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以太网供电(PoE)
发布时间:2020-09-19

       以太网供电 (Power over Ethernet, PoE) 从2003年开始至今已经发展多年,在时代科技进步推动下,现今PoE技术也已经达到供给71W给受电设备的能力。而受电设备的功能在高功率的帮助下也因此大大提高,不会因为功率限制而同时也限制其能力发展。而物联网的发展,也同时推动IP监视摄像头,智能照明灯具发展,因此可预见POE技术将在IoT时代占有一席之地。

      

      什么是以太网供电(Power over Ethernet) ?

      一般的设备都需要电源供应,这也就需要额外配置电源线与电源孔。而使用Power over Ethernet的装置,可以透过双绞线来同时输出电力与数据信号,节省了配置时间与成本。同时也减低安装网络设备的难度。

     完整的PoE系统包括供电设备(Power Source Equipment ,PSE)和受电设备(Powered Device ,PD),而供电的设备包括支持PoE的网络交换器,路由器,或是利用集线器受电的设备,如网络摄像头等。

       POE的标准发展可追溯到2003年,当时推动IEEE 802.3af,目的为将数据与电力传送需求整合在网络线中。这项标准规定了输出功率最大不可超过15.4W,而考虑到线材损耗,仅能接受最大不超过12.95W的受电设备。之后因设备进步,功能也日益月新,例如安全摄像头画质功能提升,无线网络存取点必须提高功率,以便将信号送得更远、更强。因此,高功率PoE的需求也有了显著的成长。

        这些受电装置(PD)必须从供电装置(PSE)获得超过最初POE的标准规定限制的功率,2009年IEEE 802.3at (PoE+)因此诞生。而最新修订版IEEE 802.3bt标准(也称为PoE++或4PPoE),再将功率提高。IEEE802.3bt版会有两种要求:一种是要求PSE能达到60W的输出功率,到达受电设备的功率是51W;另一种则要求PSE能达到100W的输出功率,到达受电设备的功率是71W。


规格比较表如下:

表格来源: Wikipedia


PoE标准为使用以太网的网络线送电到PD设备也定义了两种方法,「End-Span」与「Mid-Span」。

  1. End-span使用PoE的以太网交换机,从Layer 2交换机数据端口直接供电。
  2. Mid-span则是独立的即插即用设备,安装于普通以太网交换机和终端之间,通常被称为电源供应器(Power Injector)或Midspan。

这两种架构提供新旧设备升级为PoE便利的解决方案。例如,若是没有支持PoE技术的Switch,可以利用Mid-Span的方式在中间架设一台PoE Switch,而后端受电设备就可以直接被供电,而不需更换旧有的Switch。

End-SpanMid-Span架构说明图:


数据传输+电力供应 PoE技术成架构物联场域新宠

近年来行动网络与行动装置普及下,也带动物联网(Internet of Things)与智能家庭(Smart Home)的发展,PoE技术开始崭露头角。在PoE技术的说明下,传统设备有了新的功能,也因其技术而大大降低部属设备难度。

在IEEE802.3 bt技术架构下,可以在长达100M的网络线中传输100W的电力,这让LED照明产业开始注意到PoE技术。因为现在的照明不再只是追求能源效率提升或是节能,各大照明厂商都已开始在智能照明领域加速发展,市场上也有了PoE LED智能灯泡。

PoE LED灯泡透过RJ45与PSE Switch设备连接受电,并取得来自Switch配发的IP位置,可做到以下几种类型操作:

  • 智能调光:PoE LED智能灯泡可搭配各种传感器,将环境亮度等数据传回中控设备,并由中控设备透过PoE调节各LED亮度
  • 智能定时开关:透过中控应用软件,将可针对每一颗PoE灯泡的开启或关闭时间做控制。
  • 手机控制:透过APP来达到上述功能的照明控制。
  • LED Wi-Fi : 未来只要在LED灯座上加上Wi-Fi模块并透过PoE供电,只要接上灯泡,该区域就有无线网络可使用。

  • 智能监控设备:近年来如「保母虐婴」、「路人破坏汽/机车」等社会案件层出不穷,对于居家安全防护的需求也越来越高。而在PoE技术的发展下,现在除了高分辨率及变焦的功能外,监视器也能透过手机,平板等APP操作应用,达到随时都可以查看的功能。

此外,传统高解析网络监控摄像头,除了需要一条来传输影像的信号线,还需要考虑是否连接的到电源插座来提供电力,不但使用者自行布署困难,有时甚至需要专人到府安装。

而现在利用PoE技术,只需要简单的安装,就能做到以下功能:

  • PoE技术无需额外电源插座, 大幅降低在任何一个角落安装监控设备的难度。
  • PoE+提供高功率,提升网络监视器的分辨率,变焦等能力。
  • Email直接警报使用者。
  • 配合手机APP达到远程监控。
  • 利用双向对话功能与家人对话,吓阻歹徒。
  • 将录像数据直接存到NAS或计算机内。

  • 虽然应用便利,但质量仍为PoE技术最大风险

    PoE带来了便利,但同时也产生一些风险。厂商为了节省成本,制造出质量不佳,设计非标准PoE交换机或各种PD受电设备,增加了PoE系统维护工作的难度。

    PoE设备风险可分类为:

    PSE类

    此类产品风险主要还是供电稳定度,以及设计是否符合IEEE802.3规范。供电不稳定的PSE会造成PD设备容易损坏以及运作不稳定,对于PD厂商与使用者而言,稳定且符合规范的PSE非常重要。

    PD类

    PD产品主要是受电,因此自身设计是否符合IEEE802.3规范很重要。倘若设计与PSE产品间不兼容,更会造成使用者安装上的困难。另外,不符合规范的PD产品,也有可能会因为过多的要求供电,或分级错误,而导致装置无法运作。





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