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POE交換機(jī)在弱電行業(yè)的應(yīng)用及優(yōu)劣分析

2021-02-18    分類： 網(wǎng)站建設(shè)

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POE交換機(jī)在安防行業(yè)的應(yīng)用，給視頻監(jiān)控系統(tǒng)帶來了質(zhì)的改變，POE交換機(jī)。可通過網(wǎng)線為無線AP、網(wǎng)路攝像頭等PoE終端設(shè)備供電，傳送距離可達(dá)100m，安裝簡單，即插即用。非常適合無線城市、安防監(jiān)控等行業(yè)使用。
POE供電方案及優(yōu)勢(shì)
① POE的由來什么是POE
POE(PowerOverEthernet)指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)Cat.5布線基礎(chǔ)架構(gòu)不作任何改動(dòng)的情況下，在為一poe供電些基于IP的終端（如IP電話機(jī)、無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等）傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)，還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。POE也被稱為基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)(POL,PoweroverLAN)或有源以太網(wǎng)(ActiveEthernet)，有時(shí)也被簡稱為以太網(wǎng)供電，這是利用現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)傳輸電纜的同時(shí)傳送數(shù)據(jù)和電功率的最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并保持了與現(xiàn)存以太網(wǎng)系統(tǒng)和用戶的兼容性。
POE交換機(jī)在弱電行業(yè)的應(yīng)用及優(yōu)劣分析
POE的兩種供電方案——POE標(biāo)準(zhǔn)為使用以太網(wǎng)的傳輸電纜輸送直流電到POE兼容的設(shè)備定義了兩種方法：
一種稱作"中間跨接法"(Mid-Span),使用以太網(wǎng)電纜中沒有被使用的空閑線對(duì)來傳輸直流電（即1236線序走數(shù)據(jù)，4578線序走電力),相應(yīng)的EndpointPSE支持POE功能的以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、集線器或其他網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備。
另一種方法是"末端跨接法"(End-Span),是在傳輸數(shù)據(jù)所用的芯線上同時(shí)傳輸直流電,其輸電采用與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)不同的頻率（即1236線序同時(shí)走數(shù)據(jù)和電力）。MidspanPSE是一個(gè)專門的電源管理設(shè)備,通常和交換機(jī)放在一起。它對(duì)應(yīng)每個(gè)端口有兩個(gè)RJ45插孔,一個(gè)用短線連接至交換機(jī),另一個(gè)連接遠(yuǎn)端設(shè)備。可以預(yù)見,End-Span會(huì)迅速得到推廣,這是由于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)與輸電采用公用線對(duì),因而省去了需要設(shè)置獨(dú)立輸電的專用線,這對(duì)于僅有8芯的電纜和相配套的標(biāo)準(zhǔn)RJ-45插座意義特別重大。
② POE供電的工作過程
當(dāng)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中布置PSE供電端設(shè)備時(shí),POE以太網(wǎng)供電工作過程如下所示。
1.檢測：一開始,PSE設(shè)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(gè)支持IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備。
2.PD端設(shè)備分類：當(dāng)檢測到受電端設(shè)備PD之后,PSE設(shè)備可能會(huì)為PD設(shè)備進(jìn)行分類,并且評(píng)估此PD設(shè)備所需的功率損耗。
3.開始供電：在一個(gè)可配置時(shí)間(一般小于15μs)的啟動(dòng)期內(nèi),PSE設(shè)備開始從低電壓向PD設(shè)備供電,直至提供48V的直流電源。
4.供電：為PD設(shè)備提供穩(wěn)定可靠48V的直流電,滿足PD設(shè)備不越過15.4W的功率消耗。
5.斷電：若PD設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)上斷開時(shí),PSE就會(huì)快速地(一般在300～400ms之內(nèi))停止為PD設(shè)備供電,并重復(fù)檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設(shè)備。
POE交換機(jī)在弱電行業(yè)的應(yīng)用及優(yōu)劣分析
③ 使用以太網(wǎng)供電的優(yōu)勢(shì)
