物联网将进一步发展基于以太网的电力电缆

更新的PoE规范使得大量功率流量向下网络电缆，因此以太网接线现在可以将其作为电源输送系统加倍。

利兰Teschler|执行主编
早在2003年，你就能读到有关一种新的网络标准——以太网电源(PoE)的文章。它允许网络设备通过以太网电缆直接获得直流电源。PoE的推广者们滔滔不绝地说，它将淘汰那些为无线接入点、个人数字助理接入点和IP电话等设备供电所必需的变压器。(未提及:智能手机。第一代iPhone直到2007年才问世。)

问题是，2003 PoE规范仅让网络从每个以太网端口提供13个DC电源。这很长，在led灯泡的发明中绘制的小于10w，但能够向60-w不相位发光。总而言之，早期PoE规范的低功耗能力使其远离墙壁疣变压器的市场缩小。

快进到今天。LED技术降低了照明应用所需的功率，而技术的进步大幅提高了通过网络电缆传输到设备的功率。2009年对PoE规格的修订将可用功率提高到每个端口25.5 W。目前正在绘图板上起草的标准草案将把这个数字增加到正常情况下的72w，特殊情况下为95w。

以下是能源部如何评估LED电源需求与新的IEEE标准中规定的PoE电源功能的融合方式。

这种上升功率容量的一个结果是应用以太网接线作为电力源的应用程序的激增。摄像机，销售点机，门禁卡读卡器，LED灯具等工业和楼宇自动化应用现在避免使用PoE连接需要墙壁插座。

一些网络设备供应商并不等待新标准的出台。例如，思科(Cisco)开发了自己的PoE变种，称为以太网通用电源(Universal Power over Ethernet)，为每个以太网端口提供60瓦的功率。它可以与现有的以太网电缆一起工作，并处理具有更高功率要求的设备，如网真系统、虚拟桌面基础设施(VDI)客户端、护士呼叫系统、LED照明装置和数字标牌。

upe不使用以太网线中的两对双绞线供电，而是使用所有四对双绞线供电。它通过使用两个电源源设备控制器来为信号对和备用对供电。

使用PoE作为主要电源的一个优点是，网络电缆(通常是Cat 5双绞线)不需要像普通交流线路一样放在金属管道中。这大大减少了安装时间和工作量。它还促进了涉及楼宇自动化的物联网计划。例如，火灾报警系统还可以触发紧急出口路径上的网络连接照明的闪烁和颜色变化;个人办公室的灯光氛围可能是通过IP电话上的几个按键来设定的。

一块正在充分利用PoE功能的设备段是智能LED照明。今天，几家供应商使PoE供电的灯具在公开办公室和会议室中的使用。员工可以从每个有自己的IP地址的灯具上个性化灯具周围的灯光，以便可以单独监控，管理和控制它们。灯具中的传感器感觉到办公室占用者是否存在并杀死一些照明，以节省空区域的能量。

电线

向PoE负载（如灯具）发送电源的设备是PoE网络交换机，一个中间（也称为PoE注入器）或PoE分离器。PoE网络交换机有

PoE安装中的电源可以来自三个不同的来源:PoE网络交换机、PoE注入器或PoE分配器。

能够发送以太网信号和PoE电源。交换机可以通过握手安排检测给定的以太网连接是否需要PoE。

PoE交换机类似于普通以太网交换机，它们可以从低成本的、只有几个端口的非托管设备，到具有复杂管理功能的多端口版本。

中跨用于在普通以太网连接中增加PoE。它基本上从网络交换机或其他来源接收以太网线，并输出一个PoE版本，用于PoE负载。

最后，一个称为PoE分配器的设备接受PoE线路，并为以太网负载分配电源。它有两根输出电缆，一根用于以太网数据，另一根严格来说是一根运行负载的直流电源线。

一种源于使用以太网电量的一种并发症是电缆必须更像传统的电源线，而不是数据线。这意味着电缆直流电阻因子进入安装设计的内容，而且只要普通的5 Gbit / sec以太网。

