PoE基礎(chǔ)知識(shí)：你真的了解PoE嗎？

通過在同一條電纜上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和電源，PoE減少了額外布線的需要，從而節(jié)省了項(xiàng)目成本和冗余布線。如今，PoE可實(shí)現(xiàn)樓宇控制的集中化，包括電力和物聯(lián)網(wǎng)。

PoE 基礎(chǔ)知識(shí)

通過PoE，電流在供電端（PSE – 供電設(shè)備 – 交換機(jī)）進(jìn)入數(shù)據(jù)線，然后在設(shè)備端（PD – 受電設(shè)備）流出。電流顯然與數(shù)據(jù)信號(hào)是分開的，且二者互不干擾。PSE通過交換機(jī)（也稱為端跨）或中跨（如果中跨位于電纜末端以外的任何位置）向電纜供電。另一方面，PD（受電設(shè)備）也會(huì)消耗電力。

Cat 5e、Cat 6、Cat 6A 等網(wǎng)絡(luò)電纜由8根電線組成，排列為4條雙絞線。對(duì)于 10 和 100Base-T 以太網(wǎng)，其中 2 個(gè)線對(duì)用于發(fā)送信息，這些線對(duì)稱為數(shù)據(jù)對(duì)。另外 2 對(duì)未使用，稱為備用對(duì)（千兆位以太網(wǎng)使用全部四對(duì)）。由于電流在回路中流動(dòng)，因此需要兩個(gè)導(dǎo)體通過電纜傳輸電力。PoE 將每一對(duì)視為單個(gè)導(dǎo)體，并且可以使用2個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)或2個(gè)備用對(duì)來承載電流。它還可以同時(shí)使用4對(duì)。

以太網(wǎng)供電以44至57伏直流電壓（通常為 48 伏）注入電纜。電壓允許沿著電纜進(jìn)行有效的電力傳輸，同時(shí)仍然足夠低，對(duì)用戶來說是安全的。但是，它仍然可能損壞未設(shè)計(jì)為接收PoE的設(shè)備。因此，在PoE交換機(jī)或中跨能夠?yàn)镻oE設(shè)備供電之前，必須執(zhí)行簽名檢測(cè)過程。

簽名檢測(cè)使用較低的電壓來檢測(cè)IEEE兼容PD的特征簽名（25kOhm 電阻）。在端口打開PoE設(shè)備之前，PSE 和 PD 需要完成“握手過程”（檢測(cè)、分類和浪涌），以確保有效的PD連接。

PSE通過發(fā)送檢測(cè)電流信號(hào)來啟動(dòng)此過程，并根據(jù)測(cè)量的電壓計(jì)算檢測(cè)電阻。如果檢測(cè)電阻落在 23.75kΩ 至 26.25kΩ 范圍內(nèi)，則視為有效。

檢測(cè)成功后，PSE通過發(fā)送電壓信號(hào)開始分級(jí)，同時(shí)PD移除端口上的檢測(cè)電阻，呈現(xiàn)分級(jí)電阻。如果PD確定分類信號(hào)有效，PD將打開內(nèi)部LDO，在分類電阻上施加2.5V電壓。PSE測(cè)量流經(jīng)類電阻器的電流并識(shí)別PD 的類電平。

最后，在獲得有效的分類結(jié)果（意味著不存在過流或類別不匹配）后，PSE將打開端口并開始監(jiān)控浪涌電流。同時(shí)，PD進(jìn)行控制以限制浪涌電流。

即使供電后，PSE仍會(huì)繼續(xù)監(jiān)控電流。如果電量過大、發(fā)生短路、或者PD被拔出，它將關(guān)閉電源。

這意味著連接打印機(jī)、傳真機(jī)或PC等不兼容設(shè)備不會(huì)出現(xiàn)問題 - 因?yàn)檫@些設(shè)備不帶有IEEE 802.3af簽名，端口將自動(dòng)禁用電源。但是，如果在24端口網(wǎng)絡(luò)刀片上使用集成PoE，并且許多端口支持非供電設(shè)備，則使用中跨可能更為謹(jǐn)慎，并且僅將供電端口連接到需要它的設(shè)備。這將降低總體安裝成本。

