光电混合缆: 资料文件
为蜂窝网络部署高清摄像头、Wi-Fi 热点或者小型蜂窝基站,成为公司面临的主要难题,这已经屡见不鲜。
对连接性和移动性的需求促成了创新解决方案的开发。随着物联网(IoT)渗入日常生活的每一个角落,IT 和运营技术(OT)管理人员仍然面临着许多的挑战。蜂窝、安全以及Wi-Fi网络是技术领域的几个例子,它们需要进一步改善,以扩大覆盖范围,同时使用以太网供电(PoE)设备创建高效率的连接。由于这一原因,简化这些设备的安装并优化其性能,是网络运营商们面临的主要挑战之一。
另一个常见的问题是在超过结构化综合布线网络定义的100米距离以外给PoE设备供电。为了应对这一挑战,一个很好的选择是部署一个由包含铜线和光纤芯的混合电缆组成的系统,向PoE扩展器设备传输电力和信号,从而将网络覆盖范围扩展到室内或室外,最远可达3公里。因此,所谓的“光电混合缆”已成为世界各地企业和校园网络部署的一项关键技术。
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最初的网络连接始于19世纪的电话。这本质上是点对点连接。为了与多个地点沟通,人们需要多部电话。电话交换机允许重新配置,或配线到不同的远端地点。
话务台在客户位置有电池,但电池很快就成为一个令人头痛的维护问题。解决方案出现在20世纪30年代,当时由中央交换中心提供的电源消除了对电池的需求。
计算机网络在20世纪70年代随着IBM的点对点或干线连接而进入企业。AT&T又开发了StarLAN-1,用于解决通过结构化综合布线的连接问题(因为在“LAN”(局域网)中使用了“星形”拓扑结构而得名),它提供的速度仅为“1”Mbps。这后来被发展为StarLAN-10,但10Base-T反而成为标准平台,因为它使用“基”带传输,而不是宽带,并提供10Mbps的速度,所以被命名为10Base-T。“T”表示双绞线(当时为3类)。
桌面到桌面的网络电话(VoIP)应用程序在20世纪90年代初开发,但没有良好的QoS(服务质量,在这里指的是语音流量的优先级),而且桌面需要本地电源(与POTS--“普通老式电话服务”的中央电源相比)。
1999年,当VoIP手机通过局域网供电时,PoE最初以一种专有格式出现。PoE标准于2003年首次发布,手机、相机和接入点都利用了这一新发展。随后对该标准进行了修订,以适应更高的功率水平和更多能够使用PoE供电的设备。
反过来,需要简化PoE部署,因为不需要熟练的电工技师,安装时寻求单线部署,并通过避免使用线槽来降低成本。
这段简短的历史为今天的光电混合缆创造了条件。现代企业网络(楼内和校园)通常由铜缆和光纤混合布线组成:
铜当然具有一些众所周知的优势:
- 适合当前水平布线的标准(支持100米)。
- 可处理全距离高达10Gbps的数据率
- 提供802.3bt功率等级(PoE++)。
- 终端设备和交换机有低成本的铜缆连接端口
然而,长期以来,由于光纤在主干网中占主导地位:
- 主干网需要更高的带宽(10Gbps或更高)。
- 大型建筑和校园主干网需要更远的距离
光纤传输光信号,但铜的电信号使它在同一电缆上提供数据和电源时具有优势。
随着以太网在网络世界的极大成功,PoE已成为向连接设备提供远程电源的首选技术。
为了确保PoE性能的一致性,2003年电气和电子工程师学会(IEEE)设定了15.4瓦的电源供电标准。今天,随着企业对PoE技术提出更多要求,创建新标准(IEEE 802.3bt1)的工作已经完成,该标准可从电源提供高达90瓦的能量。该标准也称为4对PoE(或简称为“4PPoE”),可对更广泛系列的连接设备实现远程供电。它还增加了电缆发热的影响,因为功率从分束的电缆中耗散出来。
Grand View Research2预测到2025年,全球PoE市场将达到37.7亿美元,4PPoE标准使网络管理员、安装人员和集成商能够支持更广泛的应用和PoE供电的设备。推动市场增长的因素包括对智能建筑自动化和控制以及对电器和其他供电设备的集中管理的需求上升。
虽然IEEE 802.3at标准--也被称为“PoE Plus”或“PoE+”--规定向支持PoE的设备提供25.5瓦的功率,但4PPoE旨在向供电设备提供至少71.3瓦的功率(假设有100米的通道)。它将在商业和工业场所实现更高效、更高功率的应用。