对PoE布线电阻的担忧促使能源部调查PoE电缆可能消耗多少电能。研究人员太平洋西北国家实验室(PNNL)测量了电缆本身的耗电量而不是PoE负载。在评估了9个不同品牌的Cat5e和Cat6电缆后，美国能源部的研究人员得出结论，在PoE照明应用中，只要电缆的平均长度不超过50米，电缆的能量损耗就会低于总负载的5%。

这里是PoE电缆损耗DoE测试中使用的一些电缆样品。

Cat5e双绞线已经成为标准的以太网线有一段时间了。但Cat5e在处理下一代Wi-Fi设备和以太网连接中不断攀升的数据速率方面存在问题。具体来说，绘图板上的Wi-Fi设备传输的数据速率将超过1gbps，可能高达7gbps。以太网线路将达到10gbps甚至更高。Cat5e不能处理10gbps的速度达到以太网规格要求的100米距离。Cat6A电缆与更大的23 AWG电线可能会处理这些高速应用。

因此，PNNL组测试了CAT5E和CAT6电缆。如您所料，PNNL集团发现具有更大导体的电缆呈较少的直流电阻。通常，CAT6电缆携带比CAT5E版本更大的仪表线，但有异常。ANSI C137.3 PoE照明系统的标准推荐至少24个AWG电线用于绘制小于55 W和至少23个AWG电线的PoE载荷，用于更高功率的四对PoE应用。此外，一些制造商市场甚至更大的22 AWG电缆，无论是CAT5E和CAT6，专门用于POE应用。

携带24-AWG丝的DOE试验中的CAT5E电缆均具有额定直流电阻，称为DCR，小于9.38Ω/ 100米。大多数CAT6带23-AWG的电线具有类似的评级，虽然其中一些被额定阻力较少，但在一个情况下为7Ω/ 100米处的低。22-AWG CAT6电缆携带6.5Ω/ 100米的额定值，而带有22-AWG线的CAT5E电缆没有用于直流电阻的额定值。

PNNL的研究人员注意到，DCR评级是最高评级。一些电缆制造商为他们的产品提供标称电阻额定值以及DCR。标称额定值可以显著低于DCR数字，可能更有助于计算预期的功率损耗。

在美国能源部国家实验室进行的测试中，研究人员测量了电缆损耗，同时为一个51瓦poe供电的灯具供电，说明了对电源输出电压和DCR(电缆的最大额定直流电阻)的灵敏度。研究人员注意到²R损耗是非线性的，因此，对于平均电缆长度为50米的等功率灯具系统，如果50米长度恰好有5%的损耗，平均电缆损耗将超过5%。然而，50米的预期净空表明，按照ANSI C137.3 (PoE照明的最低要求)，平均电缆长度为50米的系统的电缆功率损耗仍应小于5%。

PNNL的研究人员表示的另一个担忧是，他们发现PoE灯具的设计在处理连接到屏蔽(金属)RJ45插头的电缆屏蔽和漏极线方面存在差异。当研究人员试图将屏蔽版的PoE电缆连接到灯具时，问题就出现了;这个动作显然损坏了提供电源的PoE网络开关。结果发现，一些PoE灯具可以激活RJ45插头中的屏蔽，而另一些则不能。教训:至少在今天，不是所有的PoE负载都完全遵循IEEE 802.3 PoE规范。

这一认识导致PNNL小组建议买家和规格师只使用经IEEE PoE标准独立认证的产品(例如，由以太网联盟认证)。研究人员进一步建议以太网电缆和连接器(RJ45插头)制造商发布兼容电缆产品清单或与兼容性相关的参数(例如，电缆和绝缘导体的总直径公差)。

屏蔽PoE电缆的困难值得注意，因为UTP（非屏蔽双绞线）销售的一些电缆包含类似于F / UTP电缆中使用的箔片的“隔离纸”，那些具有包含所有八根导体的整体屏蔽的箔片。屏蔽电缆定义各不相同，以及一些制造商市场或推荐用于PoE应用的屏蔽电缆。一些PoE灯具使他们的产品与屏蔽电缆兼容。两位其他都在这一点上沉默。