在许多工业领域，以太网供电（Power over Ethernet，PoE）已经成为一种流行技术，其发展速度令人关注。但这并不值得大惊小怪，因为PoE能够为某些工业设备带来实实在在的安装灵活性，而PoE的高级版本PoE+更是如此。PoE可以用同样的电缆与所连接的设备双向传送数据，并同时输送电力，其广阔的应用范围和技术上的可行性，使得在空间受限制或者难以获得电力的地方安装网络设备不再是一个难题。
工业用PoE设备必须能够适应严酷的操作环境、不同的电力系统和网络管理需求。最新的增强型工业级PoE设备就可以满足这种需求，并且具有安装灵活性，支持多种管理设备。
IEEE802.3af标准，是第一个用来定义经由以太网基础设施输送电力的国际标准。该标准使用的是启动设备端的一种物理层分类方法，即把受电端设备（PD）分成五个级别，并指定了供电端设备（PSE）的最大功率电平输出。
0级：15.4W（缺省）
1级：4W
2级：7W
3级：15.4W
4级：为将来使用预留
因此，VoIP电话和其他一些装置都可以通过已有的Cat5（及以上）以太网网络获得电力，公司可以不需要电就能把各部门、会议与培训室、呼叫中心等组织在一起，甚至可能快速而简单地把这些办公区域再定位。但是，当初2003年PoE标准中的15.4W对工业网络来说比较受限制，未来倾向于使用更大的功率
PoE+带来新期望
PoE的分类中第4级中考虑到了未来的发展——2009年，PoE+ 被纳入了IEEE802.3at标准。之所以出现这一升级版标准，是因为新一代的用电设备需要更高的电力，越来越多的受电端设备所需要的电力超出了IEEE802.3af规定的范畴。这些设备主要包括IEEE802.11n WiFi接入点设备、联网LED显示板（LEDs实际所需的功率超出了802.3af PoE线所限定的15.4W）、覆盖更大范围的高性能无线装置（多功能分集接受射频前端需要更大的功率）、电动PTZ安全监控摄像头、上网本和具有视频会议等高级功能的IP电话。室外用摄像头的集成加热装置也需要电力。所有这些设备都受益于IEEE802.3at标准的出现。
利用PoE+的增强型千兆以太网设施还能够为道路管理网络提供理想的建设基础。长距离光纤足以覆盖一个完整系列的交通信号灯设施与相关系统，比如智能信号灯、交通监控摄像头、传感器和嵌入式电脑，以太网电缆延伸到哪里，PoE+装置就可以用到哪里。
表1. PoE与PoE+标准参数对比
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业界中Cat5电缆标准的不断提高对该项技术也有所帮助，因为电缆的电阻减小能够大大增加电缆所输送的电流而不至于使电缆过热。并且，PoE+是要求用Cat5（8线）电线替代Cat3（4线）电线，因为两条四线电缆能够输送更多的电力。所以，IEEE802.3at标准能够让电源端设备（PSE）的功率提高到34.2W，用电端设备的功率提高到25.5W，电流可以高达600mA，电压可以提高到50-57V（用电端42.5-57V）。参见表1 PoE参数的对比。
这足以为现行的一般网络边际设备提供电力，但是，从网络数据电缆中汲取更多电力的开发并没有停止。已经有制造商声称可以提高到60W，甚至更高，严格来讲他们的产品已经不符合802.3at的规格要求。限定性因素并不在于供电端，而是在Cat5电线上。即使是34.4W，Cat5电线通常也需要降低温度值来避免线缆过热。
分级方式
IEEE802.3at标准所定义的用电端设备类别与IEEE802.3af标准相同，其目的是为了保证向后兼容。1型用电端设备是符合IEEE802.3af标准的设备，其最大功率需求是12.95W。供电端设备利用单层分级法（1-Event Physical Layer Classification）来为1型PD用电端设备提供电力。
2型用电端设备所需要的功率从12.95W提高到25.5W，它们必须支持以下分类方法：
