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    咸寧PoE布線技術研究及應用

    云計算、大數據、人工智能和物聯網等領域的快速發展,帶動了數據存儲、計算和網絡流量需求的增加。技術創新驅動了IDC和云計算市場規??焖僭鲩L,因此PoE供電的發展勢頭也越來越強勁。憑借簡化用電設備的安裝與部署、節能,安全等一系列優勢,PoE供電已成為無線覆蓋、安防監控、以及智能電網等場景的新寵。

    ??1、何為PoE技術?


    ??PoE全稱為Power Over Ethernet,又被稱為基于局域網的供電系統(PoL,Power over LAN )或有源以太網( Active Ethernet),也被簡稱為以太網供電,這是利用現存標準,規范了以太網傳輸電纜在傳送數據的同時,又滿足供電的功率應用要求,并保持了與現存以太網系統和用戶的兼容性。通過這種方式,可以為IP電話、IP攝像頭、無線AP、數據采集終端等設備進行遠程集中供電,而不再需要考慮其電源系統布線的問題。


    ??隨著WLAN、VoIP、網絡視頻監控等新業務的飛速發展,大量的基于 IP 的終端出現在人們的日常生活中。這些設備通常數量眾多、位置特殊、布線復雜、設備取電困難,其實施部署不僅消耗大量人力物力,增加建網成本,而且延長了建設的時間。采用PoE供電技術,成為低風險、可靠,且具有成本效益的應用,而且可使用與數據通信中相同的數字通信電纜來完成輸電,又不影響信息的傳送和數據通信,從而提高了通信線纜的效用。

    技術分享:淺談PoE布線技術研究及應用
    ??圖 1: PoE遠程供電的演變

    ??最初的 PoE 標準為 IEEE 802.3af,由 IEEE PoE 工作小組于 2003 年推出。該標準將技術的供電功率限制在 12.95 瓦以下,當前全新的 IEEE P802.3bt 標準于2018年9月獲批,將供電設備(PSE)的最大功率提升3倍,從30 W擴展至90 W,并將受電設備(PD)的功率水平提升至71.3 W(信道長度100米)。新標準的推出,以及多樣化的應用將近一步促進PoE技術的應用。


    ??這個給我們帶來很大的啟發,如果提出更多的標準,綜合布線系統中承載的信號將會更加多元化,推進網絡化進程,將會使得綜合布線系統實至名歸。

    ??2、PoE應用線纜溫升問題


    ??在PoE供電中,電流在線對中傳輸,大部分的電能會傳送到受電設備(PD, Powered Device)中,但由于網絡布線的對絞電纜本身存在一定的電阻,在傳輸DC電流時將會產生一定的熱量,這些熱量將導致傳輸鏈路以及PD終端的溫度升高。在一些嚴酷的條件下,溫度可能會超過規定的工作溫度,線纜在長期高溫環境工作會加快線纜老化,并帶來安全隱患,線纜工作溫度的控制不容忽視。


    ??圖2:成束電纜溫升模型


    ??電纜溫升的測試方法:取100米數據線樣品,電纜需要環繞和捆扎,盡量使電纜之間沒有空隙,可在密閉導管道條件下以獲取最壞情況下的電纜溫升情況。測試中可取鏈路中不同監測點的最大值作為評估溫升的嚴重程度的依據(溫升最大值一般位于成束電纜的幾何中心,如圖2)。


    ??圖 3:電纜溫升測試環境

    ??需要說明的是,不同廠家的線纜產品,由于選材及工藝控制的差別,其溫升效應與標準的理論模型會稍有差異,如我們針對SHIP?品牌的Cat 5e/Cat 6/Cat 6A分別進行測試(測試環境如圖3)。


    ??圖4:TIA標準溫升與SHIP?電纜溫升比較

    ??圖5:不同線纜的溫升情況

    ??測試結果表明:

    ??SHIP ? 品牌的電纜溫升效應相較于TIA TSB 184-A:2017標準列出的數據偏小,以Cat 6A非屏蔽網線管道安裝為例,SHIP  ?   品牌網線溫升測試數據與TIA標準數據的對比(如圖4所示),從數據可以看出,SHIP?網線在綁扎91根的情況下,四線對同時供電1000mA電流,其溫升低于15℃,低于標準要求的17.93℃;


