一文解析以太網(wǎng)技術(shù)PoE ++

期待已久的IEEE 802.3“ 4層以太網(wǎng)供電的物理層和管理參數(shù)”（也稱為IEEE 802.3bt-2018和PoE ++）正式可用，該標(biāo)準(zhǔn)于12月獲得批準(zhǔn)，并于1月正式發(fā)布。今年。這并不奇怪，因?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)已經(jīng)實(shí)施了幾年。組件級(jí)和盒級(jí)供應(yīng)商一直在使用其正式版本來開發(fā)支持的IC和交換機(jī)，例如Microchip Technology的Microsemi子公司的PDS-408G PoE交換機(jī)（圖1），他們現(xiàn)在甚至可以將它們標(biāo)記為“合規(guī)”（假設(shè)他們一直在密切關(guān)注并進(jìn)行最終批準(zhǔn)檢查）。

圖1Microsemi的PDS-408G PoE交換機(jī)是在PoE ++的IEEE 802.3升級(jí)標(biāo)準(zhǔn)得到正式批準(zhǔn)后不久發(fā)布的。（來源：Microchip Technology）

我不會(huì)介紹這個(gè)最新PoE版本的規(guī)格和功能。在線和下面的參考資料中有大量可用資源。簡(jiǎn)而言之，在正確的情況下，使用正確的以太網(wǎng)電纜，它可以為負(fù)載提供高達(dá)100 W的功率。這種強(qiáng)大的功能足以運(yùn)行包括基于LED的區(qū)域照明在內(nèi)的各種設(shè)備。

誰想要PoE ++？（我更喜歡非正式的描述性名稱，而不是正式的“匿名” IEEE名稱；這只是個(gè)人特質(zhì)。）顯然，建筑師和辦公室照明安裝人員是最早嘗試它的人。出色的出版物《布線安裝和維護(hù)》中有很多關(guān)于該標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)道，它們?yōu)槟切?shí)際上必須安裝PoE ++系統(tǒng)的人提供了基于現(xiàn)場(chǎng)的，基于現(xiàn)實(shí)的觀點(diǎn)，而不僅僅是IC或盒裝設(shè)計(jì)師。他們最近的文章“IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不斷擴(kuò)展的PoE市場(chǎng)的影響”提供了很好的介紹，而簡(jiǎn)短的案例研究“布線創(chuàng)新者聚焦””使用一個(gè)非常真實(shí)的示例（他們也有其他示例）表明PoE ++在辦公室照明中是可行的。真實(shí)，并在現(xiàn)場(chǎng)。

請(qǐng)注意，具有更高額定功率的PoE ++并非對(duì)現(xiàn)有以太網(wǎng)電纜的簡(jiǎn)單直接升級(jí)。首先，您必須使用新的6A類以太網(wǎng)電纜，并且可以提供1至8類可用功率。新的電纜由以太網(wǎng)聯(lián)盟（專注于擴(kuò)展以太網(wǎng)技術(shù)并“作為IEEE標(biāo)準(zhǔn)的營(yíng)銷組織”的，獨(dú)立于供應(yīng)商的組織）提供的認(rèn)證徽標(biāo)（圖2）標(biāo)識(shí)。

圖2以太網(wǎng)聯(lián)盟開發(fā)了用于標(biāo)識(shí)IEEE 802.3 6類電纜布線符合性級(jí)別的軟件包徽標(biāo)（來源：以太網(wǎng)聯(lián)盟，通過電纜安裝和維護(hù)）

盡管他們付出了很大的努力，但我仍擔(dān)心會(huì)出現(xiàn)帶有這些徽標(biāo)的假冒Cat-6A電纜，這些電纜確實(shí)無法提供令人滿意的性能。根據(jù)布線安裝和維護(hù)及其他來源，Cat-X布線經(jīng)常發(fā)生這種情況，并且很難在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證或確認(rèn)布線。通常只有在安裝好電纜，使用電纜或經(jīng)過數(shù)月之后，這些缺陷才顯而易見。

