結構化佈線與減少佈線成本的趨勢下，採用無線局域網路是目前網路終端最佳的解決方案之一。低成本的IP電話應用也在近年來快速成長，同時恐怖活動頻仍進一步刺激用戶在現有的乙太網路架構上多設置一些網路攝影機與保全系統...
結構化佈線與減少佈線成本的趨勢下，採用無線局域網路是目前網路終端最佳的解決方案之一。低成本的IP電話應用也在近年來快速成長，同時恐怖活動頻仍進一步刺激用戶在現有的乙太網路架構上多設置一些網路攝影機與保全系統。
這些新興應用的網路終端設備都需要另裝AC供電裝置，無形中增加了許多裝置成本與電源線管理風險，而PoE(Power over Ethernet)技術正是解決此問題的最大幫手，也是未來在建置最後一哩的最佳供電解決方案。
過去幾年中，無論有線或無線的寬頻接取所帶來的巨大商機往往為人們所期待，不過，在寬頻接取中所牽涉到的電源技術讓此應用過於狹隘。因為諸如DSL、CATV、WLAN和乙太網等寬頻接取技術中，電源技術無外乎在於內置和外置的AC/DC轉換器、DC/DC轉換器以及UPS等有限應用。PoE技術的出現，可望在未來寬頻接取電源領域提供更具彈性的解決方案。PoE最直接的好處，就是實現了資料和電源的共網傳輸，這給用戶接取端網路的佈設帶來了極大靈活性，並節省了相對應的電源基礎設施建設的費用。此外，PoE技術的發展因其所帶來的便利性將會創造出更多創新的應用，這些應用的範圍將遠遠超出目前的VoIP、WLAN AP、網路攝影機等領域。簡而言之，有Ethernet的地方，就有PoE存在的必要與價值。
一個完整的PoE系統包括供電端設備(Power Source Equipment，PSE)和受電端設備(Powered Device，PD)兩部分，兩者基於IEEE802.3af標準，建立有關受電端設備PD的連接情況、設備類型、功耗級別等方面的資訊聯繫，並以此為根據控制供電端設備PSE通過乙太網向受電端設備PD供電。
供電端設備PSE可以是End-(已經內置了PoE功能的乙太網供電交換機)和Mid-(用於傳統乙太網交換機和受電端設備PD之間的具PoE功能的設備)兩種類型，而受電端設備PD則是如一些具PoE功能的無線局域網AP、IP電話機等終端設備。如果是首次裝置PoE系統，通常應該購置一套End-Span之PSE設備，因為Mid-Span設備較適合於對現有網路進行升級和埠密度較小的網路。供電端設備PSE與受電端設備PD的連接參數按照IEEE 802.3af的規範如圖1所示。
大部分情況下，PoE的供電端輸出埠在非遮罩的雙絞線上輸出44～57V的直流電壓及350mA的直流電流，為一般功耗在15.4W以下的設備提供乙太網路供電。一般情況下，一個IP電話機的功耗約為3～5W，一個無線局域網接取點AP的功耗約為6～12W，一個網路安全攝影機設備的功耗約為10～12W(圖2)。
就目前狀況而言，若輸出功率無法有效向上提升，終端產品勢必受到侷限而影響PoE系統之發展，因為許多新興的設備需要更大功率，不過為了解決這個問題，IEEE已成立了一個新的802.3研究組，討論IEEE 802.3af標準的升級問題。升級後的PoE標準名為PoEplus，定義了更大功率級別的傳輸，初期規劃比之前於2003年6月802.3af標準規定12.95W更高的功率，達到25W甚至更高。新IEEE 802.3研究組的主要目標是確保所有新修訂與IEEE 802.3乙太網標準相容，並向後相容現有的IEEE 802.3af PoE設備。該組織將面向擴張的PoE應用市場，區分IEEE 802.3af設備及新設備，並確保經濟和技術上可行性。在此研究組運作下，將讓PoE系統的應用更加廣泛。
相對地在每個輸出端口做功率上的提升，對於供電端PSE設備也將同時產生問題，如果一個24埠的End-交換機在每個埠都提供15.4W的電源輸出的話，整個交換機則要求提供高達370W的功率輸出，這會導致整個交換機要處理過熱的問題，若再向上提高功率輸出，那負荷將會更大，而這也是在PoE技術普及後所要克服的問題。現階段由於考慮到成本、散熱及其他因素，一般的End-乙太網供電交換機的輸出功率都設計在150W到200W之間，另外也可以根據各種情況對各個不同埠的輸出直流電進行各種各樣的管理以滿足用戶的不同需要。
