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POE交換機應用技術知識大全

一個典型的以太網供電系統,在配線櫃里保留以太網交換機設備,用一個帶電源供電集線器(Midspan HUB)給局域網的雙絞線提供電源。在雙絞線的末端,該電源用來驅動電話、無線接入點、相機和其他設備。為避免斷電,可以選用一個UPS。


可通過網線為無線AP、網路攝像頭、網路電話機、掌上電腦等PoE終端設備供電,傳送距離可達100m,安裝簡單,即插即用。非常適合無線城市、安防監控等行業使用。

 

POE的由來什麼是POE

 

POE(PowerOverEthernet)指的是在現有的以太網Cat.5佈線基礎架構不作任何改動的情況下,在為一些基於IP的終端(如IP電話機、無線局域網接入點AP、網絡攝像機等)傳輸資料信號的同時,還能為此類設備提供直流供電的技術。POE也被稱為基於局域網的供電系統(POL,PoweroverLAN)或有源以太網(ActiveEthernet),有時也被簡稱為以太網供電,這是利用現存標準以太網傳輸電纜的同時傳送資料和電功率的最新標準規範,並保持了與現存以太網系統和用戶的兼容性。

 

 

POE的兩種供電方案——POE標準為使用以太網的傳輸電纜輸送直流電到POE兼容的設備定義了兩種方法:

 

一種稱作“中間跨接法”(Mid-Span),使用以太網電纜中沒有被使用的空閑線對來傳輸直流電(即1236線序走資料,4578線序走電力),相應的EndpointPSE支持POE功能的以太網交換機、路由器、集線器或其他網絡交換設備。

 

另一種方法是“末端跨接法”(End-Span),是在傳輸資料所用的芯線上同時傳輸直流電,其輸電採用與以太網資料信號不同的頻率(即1236線序同時走資料和電力)。MidspanPSE是一個專門的電源管理設備,通常和交換機放在一起。它對應每個端口有兩個RJ45插孔,一個用短線連接至交換機,另一個連接遠端設備。可以預見,End-Span會迅速得到推廣,這是由於以太網資料與輸電採用公用線對,因而省去了需要設置獨立輸電的專用線,這對於僅有8芯的電纜和相配套的標準RJ-45插座意義特別重大。

 

POE供電的工作過程

 

當在一個網絡中佈置PSE供電端設備時,POE以太網供電工作過程如下所示。

 

1.檢測:一開始,PSE設備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測到線纜終端的連接為一個支持IEEE802.3af標準的受電端設備。

 

2.PD端設備分類:當檢測到受電端設備PD之後,PSE設備可能會為PD設備進行分類,並且評估此PD設備所需的功率損耗。

 

3.開始供電:在一個可配置時間(一般小於15μs)的啟動期內,PSE設備開始從低電壓向PD設備供電,直至提供48V的直流電源。

 

4.供電:為PD設備提供穩定可靠48V的直流電,滿足PD設備不越過15.4W的功率消耗。

 

5.斷電:若PD設備從網絡上斷開時,PSE就會快速地(一般在300~400ms之內)停止為PD設備供電,並重覆檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設備。

 

 

 

使用以太網供電的優勢

 

1.POE只需要安裝和支持一條電纜,簡單而且節省空間,並且設備可隨意移動。(簡單,方便)

 

2.節約成本。許多帶電設備,例如視頻監視攝像機等,都需要安裝在難以部署AC電源的地方,POE使其不再需要昂貴電源和安裝電源所耗費的時間,節省了費用和時間。

 

3.像資料傳輸一樣,POE可以通過使用簡單網管協議(SNMP)來監督和控制該設備。

 

4.POE供電端設備只會為需要供電的設備供電,只有連接了需要供電的設備,以太網電纜才會有電壓存在,因而消除了線路上漏電的風險。(安全性)

 

5.一個單一的UPS就可以提供相關所有設備在斷電時的供電。(集中供電)

 

6.用戶可以自動、安全地在網絡上混用原有設備和POE設備,這些設備能夠與現有以太網電纜共存。

 

7.使網絡設備便於管理。因為當遠端設備與網絡相連後,才能夠遠程控制、重配或重設。

 

8.在無線局域網中,POE可以簡化射頻測試任務,接入點能夠被輕鬆地移動和接入。

 

9.減少電力線的物料成本和人工佈線成本。

 

10.減少後期的維護和維修成本。

 

 

 POE不能供電時,如何排查?

