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网络敷设 PoE技术及供电要点整理

浏览次数:35652     时间:2016-08-03
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在当今信息化的时代,无论是企业还是公共服务,互联网仿佛就像水电煤气一样,成为了现代社会标配的设施,渗透进我们生活中的方方面面,然而网络系统的运作高度依赖电力,这注定了网络设备、线路的敷设必须和电力网络相辅相成。

例如当网络管理员要对一个已有的网络结构进行扩展的时候(增加监控网络、无线AP、网络电话等),管理员会碰到一个很大的难题,那就是在有线网络扩展的时候,电力网也需要进行相应的扩展。随着接入终端的增加,需要在原有网络中增加路由等网关设备,但又不方便对电力网络进行改动时,PoE供电技术就很好地为这些网络设备解决供电问题。

所谓的PoE(以太网供电Power over Ethernet)就是利用现有网络布线基础设施进行直流供电的技术,早在上世纪便以诞生。自1999年,国际电子工业协会参与研究PoE技术并分别在2003年、2009年推出IEEE802.3af、IEEE802.3at两个国际标准以来,PoE技术被更广泛的应用于无线AP的接入与供电当中。

其避免在用户工作区设置独立的电源、数据缆线基础设施及昂贵的交流电(AC)插座或电源供应器,消除了在每一台IP网络终端设备上都安装单独的电源设备的问题,使得不必在使用现场为设备部署单独的电源系统,能够极大地减少部署终端设备的布线和管理成本,扩展了以太网本已非常强大的功能。

PoE的系统构成

一个完整的PoE系统包括供电端设备(PSE, Power Sourcing Equipment)和受电端设备(PD, Power Device)两部分。PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备,同时也是整个PoE以太网供电过程的管理者,而PD设备是接受供电的PSE负载,即PoE以太网供电系统的客户端设备。

1)供电设备(PSE):可提供有适应组成End-span 和Mid-span 两类供电系统的两种PSE 设备;供电系统工作模式系统可工作在End-span 供电模式下或Mid-span 供电模式下,根据PD 设备所需功率情况可为一个或多个PD 设备同时供电;设置有用于实现对于PD 设备建立稳定供电的检测机构,以对于PD 设备的状态和供电要求作实时监控的能力;可提供供电系统所需要的电功率,最高可达15.4~18W,包括规范的电压(44~57V)和电流范围(10~550mA)及供电质量,如直流电的纹波、稳定性和准确性等。

IEEE 802.3af 标准供电系统建立供电各阶段的状态参数

2)用电设备(PD):可适应组成End-span 和Mid-span 两类供电系统;可接受PSE设备的检测以提供其PD 设备的相关性能参数和供电功率范围从3.84W 到12.95W 的五个等级功率请求;提供PD 设备的实时工作状态,包括正常接受供电、停止工作或离线状态等。

IEEE 802.3af 标准按PD 设备的分级电流确定的设备电源分类级

PoE以太网供电的两种供电方法

PoE标准为使用以太网的传输电缆输送直流电到PoE兼容的设备定义了两种方法:一种称作“中间跨接法”( Mid -Span ),使用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电。另一种方法是“末端跨接法”(End-Span),是在传输数据所用的芯线上同时传输直流电,其输电采用与以太网数据信号不同的频率。

Mid-span PSE是一个专门的电源管理设备,通常和交换机放在一起。它对应每个端口有两个RJ45插孔,一个用短线连接至交换机,另一个连接远端设备。可以预见,End-Span会迅速得到推广,这是由于以太网数据与输电采用公用线对,因而省去了需要设置独立输电的专用线,这对于仅有8芯的电缆和相配套的标准RJ-45插座意义特别重大。

PoE供电距离

PoE供电距离是由数据信号的传输距离决定的。单纯的电力是可以传输很远的,只要电路可通。但是数据信号的传输距离是由网线决定的,为满足1000M带宽等相关的技术指标,避免带来速度下降等问题,普通的5类线数据信号传输距离大概是100米左右。工程上为保证施工质量,一般取80-90米。

PoE供电网线的要求

PoE IEEE 802.3af标准要求PSE输出端口的输出功率为15.4W或者15.5W, 传输100米后的PD设备接受功率必须不小于12.95W,按照802.3af典型电流值为350ma计算,100米网线的电阻必须为(15.4-12.95W)/350ma = 7欧姆或者(15.5-12.95)/350ma = 7.29欧姆。

而标准网线是天然就满足这个要求的,IEEE 802.3af PoE供电标准本身就是以标准网线测定的,而会产生PoE供电网线要求这个问题,是因为很多厂商为了降低成本,不是严格按照标准网线的要求来生产的。市面的非标准网线材质主要有铜包钢、铜包铝、铜包铁等,这些网线的阻值大,都不适合PoE供电。PoE供电必须使用无氧铜材质的网线,即标准网线。

结语:随着现今物联网发展趋势下,注定越来越多的设备接入网络进行信息交互,这也是智慧城市发展的基础。受安装环境的制约,无法保证每一个网络终端位置都配有电源,或者提供足够的电力。如果物联网中的工业现场的传感器、控制器还有智能终端执行机构现代办公设备也能由以太网直接供电的话,那么整个布线、电源、人工等成本有可能会下降很多,提高设备安装的灵活性,让物联网设计师突破原有的限制,在物联网的未来发展中起到非常重要的作用。

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