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鹹甯PoE布線技術研究及應用

雲計算、大(dà)數據、人工(gōng)智能和物(wù)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和雲計算市場規模快速增長,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(yī)系列優勢,PoE供電已成爲無線覆蓋、安防監控、以及智能電網等場景的新寵。

  1、何爲PoE技術?


  PoE全稱爲Power Over Ethernet,又(yòu)被稱爲基于局域網的供電系統(PoL,Power over LAN )或有源以太網( Active Ethernet),也被簡稱爲以太網供電,這是利用現存标準,規範了以太網傳輸電纜在傳送數據的同時,又(yòu)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,可以爲IP電話(huà)、IP攝像頭、無線AP、數據采集終端等設備進行遠程集中(zhōng)供電,而不再需要考慮其電源系統布線的問題。


  随着WLAN、VoIP、網絡視頻(pín)監控等新業務的飛速發展,大(dà)量的基于 IP 的終端出現在人們的日常生(shēng)活中(zhōng)。這些設備通常數量衆多、位置特殊、布線複雜(zá)、設備取電困難,其實施部署不僅消耗大(dà)量人力物(wù)力,增加建網成本,而且延長了建設的時間。采用PoE供電技術,成爲低風險、可靠,且具有成本效益的應用,而且可使用與數據通信中(zhōng)相同的數字通信電纜來完成輸電,又(yòu)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(fēn)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 标準爲 IEEE 802.3af,由 IEEE PoE 工(gōng)作小(xiǎo)組于 2003 年推出。該标準将技術的供電功率限制在 12.95 瓦以下(xià),當前全新的 IEEE P802.3bt 标準于2018年9月獲批,将供電設備(PSE)的最大(dà)功率提升3倍,從30 W擴展至90 W,并将受電設備(PD)的功率水平提升至71.3 W(信道長度100米)。新标準的推出,以及多樣化的應用将近一(yī)步促進PoE技術的應用。


  這個給我(wǒ)們帶來很大(dà)的啓發,如果提出更多的标準,綜合布線系統中(zhōng)承載的信号将會更加多元化,推進網絡化進程,将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(zhōng),電流在線對中(zhōng)傳輸,大(dà)部分(fēn)的電能會傳送到受電設備(PD, Powered Device)中(zhōng),但由于網絡布線的對絞電纜本身存在一(yī)定的電阻,在傳輸DC電流時将會産生(shēng)一(yī)定的熱量,這些熱量将導緻傳輸鏈路以及PD終端的溫度升高。在一(yī)些嚴酷的條件下(xià),溫度可能會超過規定的工(gōng)作溫度,線纜在長期高溫環境工(gōng)作會加快線纜老化,并帶來安全隐患,線纜工(gōng)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,電纜需要環繞和捆紮,盡量使電纜之間沒有空隙,可在密閉導管道條件下(xià)以獲取最壞情況下(xià)的電纜溫升情況。測試中(zhōng)可取鏈路中(zhōng)不同監測點的最大(dà)值作爲評估溫升的嚴重程度的依據(溫升最大(dà)值一(yī)般位于成束電纜的幾何中(zhōng)心,如圖2)。


  圖 3:電纜溫升測試環境

  需要說明的是,不同廠家的線纜産品,由于選材及工(gōng)藝控制的差别,其溫升效應與标準的理論模型會稍有差異,如我(wǒ)們針對SHIP?品牌的Cat 5e/Cat 6/Cat 6A分(fēn)别進行測試(測試環境如圖3)。


  圖4:TIA标準溫升與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标準列出的數據偏小(xiǎo),以Cat 6A非屏蔽網線管道安裝爲例,SHIP  ®   品牌網線溫升測試數據與TIA标準數據的對比(如圖4所示),從數據可以看出,SHIP?網線在綁紮91根的情況下(xià),四線對同時供電1000mA電流,其溫升低于15℃,低于标準要求的17.93℃;


  高等級的線纜,由于具有較粗銅導體(tǐ),電阻值更小(xiǎo),可以有效減小(xiǎo)線纜溫升(如圖5所示)每線對1000mA電流在管道安裝場景下(xià),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(zhōng)有較大(dà)的風險,而Cat 6A明顯優于Cat 5e與Cat 6。


  在PoE應用中(zhōng),線纜的溫升成爲必須考慮的主題,一(yī)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(bái)皮書(shū)》編寫,針對PoE的應用,我(wǒ)們做了大(dà)量的測試實驗,基于大(dà)量實驗數據,我(wǒ)們建議:PoE供電必須使用無氧銅材質的網線,即标準網線。同時,PoE供電技術對線材的要求較高,爲了有效避免風險,盡量采用Cat 6A及以上等級的線纜進行PoE應用。


  SHIP一(yī)舟提供完整創新銅産品系列,以滿足數據和電信應用的最苛刻行業要求。系統專爲支持新興技術而設計,包括網絡電話(huà)和千兆位以太網,并超越最新行業标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,通過确保可靠性和爲今後網絡發展提供基礎,從而提供最大(dà)價值。


  一(yī)舟6A 類布線系統支持新興技術,包括 IP 語音、HD 視頻(pín)、以太網供電 (PoE) 和桌面虛拟化。 此系統擁有創新的 MaTriX 技術(專利申請中(zhōng))和先進的連接器 補償技術,以産生(shēng)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(huà)、網絡攝像機、無線WiFiAP及掌上電腦(PDA)或移動電話(huà)充電器等,其中(zhōng)以網絡攝像機和WiFi使用的AP爲主。這些終端設備一(yī)般安裝在走道、 房間、公共區域、室外(wài)立杆等處,并用纜線(雙絞線)敷設到機房(數據中(zhōng)心、建築物(wù)主機房、樓層弱電間等),彙入 PoE交換機。


  在PoE纜線敷設中(zhōng),應重點考慮對散熱的影響,特别是在綁紮工(gōng)藝下(xià)和美觀的平衡考慮。對于PoE布線系統選用與安裝,如下(xià)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,減少熱量的産生(shēng)(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(fàng)的方式布放(fàng),如果需要綁紮,應盡量減小(xiǎo)綁紮數量,并适當增加線束間距,獲取良好的散熱效果,在全封閉線槽中(zhōng)應更加重視;
   •   橋架内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(kāi)放(fàng)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、機櫃内的PoE雙絞線應确保每個彎角處的線纜彎曲半徑符合規定(即彎曲半徑不小(xiǎo)于線纜直徑的4倍)

  4、PoE技術未來發展趨勢


  過去(qù)十年間,以太網供電 (PoE)憑借簡化布線、節省人工(gōng)成本、安全方便以及便于遠程管理等優勢已成爲一(yī)項重要的供電策略。基于此技術,網絡管理員(yuán)、安裝人員(yuán)和集成商(shāng)能夠使用結構化布線爲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(zhōng),以PoE技術爲依托的PoE交換機更是受到熱捧,相信在不久的将來PoE技術會得到更大(dà)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(jiù)原則,在家庭應用、無線建網、安全防護、建築物(wù)管理、RFID等領域,都具有巨大(dà)的應用前景。


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


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