 

① 首先確定受電設備是否支持POE供電

不是所有的設備都支持POE供電的,曾經就接到過一起這樣的售後,一個客戶說他的監控攝像頭在沒接電源的情況下通過網線接在我們的8口POE上燈不亮,攝像頭也不工作。接了攝像頭電源後就一切正常。聽到客戶反映的情況,我首先就讓客戶查下他的攝像頭是否支持POE供電,果不其然,他的設備不支持POE供電。

 

② 檢查受電設備的功率是否超出了POE交換機端口供電的最大功率

POE交換機的端口供電功率有兩種,一種是15.4W,一種是30W。如果用的是15.4W的POE交換機,受電設備的功率卻大於15.4W,就會出現供電不穩,或者供不了電的。

 

③ 檢測POE交換機在滿負載的工作狀態下,供電功率是否超出了供電總功率

POE交換機除了單個的端口供電功率,還有個總供電功率。市面上有的8口POE交換機總供電功率是90W,單個端口供電功率是15.4W。如果每個端口的供電功率都使用到頂峰,8個端口就是8×15.4=123.2W。這樣就超出了本臺交換機的總功率,供電自然就會出現問題。所以使用POE交換機要有個妥善的搭配,功率大的受電設備和功率小的搭配起來使用。

 

 

 

POE供電距離到底怎麼算?

 

 

只針對符合IEEE802.3af/at 標準PoE設備

 

① 網線對供電距離的影響

首先我們先來看下表IEEE802.af和IEEE802.3at標準中對Cat5e網線要求:

 

 

說明:Type 1 value和Type 2 value 分別指IEEE802.3af和IEEE802.3at的要求。

從表中可以看出:100米cat5e網線的等效阻抗IEEE802.3at須小於12.5歐姆,而IEEE802.3af則需小於20歐姆。

 

結論一:PoE供電距離與網線是息息相關的,網線的阻抗越低傳輸距離越遠,一切拋開網線談PoE供電距離都是耍流氓!要想供電足夠遠,網線首先要買正品。

 

② IEEE 802.3af/at標準對PoE供電電壓要求

PoE輸出電壓範圍44-57V,PD受電電壓範圍36-57V,802.3af/at標準;參考如下:

 

 

結論二:PoE供電距離要求遠,輸出的電壓就必須高。

 

總結:要想PoE供電距離夠遠,網線必須符合標準,PoE供電產品的輸出電壓在標準之內(44-57V)儘量高。

 

例如:巨烽光電PoE產品採用輸出電壓是55V, 在符合標準的Cat5e 200米網線等效阻抗為25歐姆,AF標準電流是300mA,U=0.3*25=7.5V, 55V(PoE輸出)-7.5V(衰減電壓)=47.5V(200米網線負載端電壓),根據P=UI, 最終得出200米網線負載端功率P=負載端電壓U*AF標準電流I=47V*0.3A= 14.1W,足夠槍機或無線AP工作了。

 

當然一個健壯的網絡不單單隻看足夠長的PoE供電距離,網絡傳輸質量要有保障。根據IEEE規定網線傳輸超過100米,就不保證傳輸質量,但是在有的情況下(成本壓力下),例如安裝攝像頭時候,我們會超過了十幾米,這裡教您一個小竅門:對超過不是太多的情況下,將攝像頭的連接速率手動設置成10M,對於1個200萬像素的槍機,10M速率足夠了,非常大的幾率解決問題。

 

POE交換機功率?

 

 

PoE交換機的總功率是一個非常重要的指標,直接關係到可以帶多少攝像頭。以電源功率是400W的、24端口的PoE交換機來說,除去損耗後PoE交換機總功率大概為370W。

 

在IEEE802.3af標準下,它能夠供滿24個端口(370/15.4=24),即可以同時給24個攝像頭供電,也就是滿載供電。但如果是按照IEEE802.3at標準的單口最大供電功率30W計算,同時最多就只能給12個端口供電了(370/30=12)。

 

實際使用中,很多普通網絡攝像頭的最大功耗較低,基本不超過15W,如果這時每個PoE端口按照最大功率(比如30W)去預留供電功率的話,就會出現有的端口PoE功率用不完,而有的端口卻分不到功率的情況。比如,有些PoE交換機均支持動態功率分配,可以避免這種情況。在選購PoE交換機時,要看交換機是否支持動態功率分配,這樣每個端口只分配實際使用的功率,這樣就能更高效地利用PoE交換機的供電功率。

 

 

 

POE供電穩定性?

