圖 1：PoE 智慧建築優勢

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乙太網路供電 (PoE) 如其名：它透過同一根用於資料傳輸的網路線為小型裝置供電。這項技術廣泛應用於智慧建築，由於電壓較低，因此無需遵守常規的市電安全規則。這也凸顯了 PoE 的吸引力之一：它可以顯著降低安裝和合規成本。
由於許多辦公大樓已在整棟大樓內鋪設了乙太網路線，並安裝了帶有電池備用電源的不間斷電源 (UPS)，因此可以輕鬆佈署穩健的供電系統。在後期添加 PoE 設備可以利用已佈署的相同網線，同時為照明和監視攝影機等應用供電。PoE 設備可以透過乙太網路線供電，最遠可達 100 公尺。

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利用 PoE 為智慧建築供電的優勢
採用 PoE 的一大優勢在於，它允許直流電通過現有的乙太網路傳輸。雖然仍然需要升級網路交換機，使其連接埠支援 PoE，但由於無需為受電設備額外鋪設銅線，由此帶來的成本優勢非常顯著。銅價已從 2000 年的每磅 0.65 美元上漲至 2021 年的每磅 4.05 美元（資料來源：Macrotrends）。此外，由於無需在受電設備上進行交流轉直流轉換，還可以進一步節省成本。
PoE 在放置供電設備方面，也提供了更大的靈活性。大多數交流電源插座都位於靠近地面的位置，這對於 Wi-Fi®接入點（AP）、毫微微蜂窩和微微蜂窩，以及攝影機來說並非理想位置。為了最大限度地擴大覆蓋範圍，建議避免將這些設備放置在障礙物附近，這意味著它們最好安裝在天花板高度。與市電網路不同，乙太網路電纜通常穿過天花板形成的空隙，從而消除了另一個推廣應用的障礙。
PoE 技術將電力和數據結合，可實現對包括照明、安控攝影機，和數位看板在內的各種應用，進行全天候智慧監控。配備電池供電的不間斷電源系統（UPS）的集中式 PoE 網路，可確保關鍵設備在斷電期間持續運作。

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智慧建築應用與 PoE 標準
最初的 PoE 標準（IEEE 802.3af）於 2003 年獲得批准，可提供高達 15 瓦的功率。它被廣泛應用於 IP 電話、樓宇門禁控制，以及為早期分散式 Wi-Fi 接入點供電等領域。該標準的後續修訂版，包括 IEEE 802.3at（30瓦/2009）和 IEEE 802.3bt（90瓦/2018），提高了供電功率，以滿足更高要求的應用，例如更快的 Wi-Fi 網路、安控攝影機、音響、POS 機、LED 照明等等。

PoE 拓樸結構
圖 3 展示了一個典型的 PoE 拓樸結構。PoE 網路交換機被稱為供電設備 (PSE)，它為客戶端（稱為受電設備 (PD)）提供直流電源。規範規定，PSE 應能夠透過最長 100 公尺的乙太網路電纜（通常為 CAT5/6）向 PD 供電。

典型的 PoE 拓撲結構（資料來源：乙太網路聯盟） — 圖 3：典型的 PoE 拓樸結構（資料來源：乙太網路聯盟）

由於乙太網路電纜的傳輸距離可達 100 米，因此在此距離上會存在一定的功率損耗。在最壞情況下，到達受電設備 (PD) 的功率，會低於供電設備 (PSE) 提供的功率。規範中對此有明確規定：802.3af 標準下為 13 瓦，802.3at 標準下為 25.5 瓦，802.3bt 標準下為 71.3 瓦。對於「bt」標準，受電設備的直流電壓範圍為 42 至 57 伏特 [RB2]。即使網路設備的輸入端不支援 PoE，也可以連接並使用 PoE 分離器，來分離資料和直流電源。這還可以減少對交流/直流轉換器的需求，並降低設備靠近交流電源插座的放置要求。

PoE 供電的 PTZ 攝影機

現今的安控系統通常使用內建小型馬達的鏡頭，使其能夠沿著三個軸移動，即 PTZ（雲台），並且通常配備高清數位攝影機。這些攝影機可以透過乙太網路等有線連接，進行手動控制，也可以編程為在預設的興趣區域，或整個視野範圍內，檢測到物體時自動移動和變焦。一些攝影機還可以配置為持續進行 0° 至 360° 的水平旋轉和 0° 至 180° 的垂直旋轉來監控場景，而變焦則可以透過光學或數位技術實現。這些安控監視攝影機所需的電源，現在可以透過基於 IEEE 802.3at 標準的 PoE 供電。