1）双层分级（2-Event Physical Layer Classification），即供电端设备发射两种类别的脉冲用来探测用电设备。支持IEEE802.3at标准且所需功率大于12.95W的用电端设备会发送第四类信号给电源端设备。
2）数据链接层分级。在这种方法中，供电端设备只发射一种分类脉冲并为用电端设备提供电力，用电设备随之利用一种类似于链路层发现协议（LLDP）的数据链接层协议开始与电源端设备进行通讯。利用LLDP协议，用电设备与供电设备就可以协调电力的使用了。
请注意，IEEE802.3at标准要求用电端设备必须支持两种分级方法，而要求电源端设备只支持一种方法即可。
PoE辨识机制
IEEE802.3at标准扩展了单一基础设施的服务范围，其过程也同样很简单，因为它定义了电源端设备和用电端设备之间的一种新的通讯与辨识方法。在802.3af标准中，硬件层（层一）分类是选择性的；但在802.3at标准中，这种分类是强制性的，并且还增加了一种数据层（层二）分类方法，即链路层发现协议（LLDP）。LLDP允许电源端设备向用电设备重复发送状态信息请求，并随之对电力进行动态分配。因此，用电端设备能够更有效地使用电力，在需要时只发送最低的电力需求即可，因而能够明显节省费用。IEEE802.3at标准的这一特性尤其适用于那些必须在意电力消耗的应用，比如用蓄电池或者太阳能电池供电的远程系统。
PoE+网络
任何一个PoE+网络的建设，首先应该是它的供电端设备，因为它要为用电设备提供电力。一般来说，电源开关通过一些与IEEE802.3af/IEEE802.3at标准相容的PoE/以太网组合接口来提供电力。其特征是，举例来说，10/100M、全双向/半双向和MDI/MDI-X（介质相关接口/交叉模式介质相关接口）自动感应。这种规格可以提供经济实用的PoE+系统基础，还能够允许现有的PoE系统支持更多的用电设备以适应未来的发展。一个由PoE适切管理的开关电源允许使用高级管理方式和协议支持，包括SNMP（简单网络管理协议）安全、组播过滤、服务质量和自动报警等。
PoE+的另一个好处是，它允许在一个RJ45连接器上存在两个用电端接口，一个以模式A操作，另一个以模式B操作，只要模式B的限制是从用电端设备是否能够接受PoE这个角度来理解，PoE+就会具有更高的安装灵活性。所以，尽管PoE+能够提供很多好处，但大家所关注的焦点大多还是怎样充分利用PoE的灵活性。通常这意味着要使用能够满足用电端设备性能需求的工业增强型电源端设备，而不是满足功率需求的设备。
工业以太网的通用特征是即插即用式安装。所使用的设备可以进行加强设计，使其能够达到-50℃到95℃的操作温度范围。它们能够提供绝对的EMI/RFI（电磁干扰/射频干扰）干扰抑制和保护，并且可以进行共形封装保护，以避免潮湿、腐蚀性化学品和盐类喷溅的侵蚀。
工业PoE开关电源还必须具有带宽与管理装置，用来处理以高数据传送速率使用巨量带宽的应用。这种组播通讯必须加以有效管理，以防止不必要的数据溢满整个网络。其中最好的基础设施元件还能够把提供IGMP（因特网组管理协议）管理软件作为标准配置，这种软件的好处是能够提供一种管理这些数据流量的方法。
电力线以太网（EoP）
电力线以太网（或者叫电力线网络）是“无需铺设新线”就可以联网这一概念的另一个亮点。它利用建筑物或者设施中已经存在的动力线来创建网络，以降低安装成本。任何存在电源插座的地方都可能成为一个网络接口。市场上有各种各样的以太网开关，即含有通过总电源线传送数据所需要的以太网桥接电路的适配器。
市场上出现的较早产品是Intelogis公司开发的基于Passport参数规格的版本。用今天的性能标准来看，它的速度太慢，还不足一兆，即便是要达到这样的速率还要看电缆的状况和实际的功率使用情况。再后来出现在市场的产品是基于PowerPacket（电力包）参数规格由Intellon公司所开发的。该产品的速度要快很多，它不会受电力线电力中断的影响；在保持连接和速率方面的性能要好得多，并且不会因为电线状况而造成信号衰减。虽然用电力线来处理数据传输不太理想，但是PowerPacket使用正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）能够提供可靠的数据通信。
