以太网供电(PoE):资料文件

企业内部IP连接的网络设备激增,不仅推动提高数据速率,还要增加功率。因此,为以太网供电(PoE)敞开了大门。

PoE允许连接设备通过单根以太网铜缆共享数据和电源连接,从而精简基础设施并简化操作。尽管自1999年以来PoE一直是企业网络的一部分,但近年来,随着高功率PoE设备的发展,其功能和重要性实现了巨大飞跃。这些设备包括很多常见企业固定装置,例如桌面电话、安全摄像头、视频监视器和 Wi-Fi或室内无线服务无线接入点等。

借助当今先进的PoE技术和设备,企业网络不再需要为连接的每一台设备单独运行ac(交流)电源。而这仅仅只是开始。PoE的优点还包括设计更周全的电气安全特性、更完善的设备管理以及更低的安装和维护成本。

无论Wi-Fi接入点、安全摄像头、LED照明、IP电话、RFID安防系统还是建筑管理系统,PoE设备范围不断扩大,意味着企业可以趁此良机利用远程电源,使用现有综合布线更有效地控制基础设施相关费用。立即了解详情。

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通过双绞线布线为电信设备供电,早在电话诞生时就开始采用这种做法。
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PoE是什么,怎么工作?

PoE1是一种使用标准以太网综合布线(3类及更高版本)将电力和数据安全地传输到远程设备的系统。PoE的工作原理是将主电源转换为低压电源,然后通过综合布线将电力输送到支持PoE的设备。该系统旨在防止数据和电源信号相互干扰。通过每对导线输送公共电压,借助数据导体输送电力。由于双绞线以太网使用差分信令,因此不会干扰数据传输。因此,PoE能够在不中断数据信号的情况下传输电源和数据信号。

在消除信号干扰的同时,功耗是不可避免的。例如,符合PoE 802.3af-2003标准的系统在综合布线中引入了15.4瓦的电源,但预计通电设备只能接收12.95瓦。好消息是,随着PoE连接设备的发展,支持这些设备所需的行业标准也在不断演进。有关详细信息,请参阅第4.1章。

通过使用通信综合布线提供远程电源,PoE能够为各种设备提供具有成本效益的电源。此外,还可以享受一些其他优势:

  • 电缆和连接器尺寸更小(相对于交流线路电源),因而密度更高
  • 持续监控电路故障及其他操作条件
  • 低压综合布线可作为ITC网络的一部分进行安装,以便增强安装安全性及降低安装成本
  • 改进设备控制和操作,加强设施管理
  • 实现电力输送与通信协同作用,为智能基础设施提供支持
  • UPS备份,实现稳健可靠的运行

PoE应用、市场和趋势

技术研究和咨询公司The Building Services Research and Information Association (BSRIA)称,“到2023年,预计全球PoE出货量将按约11-13%的复合年增长率(CAGR)增长,此后每年将售出超过1.8亿端口。”2

PoE的演进:标准、类型和类别

PoE技术演进反映了它所支持设备的演变过程—前身是标准供电设备(如电话),2003年推出首项PoE标准,而后通过结构化综合布线提供至少瓦功率的最新IEEE 802.3bt标准471。很多连接设备的推出时间早于标准出台时间,这种情况并不罕见。

表 2:PoE运营特性(按标准、类型和类别)

Table 2: Operational characteristics of PoE by standard, type and class

PoE综合布线设计和部署

在过去十年间,PoE一直被视为关键供电策略,让网络管理人员、安装人员和集成商能够使用综合布线同时为许多网络设备提供电力和数据。如果通过一根电缆运行低压电源和数据,这样虽然可以显著简化PoE网络部署和管理,但规划和设计PoE网络实现成本、性能和可管理性的最佳平衡可能非常棘手。工程师必须考虑几个关键变量。影响PoE网络的高效设计和运行的关键因素包括:

  • 通道拓扑:电缆通路基础设施
  • 管理热负荷:电缆捆扎、间距和长度
  • 电缆、网线和连接器选择

综合布线和连接器

监控结构化综合布线的PoE分布

正如我们所见,TIA、ISO/IEC和CENELEC综合布线标准根据环境和电缆类别确定推荐电缆束尺寸。ISO/IEC18598(AIM 标准)附录1规定需要记录线束尺寸和线束中每根电缆的功率水平。

测试未来发展

结论

最近推出了Wi-Fi 6、5G、共享频谱等一系列新连接选项,促进增加融合物联网和OT边缘设备部署量,例如IP安全摄像头、LED照明和4K/高清数字标牌。其他边缘设备包括销售点装置以及智能建筑管理系统和传感器,例如门禁(智能锁)、定位服务、火灾检测和疏散。与此同时,支持5G的智能家居系统也开始在市场上获得广泛关注。鉴于以太网供电(PoE)的效率、多功能性和安全性十分卓越,因而成为给互联边缘设备、无线接入点及其他一些设备供电的首选技术。

最新802.3bt以太网供电标准(也称为四对PoE或简称4PPoE)规定支持全90瓦功率,可通过6A类综合布线实现。尽管原有的无线接入点(AP)的功耗往往最低,但某些新AP需要更高功率来驱动各种无线电设备,为通过其USB端口连接的设备供电。未来几年,预计支持PoE的边缘设备(例如HD/4K数字标牌;全方向旋转及变焦(PTZ)摄像头;智能LED照明)数量将继续增加。

对于正常运行时间至关重要的融合边缘设备而言,PoE也可能会被视为稳定备用电源,重要意义与日俱增。例如,高清摄像头可以将数据馈送到多个应用,例如安全系统、人数统计、机器学习(ML)分析和占用率传感器。通过融合并集中网络交换机电源和数据与专用电源电路,PoE可简化及自动完成故障排除和管理。

然而,即使网络基础设施经过简化,设计在性能、成本效益、可靠性和可扩展性方面实现最佳平衡的PoE网络也绝非易事。

在前面的几章中,我们概括介绍了一些关键概念和注意事项,当您设计、改进PoE系统及将其集成到更广阔的企业网络时,这些概念和注意事项可能会有所帮助。不可否认的是,我们提供的是概括性说明。希望您能够充分利用介绍其他资产的链接,深入了解具体问题。

一如既往,您绝不是孤军奋战;康普随时准备为您提供指导和建议,帮助您规划后续工作并做好工作准备。

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