1.POE只需要安裝和支持一條電纜，簡單而且節(jié)省空間，并且設(shè)備可隨意移動(dòng)。（簡單，方便）
2.節(jié)約成本。許多帶電設(shè)備，例如視頻監(jiān)視攝像機(jī)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(fèi)的時(shí)間，節(jié)省了費(fèi)用和時(shí)間。
3.像數(shù)據(jù)傳輸一樣，POE可以通過使用簡單網(wǎng)管協(xié)議(SNMP)來監(jiān)督和控制該設(shè)備。
4.POE供電端設(shè)備只會(huì)為需要供電的設(shè)備供電，只有連接了需要供電的設(shè)備，以太網(wǎng)電纜才會(huì)有電壓存在，因而消除了線路上漏電的風(fēng)險(xiǎn)。（安全性）
5.一個(gè)單一的UPS就可以提供相關(guān)所有設(shè)備在斷電時(shí)的供電。（集中供電）
6.用戶可以自動(dòng)、安全地在網(wǎng)絡(luò)上混用原有設(shè)備和POE設(shè)備，這些設(shè)備能夠與現(xiàn)有以太網(wǎng)電纜共存。
7.使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備便于管理。因?yàn)楫?dāng)遠(yuǎn)端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)相連后，才能夠遠(yuǎn)程控制、重配或重設(shè)。
8.在無線局域網(wǎng)中，POE可以簡化射頻測試任務(wù)，接入點(diǎn)能夠被輕松地移動(dòng)和接入。
9.減少電力線的物料成本和人工布線成本。
10.減少后期的維護(hù)和維修成本。
POE交換機(jī)在弱電行業(yè)的應(yīng)用及優(yōu)劣分析
POE不能供電時(shí)，如何排查
① 首先確定受電設(shè)備是否支持POE供電
不是所有的設(shè)備都支持POE供電的，曾經(jīng)就接到過一起這樣的售后，一個(gè)客戶說他的監(jiān)控?cái)z像頭在沒接電源的情況下通過網(wǎng)線接在我們的8口POE上燈不亮，攝像頭也不工作。接了攝像頭電源后就一切正常。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(shè)備不支持POE供電。
② 檢查受電設(shè)備的功率是否超出了POE交換機(jī)端口供電的大功率
POE交換機(jī)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(jī)，受電設(shè)備的功率卻大于15.4W，就會(huì)出現(xiàn)供電不穩(wěn)，或者供不了電的。
③ 檢測POE交換機(jī)在滿負(fù)載的工作狀態(tài)下，供電功率是否超出了供電總功率
POE交換機(jī)除了單個(gè)的端口供電功率，還有個(gè)總供電功率。市面上有的8口POE交換機(jī)總供電功率是90W，單個(gè)端口供電功率是15.4W。如果每個(gè)端口的供電功率都使用到頂峰，8個(gè)端口就是8×15.4=123.2W。這樣就超出了本臺(tái)交換機(jī)的總功率，供電自然就會(huì)出現(xiàn)問題。所以使用POE交換機(jī)要有個(gè)妥善的搭配，功率大的受電設(shè)備和功率小的搭配起來使用。
POE交換機(jī)在弱電行業(yè)的應(yīng)用及優(yōu)劣分析
POE供電距離到底怎么算
只針對(duì)符合IEEE802.3af/at 標(biāo)準(zhǔn)PoE設(shè)備
① 網(wǎng)線對(duì)供電距離的影響
首先我們先來看下表IEEE802.af和IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)Cat5e網(wǎng)線要求：
POE交換機(jī)在弱電行業(yè)的應(yīng)用及優(yōu)劣分析
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(wǎng)線的等效阻抗IEEE802.3at須小于12.5歐姆，而IEEE802.3af則需小于20歐姆。
結(jié)論一：PoE供電距離與網(wǎng)線是息息相關(guān)的，網(wǎng)線的阻抗越低傳輸距離越遠(yuǎn)，一切拋開網(wǎng)線談PoE供電距離都是耍流氓！要想供電足夠遠(yuǎn)，網(wǎng)線首先要買正品。
② IEEE 802.3af/at標(biāo)準(zhǔn)對(duì)PoE供電電壓要求
PoE輸出電壓范圍44-57V，PD受電電壓范圍36-57V，802.3af/at標(biāo)準(zhǔn)；參考如下：
POE交換機(jī)在弱電行業(yè)的應(yīng)用及優(yōu)劣分析
結(jié)論二：PoE供電距離要求遠(yuǎn)，輸出的電壓就必須高。
總結(jié)：要想PoE供電距離夠遠(yuǎn)，網(wǎng)線必須符合標(biāo)準(zhǔn)，PoE供電產(chǎn)品的輸出電壓在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)（44-57V）盡量高。
例如：巨烽光電PoE產(chǎn)品采用輸出電壓是55V, 在符合標(biāo)準(zhǔn)的Cat5e 200米網(wǎng)線等效阻抗為25歐姆，AF標(biāo)準(zhǔn)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(wǎng)線負(fù)載端電壓），根據(jù)P=UI, 最終得出200米網(wǎng)線負(fù)載端功率P=負(fù)載端電壓U*AF標(biāo)準(zhǔn)電流I=47V*0.3A= 14.1W，足夠槍機(jī)或無線AP工作了。