 

 

從技術角度來講,PoE的技術發展多年,目前已經處於非常成熟的階段。但由於目前監控市場迫於成本壓力,選用的PoE交換機或者線材品質過於低劣,再或者方案設計本身就不合理,導致採用PoE供電的專案維護的工作量特別大,所以工程商普遍存在PoE供電不穩定的觀點。

 

 

網絡監控專案,不同於普通的網絡綜合佈線,資料傳輸量非常大,功率高,且要求全天候不間斷工作,採用有品質保證的PoE設備和線材是整個系統穩定的保證。

 

POE供電在安防系統中的應用

 

 

安防行業應用PoE組網主要有簡化佈線、節能靈活、安全方便等優勢。眾所周知,一般的網絡攝像機除了需要通過網線來傳輸視頻信號外,還必須全天候為其提供足夠的電力。而在現實施工中,經常會出現因為無法提供穩定的電源,而不得不重新設計攝像頭的安裝地點的情況。如此一來,重新設計安裝地點額可能會導致出現監控死角,使監控失去意義。

 

 

1、靈活性,PoE只需要安裝和支持一條電纜,簡單而且節省空間,並且設備可隨意移動;

 

2、節約成本,視頻監控攝像機等,都需要安裝在難以部署AC電源的地方,PoE使其不再需要昂貴電源和安裝電源所耗費的時間,節省了費用和時間;

 

3、供電智慧化,DC電源像資料傳輸一樣,PoE可以通過使用簡單網管協議(SNMP)來監督和控制設備;

 

4、消除供電安全隱患,PoE供電端設備只會為需要供電的設備供電,只有連接了需要供電的設備,以太網電纜才會有電壓存在,因而消除了線路上漏電的風險;

 

5、集中供電優勢,一個單一的UPS就可以提供相關所有設備在斷電時的供電;

 

6、設備兼容性優勢,用戶可以自動、安全地在網絡上混用原有設備和PoE設備,這些設備能夠與現有以太網電纜共存;

 

7、使網絡設備便於管理,當遠端設備與網絡相連後,能夠遠程控制、重配或重設;

 

8、在網絡攝像機局域網中,PoE可以簡化測試任務,接入點能夠被輕鬆地移動和接入。

 

PoE供電在無線網絡中的應用

 

 

PoE交換機可以部署在匯聚交換機和無線AP之間,或者PON網絡中ONU和無線AP之間的位置。通過選擇8口、16口、24口不同端口密度的PoE交換機,可以部署在不同用戶密度的熱點區域。其中匯聚交換機+PoE交換機的組網樣式非常適合部署在用戶密集的區域,目前在高校的WLAN專案建設中,多採用此方式。PoE交換機解決方案應用範圍廣、部署數量大,是目前很多工程商的主流選擇。被廣泛運用在無線AP和網絡攝像機組網中,方案採用AP+AC的方式便於集中管理,並使用PoE供電節省人力成本。

 

 

 

PoE供電線纜選擇?

 

 

POE供電的安全傳輸距離100米,建議使用超五類全銅網線以上線纜。

 

POE供電網線要求這個問題只在中國等假貨便宜貨橫行的國家是個問題,在很多發達國家不是問題。POE IEEE 802.3af標準要求PSE輸出端口的輸出功率為15.4W或者15.5W, 傳輸100米後的PD設備接受功率必須不小於12.95W,按照802.3af典型電流值為350ma計算,100米網線的電阻必須為(15.4-12.95W)/350ma = 7歐姆或者(15.5-12.95)/350ma = 7.29歐姆。

 

而標準網線是天然就滿足這個要求的,IEEE 802.3af poe供電標準本身就是以標準網線測定的。而只所以會產生POE供電網線要求這個問題,是因為市面上的很多網線都是非標準網線,不是嚴格按照標準網線的要求來生產的。市面的非標準網線材質主要有銅包鋼、銅包鋁、銅包鐵等,這些網線的阻值大,都不適合POE供電。POE供電必須使用無氧銅材質的網線,即標準網線。

 

PoE供電技術對線材的要求高,建議在監控專案中,千萬不要在線材上省成本,得不償失。

 

如何選擇POE交換機?

 

 

① 需要給多大功耗的設備供電:

PoE交換機採用的標準不同,輸出功率也會不同,比如:IEEE802.3af最大不超過15.4W,由於傳輸線材的損耗,能給最大功耗不超過12.95W的設備供電。遵循IEEE802.3at標準的PoE交換機,能給最大功耗不超過25W的設備供電。

 

② 最多能給多少個設備供電:

PoE交換機的一個重要指標,就是PoE供電的總功率。在IEEE802.3af標準下,如果一臺24口PoE交換機的PoE供電總功率達到了370W,那麼就能夠供滿24個端口(370/15.4=24),但如果是按照IEEE802.3at標準的單口最大供電功率30W計算,同時最多就只能給12個端口供電了(370/30=12)。

 

③ 需要接口數:

是否帶光纖口、帶不帶網管、速率選擇(10/100/1000M)。

 

POE交換機可以二級交換嗎?

 

 

PoE只是解決供電問題,不會影響信號的,(一般供電是用的4、5、7、8四根線,而信號是1、2、3、6四根線),如果要使用多層交換機,只需要讓離攝像機最近的交換機給攝像機供電就好了,後面的交換機則無需跟PoE有任何關係。

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