有关以太网供电的更多问题?查看以下资源:
1 IEEE 802.3bt-2018 - IEEE以太网标准第2修正案:以太网供电4线对的物理层和管理参数
2到2025年,以太网供电市场规模达到37.7亿美元(grandviewresearch.com)
光电混合缆综合布线系统将直流电源和基于光纤的以太网连接集成到一根电缆中,通过在同一电缆护套下包含用于数据的光纤绞线和用于铜缆的铜线,客户可以在远超过PoE标准允许的距离处安装以太网电力(PoE)设备,无需进行任何计算或设计工作。光电混合缆系统将电力传输到距离可达两英里的设备(例如Wi-Fi接入点、IP摄像头或小型蜂窝基站)。
如前所述,光电混合缆包括铜线,但这些线与双绞线铜线中的线不同。首先,它们不携带数据,只携带能量;因此,它们可以针对这样的任务进行优化。通常,它们较厚;虽然类别铜线使用23-26 AWG规格的线缆,但光电混合缆使用20 AWG至12 AWG规格的铜线(较低的AWG数量意味着直径更大线缆和更高的供电能力)。
随着更多的网络设备(如IP安全摄像头、Wi-Fi接入点、室内无线网络、楼宇管理系统和LED照明)开始使用远程供电,通过现有的介质/电缆供电以节省基础设施成本的机会继续增长。
市场正发生向IP技术的巨大转变。例如,监控摄像头正从闭路电视转向IP,越来越多的以太网连接硬件(如物联网/OT设备和Wi-Fi接入点)部署在室内和室外。
混合供电/光纤电缆解决方案通常需要大量的工程作业进行实施,并且需要电工在电缆终端进行电源端接。诸如机场、大学、企业和军事基地这类的客户正在寻找一种更简单、更具成本效益的方式来部署远程PoE设备,如IP摄像头、Wi-Fi接入点和通信小型蜂窝基站。
这些需求推动了对光电混合缆系统的需求,因为它们提供:
为IP设备提供完整的电源和数据解决方案平台
由中央电源/后备UPS提供的低压电源
一个电源可以同时为多达32台设备供电
将PoE距离延长至三公里(15瓦)
低成本安装和设置
支持无源光纤网络(PON)应用
是适用于园区环境、机场、停车场、体育场馆、小型蜂窝基站、光纤到户等的理想解决方案
光电混合缆解决方案将高性能、低延迟的光纤数据连接与铜缆低压直流电源连接相结合。这样就可以连接任意数量的供电远程设备,而不需要新的线槽。借助于光电混合缆解决方案,您的网络可以接入一个庞大且不断增长的应用生态系统,包括:
- 光纤局域网
- 紧急电话
- 高清安防摄像头
- 数字标牌
- Wi-Fi 接入点
- 小型蜂窝基站
- 或几乎所有低压直流供电设备
它被广泛用于大面积需要由单一电力和数据网络提供成本效益的情况,例如:
一般来说,如果组织有以下需求,则会考虑使用光电混合缆:
连接距离电信机房较远的大量设备
避免新建电信机房的成本
关闭/取消电信机房,以集中化电源和数据
在机场、酒店环境、游乐园或大学校园等区域管理高密度的设备
光电混合缆系统具有实际和直接的经济和运营效益,因为它减少了安装的PoE设备数量,这是由于它们的位置由性能决定,而不再是供电线路的可用性。另一方面,集中式直流48伏供电大大提高了连接设备的安全性和可用性,它可以连接到高容量的备用设施,在发生断电时仍能在一定时间内维持运行。
实际性能
光电混合缆解决方案将单模或多模光纤与电导体结合在一根混合电缆中。这就使得远程设备可以接收和发送可靠的光纤信号,同时还提供了低压直流电,为它们供电。
易于部署
软铜导线与高性能、耐弯曲的光纤相结合,使电缆柔韧且易于拉拔。尽管将两条电缆合并为一条电缆,但供电系统应该很容易安装在需要线槽的标准线槽中。
简单、低成本的安装
用作低压SELV/NEC 2级电路的一部分,光电混合缆解决方案简化了电气设计。安装后将无需设置单独的配电电路,从而降低成本。它们还降低了单独的光纤和电缆的材料成本,并降低了线槽成本,因为该解决方案可以在安装类别电缆的任意位置安装。
由于这些设备有限的频率处理能力延迟了通信小型蜂窝基站的广泛引入,企业/大学/机场市场是康普光电混合缆系统最早的客户。这些机构需要在偏僻地点部署数以千计的IP摄像头和Wi-Fi接入点,但又不希望每个连接都得逐一进行工程设计。在任何情况下,这些定制工程解决方案都会带来可靠性问题。