目前的連接埠網路拓樸選擇也可以解決功率耗損問題，以圖3兩種方案所能提供的有效解決方式來做比較。PoE應用的拓樸與技術選擇的影響相當驚人，如拓樸1僅向應用電路提供8.11W的功率，而拓樸2經過調整後卻可提供10.43W的功率，提高了28%。如果基線單輸出轉換器為10.9W，那麼拓樸2中所有額外3個輸出處理只消耗0.47W。3.3V轉換器採用二極體輸出轉換器(85%的效率)代替同步整流器，這使可用功率降低0.61W。該模組技術使得設計人員可根據拓樸與技術選擇迅速計算可用的輸出功率。設計人員可使用該資訊在可用功率、複雜性與成本等各因素間進行綜合平衡以取得最大的供輸效率。
PoE可讓DC電源利用CAT-5連接線中為使用到的線路傳遞電能，本身同時具備資料與電源線兩種角色。如果遠端系統採用PoE的話，將可讓系統架構更為簡單，也大幅減少線纜數量，不只容易維護、使用方便，還能降低成本。PoE本身穩定性與安全性兼具，也具備遠端監控功能，不需要轉接器，無論是110V或220V等電源供應都可適用。其主要之優點詳述如下：
1.降低成本：PoE的規格讓乙太網路本身即可傳輸電源，免除對於插座的需求。自然也就省下電工安裝插座的費用與麻煩，同時它只需要安裝和支持一條而不是兩條電纜。一個AC電源介面的價格約100～300美元，許多帶電設備如視頻監視攝影機等，都需安裝在難以佈署AC電源的地方，隨著與乙太網相連的設備增加，如無需為數百或數千台設備提供電源，將大大降低佈署成本。
2.降低供電風險：透過PoE，可將各網路設備的電源供應集中於一處，甚至使用一套不斷電系統(UPS)，便可以支援散佈於各地的網路裝置，如此一來，即使區域性的停電也不會造成系統的停擺。
3.易於安裝和管理：設備安裝不再受限於電源的位置，以網路攝影機為例，為了達到更完整的監控效果，常常必須在某些特定的地方如路口，裝設網路攝影機，但該處卻常常沒有現成的電源可作供應。解決的方式一為另覓架設地點，再來則是另外花費心力接電。使用PoE的產品則可解決此一問題。
4.相對安全：因為PoE供電端設備只會為需要供電的設備供電。只有連接了需要供電的設備，乙太網電纜才會有電壓存在，因而消除了線路上漏電的風險。
5.加強網路設備的管理：因為當遠端設備與網路相連後，將能夠遠端控制、重配或重設。如變換網路攝影機位置將更方便，由於不再受限於電源位置，所以可以更方便地更改網路攝影機的位置，以獲得更好的監控效果。
6.更多增強的應用：隨著IEEE 802.3af標準的確立與持續的技術強化，其他大量的應用也將快速湧現出來，包括藍芽接取點、燈光系統、網路印表機、IP電話機、Web攝像機、無線網路AP、門禁讀卡機與監測系統等。用戶在當前的乙太網設備上融合新的供電裝置，就可以在現有的網線上提供48V直流電源，降低了網路建設的總成本。
PoE乙太網供電為用戶帶來的好處是顯而易見的，將在未來幾年內受到用戶的廣泛歡迎，更加快其普及化程度。
許多人在使用可攜式設備或為其充電時，都會被體積龐大而沉重的AC/DC變壓器所困擾，尤其是在旅行或是參加會議途中，將不得不為可攜式設備攜帶多個不能通用的AC/DC變壓器。基於統一標準IEEE802.3af的PoE技術可能將會是一個很好的解決方案，未來如果可攜式設備支援通過乙太網充電的功能，只需將它接入隨處可見的支援PoE的乙太網埠，即可完成充電。這也就意味著未來乙太網的供電功能相對於它的通信傳輸功能之外，將會產生其他高附加價值的應用，而不再是一個可有可無的選擇方案。而隨著PoE的推廣，它所能夠帶來的新應用也會層出不窮。不過相對簡化的結構同時也讓許多中間產品面臨淘汰的危機。
預估目前PoE乙太網供電技術主要應用為以下3項：VoIP網路電話的佈置(約占整體應用的54%)、無線局域網的AP佈置(約占整體應用的41%)和網路攝影機的佈置(約占整體應用的5%)。隨著技術不斷的提升，未來的應用將更多元。