當(dāng)然一個(gè)健壯的網(wǎng)絡(luò)不單單只看足夠長的PoE供電距離，網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量要有保障。根據(jù)IEEE規(guī)定網(wǎng)線傳輸超過100米，就不保證傳輸質(zhì)量，但是在有的情況下（成本壓力下），例如安裝攝像頭時(shí)候，我們會(huì)超過了十幾米，這里教您一個(gè)小竅門：對(duì)超過不是太多的情況下，將攝像頭的連接速率手動(dòng)設(shè)置成10M，對(duì)于1個(gè)200萬像素的槍機(jī)，10M速率足夠了，非常大的幾率解決問題。
POE交換機(jī)功率
PoE交換機(jī)的總功率是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，直接關(guān)系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(jī)來說，除去損耗后PoE交換機(jī)總功率大概為370W。
在IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)下，它能夠供滿24個(gè)端口（370/15.4=24），即可以同時(shí)給24個(gè)攝像頭供電，也就是滿載供電。但如果是按照IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)的單口大供電功率30W計(jì)算，同時(shí)最多就只能給12個(gè)端口供電了（370/30=12）。
實(shí)際使用中，很多普通網(wǎng)絡(luò)攝像頭的大功耗較低，基本不超過15W，如果這時(shí)每個(gè)PoE端口按照大功率（比如30W）去預(yù)留供電功率的話，就會(huì)出現(xiàn)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(jī)均支持動(dòng)態(tài)功率分配，可以避免這種情況。在選購PoE交換機(jī)時(shí)，要看交換機(jī)是否支持動(dòng)態(tài)功率分配，這樣每個(gè)端口只分配實(shí)際使用的功率，這樣就能更高效地利用PoE交換機(jī)的供電功率。
POE交換機(jī)在弱電行業(yè)的應(yīng)用及優(yōu)劣分析
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POE交換機(jī)在弱電行業(yè)的應(yīng)用及優(yōu)劣分析
POE供電穩(wěn)定性
從技術(shù)角度來講，PoE的技術(shù)發(fā)展多年，目前已經(jīng)處于非常成熟的階段。但由于目前監(jiān)控市場迫于成本壓力，選用的PoE交換機(jī)或者線材品質(zhì)過于低劣，再或者方案設(shè)計(jì)本身就不合理，導(dǎo)致采用PoE供電的項(xiàng)目維護(hù)的工作量特別大，所以工程商普遍存在PoE供電不穩(wěn)定的觀點(diǎn)。
POE交換機(jī)在弱電行業(yè)的應(yīng)用及優(yōu)劣分析
網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控項(xiàng)目，不同于普通的網(wǎng)絡(luò)綜合布線，數(shù)據(jù)傳輸量非常大，功率高，且要求全天候不間斷工作，采用有品質(zhì)保證的PoE設(shè)備和線材是整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定的保證。
POE供電在安防系統(tǒng)中的應(yīng)用
安防行業(yè)應(yīng)用PoE組網(wǎng)主要有簡化布線、節(jié)能靈活、安全方便等優(yōu)勢(shì)。眾所周知，一般的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)除了需要通過網(wǎng)線來傳輸視頻信號(hào)外，還必須全天候?yàn)槠涮峁┳銐虻碾娏Α６诂F(xiàn)實(shí)施工中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因?yàn)闊o法提供穩(wěn)定的電源，而不得不重新設(shè)計(jì)攝像頭的安裝地點(diǎn)的情況。如此一來，重新設(shè)計(jì)安裝地點(diǎn)額可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)監(jiān)控死角，使監(jiān)控失去意義。
POE交換機(jī)在弱電行業(yè)的應(yīng)用及優(yōu)劣分析
1、靈活性，PoE只需要安裝和支持一條電纜，簡單而且節(jié)省空間，并且設(shè)備可隨意移動(dòng)；
2、節(jié)約成本，視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)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(fèi)的時(shí)間，節(jié)省了費(fèi)用和時(shí)間；
3、供電智能化，DC電源像數(shù)據(jù)傳輸一樣，PoE可以通過使用簡單網(wǎng)管協(xié)議(SNMP)來監(jiān)督和控制設(shè)備；
4、消除供電安全隱患，PoE供電端設(shè)備只會(huì)為需要供電的設(shè)備供電，只有連接了需要供電的設(shè)備，以太網(wǎng)電纜才會(huì)有電壓存在，因而消除了線路上漏電的風(fēng)險(xiǎn)；
5、集中供電優(yōu)勢(shì)，一個(gè)單一的UPS就可以提供相關(guān)所有設(shè)備在斷電時(shí)的供電；
6、設(shè)備兼容性優(yōu)勢(shì)，用戶可以自動(dòng)、安全地在網(wǎng)絡(luò)上混用原有設(shè)備和PoE設(shè)備，這些設(shè)備能夠與現(xiàn)有以太網(wǎng)電纜共存；