即使使用原裝電纜，也存在嚴(yán)重的散熱問題，由于我們不會(huì)將數(shù)據(jù)電纜與耗散關(guān)聯(lián)在一起，因此這尤其麻煩。會(huì)有IR下降和I2R損失，從而導(dǎo)致自熱。這就是棘手的地方，因?yàn)镻oE ++ Cat-6A電纜通常會(huì)被包裝在其他PoE ++甚至電纜或封閉管道中的AC電源電纜的緊密捆綁中。結(jié)果，由于可能發(fā)生明顯的溫度升高，因此實(shí)際額定功率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于100 W，以至于美國(guó)國(guó)家電氣法規(guī)（NEC）就允許的包裝，過熱和可能的起火問題解決了這一問題。

我看到了PoE ++的潛在好處，因?yàn)樗梢赃M(jìn)行更多更好的電源控制，而無需使用高壓AC線進(jìn)行電源及其控制，并且可以消除或減少有執(zhí)照的電工鋪設(shè)電纜的需求。但這只是布線安裝過程的一部分。我擔(dān)心的是，PoE ++正在將一個(gè)由電源，開/關(guān)開關(guān)，銅纜和負(fù)載組成的簡(jiǎn)單環(huán)路轉(zhuǎn)換為另一個(gè)協(xié)議驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要復(fù)雜的查詢，響應(yīng)和驗(yàn)證序列才能使其首先工作時(shí)間，然后使其保持工作狀態(tài)。

對(duì)于易于連接，簡(jiǎn)單故障排除的直接連接方法，有很多話要說。當(dāng)您開始向數(shù)據(jù)優(yōu)先電纜（例如PoE ++或USB-C，甚至RS-232 / 485）添加電源傳輸和管理時(shí)，或向主要電源傳輸電纜（電力線寬帶– BPL）添加數(shù)據(jù)功能時(shí)，就可以得到解決方案在啟動(dòng)和測(cè)試方面非常棘手。當(dāng)然，為電力儀表增加低速數(shù)據(jù)功能對(duì)智能電表是有意義的，但是我對(duì)BPL不太確定。在保持安全性的同時(shí)，需要大量的主動(dòng)和被動(dòng)組件將它們合并。PoE ++介于兩者之間，因?yàn)殡妷核阶銐虻?，因此立即安全不?huì)成為問題，但是您仍然需要在兩端融合有源，無源和磁性組件，然后將數(shù)據(jù)與電源分離（圖3）。）。當(dāng)然，工程師設(shè)計(jì)了許多“引導(dǎo)式”非標(biāo)準(zhǔn)方案，這些方案僅用于其應(yīng)用程序，這完全是另一回事了。

圖3此高度簡(jiǎn)化的框圖只能開始顯示PoE安裝所需的合并和分離電源和數(shù)據(jù)所需的內(nèi)容?，F(xiàn)實(shí)要復(fù)雜得多，需要冗長(zhǎng)的BOM，其中包含許多主動(dòng)和被動(dòng)組件。（來源：Kintronics）

那么，PoE ++會(huì)去哪里呢？它會(huì)變得普遍和司空見慣嗎？還是將其使用僅限于高度專業(yè)化的應(yīng)用，例如商業(yè)建筑的照明和控制？它將成為另一個(gè)未能如期實(shí)現(xiàn)的“競(jìng)爭(zhēng)者”嗎？五年后再回來查看，將會(huì)很有趣。畢竟，也許USB的開發(fā)人員對(duì)PC和其鍵盤/鼠標(biāo)之間的低速，低成本互連在短短20年內(nèi)將成為數(shù)據(jù)速度和電源傳輸?shù)脑妇坝兴私猓║SB是在20世紀(jì)90年代中期推出的， 1990年代），但我懷疑大多數(shù)設(shè)計(jì)工程師都沒有。

您對(duì)PoE ++（以及PoE +和基本PoE）的需求和優(yōu)勢(shì)有何看法？從您的角度來看，伴隨著任何重大新選擇所帶來的不可避免的痛苦是否值得？

Bill Schweber是一位EE，他撰寫了三本教科書，數(shù)百篇技術(shù)文章，觀點(diǎn)專欄和產(chǎn)品功能。

編輯：hfy