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简述(POE)以太网供电技术

前言

乙太网(Ethernet)是目前使用最广泛的网络标准之一,尤其随着互联网的高度普及,乙太网(Ethernet)已成为企业或个人选择网路架构技术的首选,而乙太网供电(Power over Ethernet)PoE技术的出现,可以让乙太网不再受到供电环境的限制,也不会因为局部电源中断而导致网络故障,它可以大幅提升系统架构的可靠性,其应用也越来越多元化。

支持以太网供电的IP摄像头

PoE架构的理念与曾经固定电话系统十分类似。例如,固定电话解决了当用户侧停电或供电困难场合的通信问题,采用了电话线给话机远程供电的方式,即电话线同时传输语音信号和话机终端所需的工作电源。运用到乙太网架构中,即为PoE的概念模型。PoE的技术是由 IEEE 802.3af 小组,在2003年6月推出的乙太网技术,其目的是将数据与电源整合到 1 路线路中进行传输。在已有的网线上同时传输电源,可避免为网络上的一些中继或终端设备单独设置电源,如网络采用POE方式进行架设,网络上的交换机、无线路由器、IP摄像头等设备,就不需要单独设置电源,一定程度上简化了网络架构,节约了网络成本。将PoE技术运用到安防、VoIP、IP摄像头等低耗电终端设备上时,可简化供电结构,布线时仅需通过一条五类线或六类线即可同时实现电源供应。在新一代PoE+规范提出后,可通过PoE技术供应的电源功率得到大幅提升,更加提升了PoE技术的实用价值。

PoE技术与PLC对比

PoE技术利用乙太网线路同时传输电力,而PLC(Power Line Communication:电力线通信)是另一种不同概念的网络架构,是将数据传输需求附加在现有的电力线上。虽然PoE与PLC都简化了布线,PoE技术可以免布电力线,而PLC技术可免布设网路线,两种技术都在一定程度上节约了成本,但两种技术的发展却大不相同。

PLC电力线通信系统图
PoE技术是在IEEE规范下建立的统一标准,但PLC技术的发展却多由设备厂商各自推动,终端间标准不统一,因此产品的兼容性不高。PLC技术的发展主要基于家用网路,而且在数十年前就开展了相关的商品化设计,目前PLC技术的数据传输速度普遍已达到200Mbps的水准,也有业者尝试将传输速度提升至400~700Mbps。
虽然电力线的资源要比网线更丰富,如在一些较偏远地区,可能没有网线但电力线却基本都到位了。但是,由于PLC技术受到标准不统一且传输易受到干扰,如电力线的线路质量,当建筑物装设UPS( Unplugged Power Supply)或滤波装置等情况均会对数据传输造成干扰,所传送的数据极可能出现丢包问题,网络质量因此受限。

PoE技术的优势与适用场合

802.3af协议的POE供电接线示意图

PoE网络架构中,主要由供电设备(Power Sourcing Equipment;PSE)与被供电设备(Power Device Equipment;PDE)构成,PoE属于专为特殊场景而生的网路架构,即当终端设备有供电需求时,终端设备电源可与现有的乙太网线进行整合,所以整体网路架构设计时只要采购支持POE标准的设备彼此互连即可,网路弹性相当高。
如我们要将采用IP 摄像头的安防网路与现网采用POE技术进行整合,在不考虑购买支持PoE技术的交换机和IP 摄像头硬体成本的前提下,只比较单独布设网线与同时布设网线和电力线的工程成本,我们可仅以50%的传统布线成本完成系统的整合。以PoE技术架设安防系统,除了在布线与日后维护上具有成本优势外,对系统管理也技术优势,例如,针对特定的IP 摄像头进行开/关机操作,关键是IP 摄像头的运行不受建筑物自身电源的影响,因为它的电源来自于网线,只要确保交换机房配备了不中断电源,安防网络将永不中断,极大的提升了监控网络的可靠性。

PoE规范与PoE+规范的区别

PoE规范基于IEEE 802.3af,而PoE+规范基于IEEE 802.3at,两者最大的区别在于供电能力,在PoE规范下乙太网线路的供电功率为12.95W,在低功耗场景的应用上可能还不致于因供电不足而产生网络故障,因为其通过网线提供的电源功率已满足终端的运行需求。但对于一些更先进的终端,如配置有转向电机的摄像头,因为要驱动转向装置,POE规范下12.95W的输出功率可能就显得有点紧张了。能提供更高输出功率的PoE+规范基于IEEE 802.3at,将在网络上传输的电压和电流均进行了提升,允许提供24.48W的供电功率,这对多数应用来说已经足够了。

Property 802.3af  “PoE” 802.3at – “PoE+”
PD被供电设备侧获得功率 12.95 W 25.50 W
PSE供电设备侧最大输出功率 15.40 W 30.0 W
极限电压范围 (PSE侧) 44.0–57.0 V 50.0–57.0 V
电压范围 (PD侧) 37.0–57.0 V 42.5–57.0 V
最大电流 Imax 350 mA 600 mA
每对电缆最大阻抗 20 Ω (3类线) 12.5 Ω (5类线)
支持的电缆 3类和5类 5类
支持的模式 Mode A , Mode B Mode A, Mode B
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