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。

  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。

  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）。

  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）。

  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。