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PoE 供電無線網路

Wi-Fi 接入點和路由器也是 PoE 的常見應用。兩者的功耗通常取決於支援的速度和資料流數量。現代網路利用 MIMO（多輸入多輸出）等技術，來增強覆蓋範圍和裝置量。實現支援 Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) 速度的 AP/路由器應用，其 PoE 標準對應如下：

1. Wi-Fi 6，4×4 雙頻併發：802.3at

2. Wi-Fi 6，8×8 雙頻併發：802.3at/bt

3. Wi-Fi 6，4×4 三頻併發：802.3at/bt

雖然 Wi-Fi 路由器/AP通常隨附 AC/DC 電源轉接器，但也可以使用 PoE 分離器供電。相較之下，像 Cisco Meraki ™ MR56 Wi-Fi 6（802.11ax，8流）接入點這樣的產品，現在支援 802.3at，這意味著其 RJ45 連接埠，可以直接連接到支援 PoE 的 PSE 交換機，從而為設備供電。

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PoE 供電的微微蜂窩和毫微微蜂窩

微微蜂窩和毫微微蜂窩用於擴展或增強蜂窩網路覆蓋範圍，尤其是在建築物、辦公室、購物中心和體育場館等繁忙區域。與普通蜂窩基地台不同，微微蜂窩的覆蓋範圍通常較小，約為 200 公尺或更短，而毫微微蜂窩的覆蓋範圍甚至可以低至 10 公尺。這些微型設備非常適合 PoE 供電，如下例所示：

1. Apex ™ 4G/LTE 3.5GHz 室外微基地台 (35W): 802.3bt

PoE 供電數位看板

LED 電視是一種非常有效的溝通方式。它們可以在各種場所，顯示客製化的動態數位看板，包括企業辦公空間、智慧零售店、飯店和政府機構。與 Wi-Fi 一樣，數位看板的效果也取決於其位置。例如，較大的螢幕通常懸掛在天花板上，以便人群可以輕鬆觀看內容。相較之下，智慧自助服務終端或 POS 應用，則利用較小的螢幕 —— 有些還配備觸控螢幕，以提供更個人化、互動式的使用者體驗。

LED 電視的功耗差異很大。例如，以下列出的三星® 55吋LED 電視的典型功耗為 69瓦，而同尺寸同品牌的另一款電視則需要 120瓦。務必確保 LED 電視的功耗，不會超過 PD（受電設備）的功耗。根據 802.bt 標準，PD 的功耗範圍在 90瓦到 71.3瓦之間，取決於 PSE（電源管理設備）和 LED 電視（PD）之間的乙太網路線長度。

市面上已有不少支援 PoE 供電的數位看板電視。隨著數位看板市場的成長，LED 電視製造商是否會開始將 802.bt 協訂，整合到尺寸更大的 LED 電視中，值得我們關注。

1. 55吋三星4K LED 電視（#Q70T）69W（典型值）：802.3bt（需要 PoE 分離器）

2. Thinlabs 公司出品的 46吋高畫質觸控螢幕顯示器：支援 802.3bt 無線網卡（無需 PoE 分離器）

3. 10吋三星數位看板（DB10E-TPOE）802.3at（無需 PoE 分離器）

4. 48吋三星數位看板（DH48E）44W（典型值）802.3bt（需要 PoE 分離器）

5. 40吋三星數位看板（H40B）44W（典型值）802.3bt（需要 PoE 分離器）

6. 16吋 medTV® PDI -P16TV-GB2-P 電視（25W）802.3at（無需 PoE 分離器）

PoE 智慧互聯照明

PoE 和 LED 照明是天然的搭配，因為 LED 燈消耗直流電，而 PoE 提供的正是直流電。如此一來，使用 PoE 為 LED 燈供電時，就無需支付交流轉直流的電源轉換費用。

安森美半導體®互聯照明平台（圖4）便是 PoE 技術，如何提升智慧建築性能的絕佳例證。本平台採用模組化設計，可為兩串各 16 顆 LED 燈，提供 7000 流明的亮度，由雙 FL7760 LED 驅動器驅動。基於 NCP1096 802.3bt 控制器的 PoE 模組，可為 LED 驅動模組提供高達 90瓦的直流功率。同時，LED 驅動模組上還設有第二個接口，可連接 RSL10 藍牙® 5模組，實現與智慧型手機網關的無線連接，從而實現雲端連接。這才是真正的智慧照明。