「干货」一根网线全搞定的POE是怎么回事？

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Hi，各位读者老爷好！双十一临近，剁手党非常活跃，其中就包括很多趁此机会为家庭装修组网购置网络设备和线材的朋友。当然也有读者朋友因此在后台向我们提问，除了热门的MESH组网外，AC+AP组网的朋友也有不少，这就涉及到他们频繁问的一个问题：很多AC+AP组网方案都提到了POE AP面板/交换机/路由器，它们是啥意思？使用POE技术组网需要注意什么？

从遥远的POL说起





信号线同时传送电流，这个不是从计算机网络时代开始的，而是从遥远的电话时代就开始了。




使用过固定电话的朋友都知道，经常会出现家里停电，但是电话机能正常使用的情况，这就是因为电话线在当时已经能同时传送语音信号和电流了，虽然RJ11/12水晶头的电话线，只有两芯四线，但依然实现了这个功能。




另一个证明这个功能的产品，就是至今还能在淘宝上买到的“LED电话线灯”，底座拥有一个RJ11电话线接口，只要插入电话线，就能亮灯。




在小编儿时经常停电的年代，电话线灯曾经是很抢手的应急电器，毕竟能够不另外花钱，就能在停电的时候提供照明，也不影响电话使用，非常方便，可谓一举多得。

实际上这个在当时被称为POL（Power Over Line，电话线供电）。当时由于数据传送需求不高，实际上被用来照明也只是一个“副业”，但原理随后就被后来的计算机网络使用了。






“电话灯”可以说是最早的数据线供电方案设备了




POE：网线供电，源于线芯闲置





POE，是Power Over Ethernet（以太网供电）的首字母缩写，顾名思义，就是通过以太网同时进行网络信号和供电电流的输送。实际上POE在IEEE组织中，是一个专有的网络规范，如同Wi-Fi是802.11系规范，而POE的规范编号则是802.3系规范。




接下来我们从原理上来解析，为什么一根细细的网线能够同时传送网络信号和电流：

我们知道，正常的采用TIA568A/B规范线序，使用RJ45网线水晶头的网线，是由四对双绞线，也就是8个线芯组成的。




而在普通的100M网络中，五类线根据我们之前的文章提到的，实际上只使用了1、2、3、6这四组线，进行网络的传输，就达到了100M的速度，那么就有4、5、7、8四对线组，是闲置的。



而随着局域网技术应用延伸，特别是网络监控设备等开始普及，人们在网络施工中逐渐发现，很多时候，由于装修的既成事实，以及一些用电安全方面的考虑，后期加装的诸如监控摄像头等设备，其供电非常成问题，已经无法再通过新拉电源线的方式进行供电了，或者从新拉电源线，会造成诸多不便以及成本上的飙升。




这时候IEEE就打起了网线的主意。由于网络设备基本都属于低压弱电设备（大部分工作电压低于48V，功率也低），所以理论上，网线是可以用于电力传输的。




因此2003年，IEEE颁布了802.3af标准，规定了第一版POE网络供电方式。简单来说，就是使用此时5类线未使用的4、5、7、8线芯组，来进行电力传输。



此时POE规范，允许通过单网线，提供44~57V的直流电压、350mA的输出电流、最大输出15.4W的输出功率，抛去传输线损和转化损耗后，实际能提供给用电器12.95W的输出功率，也就是说，网线另一头的设备，只要功耗不超过12.95W，都可以不用电线，而用网线供电了！




利用“频率”，实现8芯共用的POE++





自从有了POE供电方式，给安防监控组网和无线网络改造带来了巨大的方便。例如，监控摄像头迅速从同轴电缆时代进化到了网络时代，通过细细的网线就能实现供电+网络监控，实在是太方便了。

而对于网络改造来说，需要增加无线热点乃至交换机/路由器的时候，也不需要再去接电源线插板给新设备供电，直接在网络交换中心，把原来的路由器或者交换机替代为POE供电的即可，再从原有的网络面板位置接出一根网线接新增的网络节点的POE AP面板/路由器/交换机即可，最大限度减少工程改造量。




此时组网模式就变成了下图两种模式，其优点是不言而喻的，毕竟家庭常用0.4平的电线，那价格可比同等长度的网线贵。

另外，POE方式还有一个优势，就是在融合宽带的改造组网中：宽带运营商越来越喜欢采用光纤入户来同时传输电话信号、宽带信号、IPTV信号，采用PoE可以很好地解决光猫和IPTV电视盒子的电源与数据同传问题。




但是问题又来了，现在可是千兆、万兆家庭网络时代了，不说5类网线，就是6类和超六类线，8组线芯那也是全用上来传送网络信号了，这时候可没闲置线组了啊，还怎么送电啊？还是说POE只能跑百兆速度了？




不过IEEE的工程师们迅速也发现了可以取巧的地方，就是频率：




信号的传输是一对电线之间的电压差，而电力的传输是两对电线之间的电压差。

以太网是变压器耦合的，所以发送和接收电子装置只看到（原则上）一对两根线之间的电压。电源连接取自变压器的中心抽头，因此它们只看到两对电线之间的电压。巨大的频率差异也有助于保持信号和电源不互相干扰：当线组同时用于电力和数据时，由于电力和数据在频谱的两个极端发挥作用，它们可以在同一根电缆上传输——市电频率往往只有50~60Hz，而网线的信号传输频率已经是上千兆Hz了（5类线1500MHz，6类2500MHz，超6类5000MHz），巨大的频率差，使得在工程上可以通过简单的频率分离元件，就能把供电流和信号流，通过频率差异进行分离。

基于这个原理，IEEE相继颁布了适用于百兆、千兆及更高网络等级的POE标准，也就是802.3at、802.3bt type3、802.3bt type4。




后面的标准，又被称为“POE+”和”POE++”，它们除了能让网线使用8芯线组同时传送网络信号电力，解决了POE组网的千兆问题外，同时也提高了对用电器的供电能力，简单来说，就是你可以使用功率更大的POE交换机/AP，从而实现更强的带机能力和网络信号！

POE组网，核心是线材！





最后回到我们的组网实务：从802.3几个规格表我们可以看到一个关键指标：阻抗。也就是说，网线必须达到或低于最大阻抗，才能实现相应的组网性能。




我们知道，电缆的阻抗，主要是和电缆的粗细以及材质有关。




网线的粗细，我们习惯用“AWG”这个数值来表示，例如，常见的五类、六类线缆的线径24AWG，就是0.51mm，而六类、超六类线的23AWG，则是0.57mm。显然，23AWG线径的网线，在同等材料情况下，更适合用于POE网络的组网。




然而更重要的还是线材，下面是几类常见网络线材的阻抗以及是否适合POE组网：

所以POE组网，除了一定要注意POE设备的性能（如最大输出功率，关系到最大带AP数量），最重要的，就是网线！




小编的建议，为了未来的网络升级和稳定需要，POE组网，一定要使用至少铜包银、24AWG线径的六类或超六类网线，最好使用无氧铜、23AWG线径的六类或超六类网线！这是关系到POE组网是否成功的关键！

因此，各位在组网时，也一定要看清，到底使用的什么材质的网线，最好是使用一线品牌如康普（安普网联，原AMP）、百通赫斯曼、罗格朗等品牌的线材！



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不要使用任何技术的面板，中看不中用。一个朋友喜欢追求网速，光猫、交换机、路由器、宽带全部追求千兆，结果倒在100M的poe带wifi面板上面。然后又折腾了一回……换了一大堆东西。

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