只要有任一步與規範不合，PSE便跳出狀態機，以免因送出電源不當，導致自身或末端PD的損壞：
* 第一步 偵測：依照歐姆定律，送出變動的電壓來量測電流，偵測PD端是否並接一個15K~33K歐姆的電阻，若有則到下一步。
* 第二步 分級：標準將PD的最大消耗功率分為3級，加上全區的第0級與保留的第4級，共有5級。屬於哪一級也是由PD串聯電阻的大小來決定。
* 第三步 啟動：開始啟動PD。
* 第四步 正常動作：若啟動沒有問題，PSE便源源不絕地將電流送出給PD。
PoE+標準底定
所幸，隨著標準訂定與發布，各家半導體廠商早已摩拳擦掌，紛紛加入PoE晶片的行列。從草案時期的Power Dsine、TI、Linear Technology、Maxim…等廠商，到2006年，NS、Freescale、Silicon Lab…等電源晶片大廠也幾乎到齊，不但晶片整合度越來越高，成本、設計難度和板面積也越來越低，說這個晶片市場已是一片紅海也不為過，但設計者和消費者則樂於見到這個趨勢。
由於IEEE 802.3af日漸成熟，晶片市場日趨飽和，對標準的新需求也逐漸增加。自2005年起，IEEE已開始討論下一代的PoE標準，目前訂為802.3at，一般被稱做PoE+。主要的議題為：
* 加大功率：原來的12.95W對許多考慮改用PoE來供電的裝置而言，實在不太夠。裝置裡只要有一個USB Host Port就要2.5W，一個TFT螢幕就要6W，幾個周邊下來，電源所剩無幾。新的標準最少可以提供到24W。
* 使中跨設備也可以支持1000Base-T。
* 進一步使中跨設備和端點設備都可以支源10GBase-T。
PoE+為網路供電的產品提供了更大的功率及更快的速度。但就像乙太網路的特性，新的標準總是可以對舊標準向下相容，PoE+也可以兼容PoE的網路產品。PoE+標準的制訂，一定可以為下一世代的網路產品提供更方便及更寬廣的未來。
(作者為本刊技術顧問暨專欄作者,具十餘年研發經驗.如欲切磋交流請逕與其以電子郵件maxwell.hwang@gmail.com連絡.)