在康普,当我们看到这些新设备进入市场时,我们正开发新型的光电混合缆系统,能在更长的距离内提供更高的功率和/或更快的连接,以应对未来的应用。混合电缆向所有这些远程设备提供回程和电力,并且备用电源可以位于中心地带。它为那些原先因为不可能或者过于昂贵而未能实施的企业安装所有这些设备打开了大门。
我们认为这一创新将随着时间推移不断发展,支持更长的距离、更高的带宽和更高的功率水平。康普将不断发展这一解决方案组合,以支持新的设备和应用。我们预计还会开发出光电混合缆系统的多端口版本,目前每根光缆仅支持一个连接。康普还计划支持新的802.11ac Wave 2接入点,它需要高达6.9 Gbps的连接和60瓦的设备,比如带有内置加热器的远程云台摄像机。
不同的供应商提供他们自己的光电混合缆解决方案,这些解决方案需要按照批准的行业标准进行构建,并使用相同的基本构建模块,例如:电源、综合布线、PoE扩展器和表面安装盒。以下描述和图片是康普自己的解决方案,但它们可以作为整个市场所使用的技术的有用说明。
直流供电
- 1个机架单元高度,19英寸或26英寸标准机架安装
- 每个机箱最多可以有四(4)个配电模块,每个模块有八(8)个直流输出通道
- 每个输出端能够提供100瓦的直流电源Slimline Power System整流机箱
- 1个机架单元高度,19英寸或26英寸标准机架安装
- 每个机箱最多可以有三(3)个整流器模块,每个模块可提供高达1,600瓦的直流电功率
混合光纤/铜缆综合布线
混合铜缆和光纤合二为一,简化了安装,节省了材料、人力成本、空间和时间。
- 12-AWG、16-AWG和20-AWG导体尺寸选项
- 从一根到12根光纤,G657 A2单模或OM3和OM4多模
- 户外级聚乙烯(PE),室内/室外低烟零卤素(LSZH/riser)和天花板隔层电缆选件
- 扁平型电缆不需要特殊的电缆接入工具,使用常见的扁平电缆安装硬件即可
PoE扩展器
- DC/DC转换电子设备
- 通过将接收到的电压转换为PoE输出的正确直流电压水平(48 VDC),简化电气工程计算
- 与SELV和NEC 2类兼容
- IP68密封——机柜设计用于户外安装,防止潮湿和环境影响
- 安放电子设备、电源终端、光纤管理、电缆终端等设备
- 隐蔽式安装
- 60W双端口型号可通过一根混合缆连接两个PoE或PoE+设备
- 60瓦单端口型号支持802.3bt,6级功率级别;它可以配备SPF+收发器,并通过铜缆端口提供5 Gbps以太网
表面安装盒
- 支持结构化综合布线标签和管理
- 保护光电混合缆和连接
- 提供了一个清洁的端点来端接新的室内天花板隔层光电混合缆
- 支持多千兆Wi-Fi接入点
- 同时支持新旧光电混合缆
康普的光电混合缆系统采用了两项创新技术。一种是新型的混合电缆,它将电力(铜)和数据连接(光纤)结合在一个电缆外壳中。另一种是使用一种与该电缆一起使用的小型设备,称为PoE扩展器。
混合供电/光纤电缆在市场上已经出现了几年,但是它们笨重、端接费用高,而且需要专家参与部署。康普的光电混合缆系统使用类似FTTH分支电缆的电缆,普通网络技术人员30秒内无需专用工具即可访问。
PoE扩展器解决了其它部署问题。康普工程师在电路领域引入了新发明——便宜而且高效的DC-DC电气转换,自动消除系统中的电压降。光电混合缆系统自动管理电压降,无需电气计算。这一系统创新降低了电缆成本,加快了部署速度,电子元件创新则消除了客户的设计难题。
康普的光电混合缆系统无需为每个连接设备进行复杂的定制工程,也不需要费用高昂的电工在设备处端接电缆。它在SELV和NEC 2级限制下运行,大大降低部署远程摄像头、接入点、小型蜂窝基站和其它设备的成本。雇佣电工在数以百计需要远程设备、位置偏僻的地方安装交流电源插座和交/直流转换器是非常昂贵的,而光电混合缆系统自动提供所需的直流电源,不需要转换器设备。光电混合缆系统还采用光纤到铜缆介质转换,因此加快了设计工作,使整体解决方案更为可靠。
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