7、使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備便于管理，當(dāng)遠(yuǎn)端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)相連后，能夠遠(yuǎn)程控制、重配或重設(shè)；
8、在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)局域網(wǎng)中，PoE可以簡化測試任務(wù)，接入點(diǎn)能夠被輕松地移動(dòng)和接入。
PoE供電在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
PoE交換機(jī)可以部署在匯聚交換機(jī)和無線AP之間，或者PON網(wǎng)絡(luò)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(jī)，可以部署在不同用戶密度的熱點(diǎn)區(qū)域。其中匯聚交換機(jī)+PoE交換機(jī)的組網(wǎng)模式非常適合部署在用戶密集的區(qū)域，目前在高校的WLAN項(xiàng)目建設(shè)中，多采用此方式。PoE交換機(jī)解決方案應(yīng)用范圍廣、部署數(shù)量大，是目前很多工程商的主流選擇。被廣泛運(yùn)用在無線AP和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)組網(wǎng)中，方案采用AP+AC的方式便于集中管理，并使用PoE供電節(jié)省人力成本。
POE交換機(jī)在弱電行業(yè)的應(yīng)用及優(yōu)劣分析
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(wǎng)線以上線纜。
POE供電網(wǎng)線要求這個(gè)問題只在中國等假貨便宜貨橫行的國家是個(gè)問題，在很多發(fā)達(dá)國家不是問題。POE IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)要求PSE輸出端口的輸出功率為15.4W或者15.5W， 傳輸100米后的PD設(shè)備接受功率必須不小于12.95W，按照802.3af典型電流值為350ma計(jì)算，100米網(wǎng)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(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線是天然就滿足這個(gè)要求的，IEEE 802.3af poe供電標(biāo)準(zhǔn)本身就是以標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線測定的。而之所以會(huì)產(chǎn)生POE供電網(wǎng)線要求這個(gè)問題，是因?yàn)槭忻嫔系暮芏嗑W(wǎng)線都是非標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線，不是嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線的要求來生產(chǎn)的。市面的非標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線材質(zhì)主要有銅包鋼、銅包鋁、銅包鐵等，這些網(wǎng)線的阻值大，都不適合POE供電。POE供電必須使用無氧銅材質(zhì)的網(wǎng)線，即標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線。
PoE供電技術(shù)對(duì)線材的要求高，建議在監(jiān)控項(xiàng)目中，千萬不要在線材上省成本，得不償失。
如何選擇POE交換機(jī)
① 需要給多大功耗的設(shè)備供電：
PoE交換機(jī)采用的標(biāo)準(zhǔn)不同，輸出功率也會(huì)不同，比如：IEEE802.3af大不超過15.4W，由于傳輸線材的損耗，能給大功耗不超過12.95W的設(shè)備供電。遵循IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)的PoE交換機(jī)，能給大功耗不超過25W的設(shè)備供電。
② 最多能給多少個(gè)設(shè)備供電：
PoE交換機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)，就是PoE供電的總功率。在IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)下，如果一臺(tái)24口PoE交換機(jī)的PoE供電總功率達(dá)到了370W，那么就能夠供滿24個(gè)端口(370/15.4=24)，但如果是按照IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)的單口大供電功率30W計(jì)算，同時(shí)最多就只能給12個(gè)端口供電了(370/30=12)。
③ 需要接口數(shù)：
是否帶光纖口、帶不帶網(wǎng)管、速率選擇(10/100/1000M)。
POE交換機(jī)可以二級(jí)交換嗎
PoE只是解決供電問題，不會(huì)影響信號(hào)的，（一般供電是用的4、5、7、8四根線，而信號(hào)是1、2、3、6四根線），如果要使用多層交換機(jī)，只需要讓離攝像機(jī)最近的交換機(jī)給攝像機(jī)供電就好了，后面的交換機(jī)則無需跟PoE有任何關(guān)系。

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