    ??高等級的線纜,由于具有較粗銅導體,電阻值更小,可以有效減小線纜溫升(如圖5所示)每線對1000mA電流在管道安裝場景下,不同等級非屏蔽電纜的溫升情況,從數據可以看出,Cat 5e線纜在PoE應用中有較大的風險,而Cat 6A明顯優于Cat 5e與Cat 6。


    ??在PoE應用中,線纜的溫升成為必須考慮的主題,一舟股份積極進行線纜溫升的研究與試驗,與行業設備與布線廠家共同完成了《以太網供電(PoE)技術與應用白皮書》編寫,針對PoE的應用,我們做了大量的測試實驗,基于大量實驗數據,我們建議:PoE供電必須使用無氧銅材質的網線,即標準網線。同時,PoE供電技術對線材的要求較高,為了有效避免風險,盡量采用Cat 6A及以上等級的線纜進行PoE應用。


    ??SHIP一舟提供完整創新銅產品系列,以滿足數據和電信應用的最苛刻行業要求。系統專為支持新興技術而設計,包括網絡電話和千兆位以太網,并超越最新行業標準以保證網絡可靠性。銅插座模塊、跳線、配線架、打線系統、線纜組件和預端接解決方案,通過確??煽啃院蜑榻窈缶W絡發展提供基礎,從而提供最大價值。


    ??一舟6A 類布線系統支持新興技術,包括 IP 語音、HD 視頻、以太網供電 (PoE) 和桌面虛擬化。 此系統擁有創新的 MaTriX 技術(專利申請中)和先進的連接器 補償技術,以產生行業領先的通道性能。

    ??3、PoE布線系統選用與安裝注意事項


    ??PoE的終端設備(PD)目前有IP電話、網絡攝像機、無線WiFiAP及掌上電腦(PDA)或移動電話充電器等,其中以網絡攝像機和WiFi使用的AP為主。這些終端設備一般安裝在走道、 房間、公共區域、室外立桿等處,并用纜線(雙絞線)敷設到機房(數據中心、建筑物主機房、樓層弱電間等),匯入 PoE交換機。


    ??在PoE纜線敷設中,應重點考慮對散熱的影響,特別是在綁扎工藝下和美觀的平衡考慮。對于PoE布線系統選用與安裝,如下幾方面可綜合考慮,減少溫升:


    ??PoE布線系統選用與安裝


    ?? 線纜的選擇方面,盡量采用高等級的線纜,減少熱量的產生(如Cat 6A優于Cat 5e和Cat 6);

    ?? ? 屏蔽線纜溫升控制比非屏蔽線纜好;
    ?? ?   現場安裝,盡量以散放的方式布放,如果需要綁扎,應盡量減小綁扎數量,并適當增加線束間距,獲取良好的散熱效果,在全封閉線槽中應更加重視;
    ?? ?   橋架內散熱情況與線纜敷設高度有直接關系,盡量減少線纜高度有助于散熱;
    ?? ?   采用開放式橋架比封閉的管槽散熱效果好,金屬線槽上的散熱孔有助于散熱;
    ?? ?   PVC,PC/ABS等材質的線槽的散熱效果要差于金屬線槽,故在考慮PoE應用時,也需要考慮線槽材質與溫升的關系;
    ?? ?   機房、機柜內的PoE雙絞線應確保每個彎角處的線纜彎曲半徑符合規定(即彎曲半徑不小于線纜直徑的4倍)

    ??4、PoE技術未來發展趨勢


    ??過去十年間,以太網供電 (PoE)憑借簡化布線、節省人工成本、安全方便以及便于遠程管理等優勢已成為一項重要的供電策略?;诖思夹g,網絡管理員、安裝人員和集成商能夠使用結構化布線為許多網絡設備提供電力和數據。


    ??現如今,PoE技術已經被廣泛運用于安防監控等行業中,以PoE技術為依托的PoE交換機更是受到熱捧,相信在不久的將來PoE技術會得到更大的發展和突破。


    ??同時,PoE技術由于其易安裝、易管理、簡便性、安全性、穩定性、可擴展性和利舊原則,在家庭應用、無線建網、安全防護、建筑物管理、RFID等領域,都具有巨大的應用前景。


    ??PoE技術未來技術發展趨勢:供電功率越大,支持的終端設備就越多。


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