正交频分复用技术是电话线网络中所使用的频分复用技术（FDM）的一种变化方式。利用正交频分复用技术， 数据载波上的频率值可以分成84个独立的次级载波。把数据包同时用几个载波频率传送，速度更快，性能更可靠。如果电力使用中出现的噪声或者电涌使一个频率中断，PowerPacket芯片就能感测到，它便会把这些数据转移到另一个载波上。这种速率调节设计能够让PowerPacket在电力网络中保持以太网级的连接，并且不会丢失数据。
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该技术在重要工业应用中的可靠性和有效性如何呢？第一个问题是传输速率。200Mbps通常被认为是最高速度，虽然也有人说500Mbps，即便是这样，离千兆速率也有很大的差距。第二个问题，每一条电力线都存在大量噪声和频率依存性信号衰减问题；随着传送速率的提高，错误率也可能会提高。所以，通讯速度越快，连接就可能越不可靠。较高程度的错误侦测和一般程度的通信稳健性必须从一开始就设计到网络中。
最后一个问题是，到目前为止，市面上各种各样的EoP解决方案远没有达到现实世界工业应用中对增强型产品的要求。
展望未来
工业以太网供电的前景如何呢？在去年11月份于德国纽伦堡举行的SPS Drives 展会上，西门子工业自动化公司的Ewald Kuk先生透露了一丝端倪。他对我们说：“对工业自动化应用来说，PoE将来会越来越多地进入到终端设备和远程I/O中。这种情况现在还没有出现，是因为可以传送的电力还比较低。PoE+可以通过提供30W或更高的电力来为此提供帮助，最新的设备都有这样的功率需求。但是，很多新接入点设备的操作和大多数的I/O的操作会需要更多的电力，并且，用来驱动电机所需要的电力更是要多得多。
“我们有具有PoE功能的开关电源，也有接入点设备，但目前因为电力问题还没有带有PoE功能的远程I/O。但在未来，我们觉得帮助解决这一难题的方法之一是减少设备的能源需求。我们相信，利用电力消耗更少而效率更高的芯片等技术我们能够做到这一点。
Kuk先生接着说：“在与各种速度驱动和电机有关的地方，我们目前还不能使用PoE甚至是PoE+，因为它们的电力需求要高得多；需求已经存在，但这是一段时间以后的事；或许是在接下来的五年中。然而，在一个单轨应用中，我们确实已经做了引导性设备安装，其中使用无线电源的无线通讯能够提供100W以上的电力。这种‘Wireless Po-Air’运作良好，但问题是，当你从空中获得电力时，无论通过什么方式导入，人们都会觉得不安全，即便它确实是很安全的。他们不喜欢这种做法。通过电线传送较高的电力，他们并不担心，他们担心的是通过无线方式！我们正在进一步研究这方面的事情。”
结语
在2003年作为IEEE802.3af标准引入并且在2009年更新为IEEE802.3at标准，以太网供电对灵活、低成本、可靠的工业网络做出了重要贡献。不仅PoE和PoE+能够让大量的网络设备在没有电力的远程地点获得电力，而且PoE还将会持续地推动工业应用进行重大变革。把信号和电力混合在一条以太网线缆连接中的优势，将为向基于工业控制系统的以太网的快速转变做出贡献。
利用现代化增强型的供电端设备和用途日益广泛的用电端设备，PoE和PoE+正在为具有大型数据传送速率和需要电力灵活分布的应用提供更好的解决方案。工厂的地面安装，尤其是那些网络边际现场设备的安装，正在变得越来越简单。并且，由于限定了高压应用中的最高电压，把电流和故障保护纳入到标准中，从本质上来说，PoE和PoE+是安全的电力技术，所以与之兼容的工业开关电源也应该符合产品安全检测和认证服务提供商Underwriters Laboratories (UL)公司关于安全工作环境的额定安全低电压（Safety Extra Low Voltage，SELV）分类，这将会促成更深层的工业应用。
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