PoE 標(biāo)準(zhǔn)概述

IEEE802.3af 和 802.3at 均通過以太網(wǎng)電纜的四對(duì)雙絞線中的兩對(duì)供電。后者向后兼容802.3af。

隨后，開發(fā)了一些非標(biāo)準(zhǔn)解決方案。HD Base-T 聯(lián)盟于2010年推出了HD Base-T 供電 (“PoH”)。它可提供視頻、音頻、控制、1000Mbps以太網(wǎng)和高達(dá)HD Base-T 4K的供電。

各種 PoE 系統(tǒng)類別范圍為 1 至 8。類型 1 和 2（IEEE 803.2af 和 IEEE 803.2at）包括 1 類至 4 類。類型 3 (IEEE 802.3bt) 包括最高 40W 的Class5 和最高 51W 的Class6 。類型 4（也稱為 IEEE 802.3bt）包括 PD 處高達(dá) 62W 的Class7 和高達(dá) 73W 的Class8 。請(qǐng)注意，PSE 和 PD 的功率級(jí)別不同。因散熱而造成的一些功率損耗已列入預(yù)算。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO) 和電信行業(yè)協(xié)會(huì) (TIA) 正在努力更新標(biāo)準(zhǔn)，以支持與IEEE 802.3bt一致的4線對(duì)PoE，以及各自的技術(shù)服務(wù)公告、TSB-184-A 和 ISO 的技術(shù)報(bào)告 – ISO/IEC TR 29125。這些為4對(duì) 802.3bt PoE 傳輸以及其他應(yīng)用提供了布線指南。

這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)提供了有關(guān)安裝條件的信息、不同分類的 4 對(duì)以太網(wǎng)電纜的電纜束尺寸指南以及電纜允許的最大功率。他們還描述了幫助管理電纜束內(nèi)溫升的方法。

2015年，UL進(jìn)行了一項(xiàng)研究，旨在研究較高電流水平對(duì)通信電纜的影響以及使用此類電纜的安全性。一項(xiàng)重要的觀察結(jié)果是，即使電流的微小增加也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量溫度顯著增加。另一個(gè)觀察結(jié)果是，電纜結(jié)構(gòu)的變化對(duì)測(cè)量溫度有很大影響。

此后，UL推出了有限功率 (LP) 認(rèn)證，以表明電纜已經(jīng)過評(píng)估，可以在推薦的安裝條件下傳輸標(biāo)記的電流，而不影響電纜的溫度額定值。該標(biāo)記僅供參考，并且是可選的。LP電纜標(biāo)記只是表明該電纜已經(jīng)過UL評(píng)估，可以在不超過電纜溫度等級(jí)的情況下承載標(biāo)記的電流。

關(guān)于PoE的誤解

PoE存在兼容性問題——在PoE的早期，采用了許多自制的專有方案通過網(wǎng)絡(luò)電纜獲取電力。然而，隨著PoE的普及，IEEE 803.3af標(biāo)準(zhǔn)已得到普遍采用，這意味著所有現(xiàn)代PoE設(shè)備之間的兼容性得到保證。

PoE需要電氣知識(shí) -IEEE 802.3af PoE旨在確保常規(guī)以太網(wǎng)在任何配置下都能可靠運(yùn)行。用戶所要做的就是正常連接網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備將負(fù)責(zé)電力傳輸。

PoE需要特殊布線 -完全不需要，相同的布線 - Cat 5e、Cat 6 和 Cat 6A 等 - 以及“RJ45”型連接器可用于常規(guī)局域網(wǎng)和支持 PoE 的局域網(wǎng)。

PoE 被強(qiáng)制引入設(shè)備 -這種誤解非常普遍，但是，根據(jù)上述“握手”過程，PSE 將僅提供 PD 所需的電量。如果 PD 由于任何原因停止工作，PSE 將關(guān)閉電源。重要的是要記住，制造商引用的額定功率是上限。

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