依據Allied Business Intelligence(ABI)調查統計，2003年有約920萬埠IP Phone的使用量，2006年將激增為3,500萬埠，若根據IDC的數據來觀察IP Phone的出貨量(圖4)，2004年將有250萬台的出貨量，2008年將達到約700萬台的出貨規模，亞洲地區將扮演此一期間快速成長的角色。種種數據顯示全球IP電話市場正快速成長當中。若從另外一個角度觀察，服務也扮演推動IP Phone硬體需求成長的動力，同時In-Stat/MDR也指出2003年全球IP Phone服務市場規模約僅5億美元，但2007年會激增為37億美元，如此大規模的服務推動(如Skype等)，讓IP Phone的需求更值得期待，現階段採用此一服務的多為企業用戶，家庭用戶則仍在起步階段，但卻是最有潛力的市場。
另外WLAN AP也是一個快速成長中的市場，在Intel將Centrino架構普及化後，越來越多的無線上網需求應運而生，全球各大城市也紛紛以佈建無線城市為目標，PWLAN的需求直線上升，在廣大的空間中佈建無線接取點，更需要PoE技術來支持其電力供應以節省佈線之成本。
採用PoE設備的好處在於，AP端僅僅通過一根RJ45網線與網路連接，同時傳輸資料和電力，便於管理。因為AP往往要求使用不斷電系統(UPS)供應電力，在使用PoE設備的情況下，所有的AP都使用一個UPS在PoE設備端進行保護。如果不使用PoE設備，需要給每個AP配一個UPS，而且還需要在AP附近安裝電源插座，增加了成本。使用PoE設備將減少UPS的使用數量，避免在每個AP附近安裝電源插座，大大降低了設備成本和管理成本。
還有一項深具潛力的市場，那就是在保全系統上的應用，PoE產品由於可以大幅簡化網路設備架設的時間與人力成本，所以特別適合應用於網路攝影機/影像伺服器等分散式網路監控系統之中。其應用區域包含開放式空間、大型建築物與重點地區監控等(圖5)。
道路路口、校園、鄰里等區域屬開放式空間，且為公共區域，較不易在特定地點找到電源供應，使用PoE產品可免除電源接線、拉線的困擾，降低建置成本。
購物中心、機場、捷運站等大型建築物的共同特點為腹地廣大且攝影機架設不便，特別適合採用「分散監控，集中管理」的網路監控系統，再配合PoE產品，更可免除裝置電源線及插座的不便與昂貴的費用。
銀行金庫、提款機、機房等重要區域與設備監控的保全，更著重於不間斷的保護。此時便可以PoE產品搭配不斷電系統達成不間斷的保全維護。
根據Venture Development Corporation (VDC)預測(圖6)，2004至2007年間具有PoE功能的晶片(PoE-enabling ICs)出貨量成長率將達到55%的複合成長，出貨量從2004年1.33億埠成長至2007年4.96億埠的電源控制晶片，2004年到2007年間，PoE IC價格將會因投入廠商增加及產能擴增而下滑，平均每單元價格預計將會從1美元以上滑落至50美分以下，在價格快速下滑下將有利於刺激市場之成長。
目前TI、NS、Maxim、PowerDsine和Linear Tech等晶片供應商都有提供PoE之解決方案(圖7)，其中由於PowerDsine協助制訂IEEE802.3af絕大部分的標準，因此是目前發展PoE技術最成熟的企業，提供的解決方案也最為全面，在ASICs方面推出了PD64012的電源管理IC與PD64008的電源驅動IC等產品。同時TI也有TPS2370、TPS2375與TPS2383、TPS2384等相關IC產品先後問世，TPS2370、TPS2375可用於VoIP電話、WLAN AP、網路攝影機、安全性系統與POS終端設備等。TPS2383、TPS2384則可用於乙太網交換機、路由器、集線器、Mid-設備等。另外，NS也推出採用ABCD150-XV1高電壓類比Bipolar CMOS/DMOS技術製造的LM5070晶片。這款產品的特點之一為內置採用電流模式的高頻直流/直流控制器。這款晶片的操作電壓最高可達75V，振盪器頻率高達1MHz，可由用戶自行設定。該晶片還具有過熱保護，以及適用於非絕緣系統的電壓參考電路和高性能誤差放大器。
PoE技術帶來的是一項網路新應用的革命，透過乙太網路供電讓許多遠端的網路資訊產品不用再另外拉電源線並安裝電源插座，大幅降低成本及使用上的便利性，更多的如監控攝影機、火警及警盜感應器、消防排煙設備與門禁控制設備等產品也可以不受突發性停電所影響。此外，各式笨重變壓器也將不再是商旅人士的負擔，只要有Ethernet的地方就能夠享受源源不絕的電力來源，未來網路最後一哩的相關應用也將因PoE技術幫助而更加普及。