PoE布线技术研究及应用旋耕刀

05-29

云计算、大数据、人工智能和物联网等领域的快速发展，带动了数据存储、计算和网络流量需求的增加。技术创新驱动了IDC和云计算市场规模快速增长，因此PoE供电的发展势头也越来越强劲。凭借简化用电设备的安装与部署、节能，安全等一系列优势，PoE供电已成为无线覆盖、安防监控、以及智能电网等场景的新宠。

何为PoE技术？

PoE全称为Power Over Ethernet，又被称为基于局域网的供电系统(PoL,Power over LAN )或有源以太网( Active Ethernet)，也被简称为以太网供电，这是利用现存标准，规范了以太网传输电缆在传送数据的同时，又满足供电的功率应用要求，并保持了与现存以太网系统和用户的兼容性。通过这种方式，可以为IP电话、IP摄像头、无线AP、数据采集终端等设备进行远程集中供电，而不再需要考虑其电源系统布线的问题。

随着WLAN、VoIP、网络视频监控等新业务的飞速发展，大量的基于 IP 的终端出现在人们的日常生活中。这些设备通常数量众多、位置特殊、布线复杂、设备取电困难，其实施部署不仅消耗大量人力物力，增加建网成本，而且延长了建设的时间。采用PoE供电技术，成为低风险、可靠，且具有成本效益的应用，而且可使用与数据通信中相同的数字通信电缆来完成输电，又不影响信息的传送和数据通信，从而提高了通信线缆的效用。

PoE远程供电的演变

最初的 PoE 标准为 IEEE 802.3af，由 IEEE PoE 工作小组于 2003 年推出。该标准将技术的供电功率限制在 12.95 瓦以下，当前全新的 IEEE P802.3bt 标准于2018年9月获批，将供电设备(PSE)的最大功率提升3倍，从30 W扩展至90 W，并将受电设备(PD)的功率水平提升至71.3 W（信道长度100米）。新标准的推出，以及多样化的应用将近一步促进PoE技术的应用。

这个给我们带来很大的启发，如果提出更多的标准，综合布线系统中承载的信号将会更加多元化，推进网络化进程，将会使得综合布线系统实至名归。

PoE应用线缆温升问题

在PoE供电中，电流在线对中传输，大部分的电能会传送到受电设备（PD, Powered Device）中，但由于网络布线的对绞电缆本身存在一定的电阻，在传输DC电流时将会产生一定的热量，这些热量将导致传输链路以及PD终端的温度升高。在一些严酷的条件下，温度可能会超过规定的工作温度，线缆在长期高温环境工作会加快线缆老化，并带来安全隐患，线缆工作温度的控制不容忽视。

成束电缆温升模型

电缆温升的测试方法：取100米数据线样品，电缆需要环绕和捆扎，尽量使电缆之间没有空隙，可在密闭导管道条件下以获取最坏情况下的电缆温升情况。测试中可取链路中不同监测点的最大值作为评估温升的严重程度的依据（温升最大值一般位于成束电缆的几何中心，如图2）。

电缆温升测试环境

需要说明的是，不同厂家的线缆产品，由于选材及工艺控制的差别，其温升效应与标准的理论模型会稍有差异，如我们针对SHIP?品牌的Cat 5e/Cat 6/Cat 6A分别进行测试（测试环境如图3）。

TIA标准温升与SHIP电缆温升比较

不同线缆的温升情况

测试结果表明：

SHIP品牌的电缆温升效应相较于TIA TSB 184-A:2017标准列出的数据偏小，以Cat 6A非屏蔽网线管道安装为例，SHIP品牌网线温升测试数据与TIA标准数据的对比（如图4所示），从数据可以看出，SHIP网线在绑扎91根的情况下，四线对同时供电1000mA电流，其温升低于15℃，低于标准要求的17.93℃；

高等级的线缆，由于具有较粗铜导体，电阻值更小，可以有效减小线缆温升（如图5所示）每线对1000mA电流在管道安装场景下，不同等级非屏蔽电缆的温升情况，从数据可以看出，Cat 5e线缆在PoE应用中有较大的风险，而Cat 6A明显优于Cat 5e与Cat 6。

在PoE应用中，线缆的温升成为必须考虑的主题，一舟股份积极进行线缆温升的研究与试验，与行业设备与布线厂家共同完成了《以太网供电（PoE）技术与应用白皮书》编写，针对PoE的应用，我们做了大量的测试实验，基于大量实验数据，我们建议：PoE供电必须使用无氧铜材质的网线，即标准网线。同时，PoE供电技术对线材的要求较高，为了有效避免风险，尽量采用Cat 6A及以上等级的线缆进行PoE应用。

PoE布线系统选用与安装注意事项

PoE的终端设备（PD）目前有IP电话、网络摄像机、无线WiFiAP及掌上电脑（PDA）或移动电话充电器等，其中以网络摄像机和WiFi使用的AP为主。这些终端设备一般安装在走道、 房间、公共区域、室外立杆等处，并用缆线（双绞线）敷设到机房（数据中心、建筑物主机房、楼层弱电间等），汇入 PoE交换机。

在PoE缆线敷设中，应重点考虑对散热的影响，特别是在绑扎工艺下和美观的平衡考虑。对于PoE布线系统选用与安装，如下几方面可综合考虑，减少温升：

PoE布线系统选用与安装

? 线缆的选择方面，尽量采用高等级的线缆，减少热量的产生（如Cat 6A优于Cat 5e和Cat 6）；

? 屏蔽线缆温升控制比非屏蔽线缆好；

? 现场安装，尽量以散放的方式布放，如果需要绑扎，应尽量减小绑扎数量，并适当增加线束间距，获取良好的散热效果，在全封闭线槽中应更加重视；

? 桥架内散热情况与线缆敷设高度有直接关系，尽量减少线缆高度有助于散热；

? 采用开放式桥架比封闭的管槽散热效果好，金属线槽上的散热孔有助于散热；

? PVC,PC/ABS等材质的线槽的散热效果要差于金属线槽，故在考虑PoE应用时，也需要考虑线槽材质与温升的关系；

? 机房、机柜内的PoE双绞线应确保每个弯角处的线缆弯曲半径符合规定（即弯曲半径不小于线缆直径的4倍）

PoE技术未来发展趋势

过去十年间，以太网供电 (PoE)凭借简化布线、节省人工成本、安全方便以及便于远程管理等优势已成为一项重要的供电策略。基于此技术，网络管理员、安装人员和集成商能够使用结构化布线为许多网络设备提供电力和数据。

现如今，PoE技术已经被广泛运用于安防监控等行业中，以PoE技术为依托的PoE交换机更是受到热捧，相信在不久的将来PoE技术会得到更大的发展和突破。

同时，PoE技术由于其易安装、易管理、简便性、安全性、稳定性、可扩展性和利旧原则，在家庭应用、无线建网、安全防护、建筑物管理、RFID等领域，都具有巨大的应用前景。

PoE技术未来技术发展趋势：供电功率越大，支持的终端设备就越多。

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