IoT物联网设备和电源设备的PoE标准

在这篇行业文章中，我们将分享行業論壇中讨论PoE（以太网供电）标准和电源设备（PSE），将办公室物联网（IoT）设备作为一个应用实例。 

 物联网设备数量的增加也增加了对PoE的采用。

PoE供电设备（PD）的例子包括：

- 照明和数字标牌

- 计算机显示器和视频会议系统

- 门禁、安全摄像机和火灾报警系统

- 电话和电话充电站

- PoS（销售点）系统

- 互联网接入点

PoE物联网设备可以通过LAN（局域网）电缆供电，这样就不需要单独的电源线和电源（插座）。局域网电缆可以安全地为物联网设备提供电源和数据，而不需要长的电源电缆。

PoE设备可以在有以太网端口的地方使用。其他技术，包括USB，在长电缆上有明显的信号和功率损失。有了PoE设备和电缆，这些限制就不那么令人担忧了。

PoE简化了这些物联网供电设备的设置和使用。

了解PoE标准和电缆

 了解每个PoE标准（见下表1）对设计PoE应用至关重要。电气和电子工程师协会（IEEE）负责管理PoE（IEEE 802.3af）、PoE+（IEEE 802.3at）和PoE++（IEEE 802.3bt）标准。

表1. 电气和电子工程师学会（IEEE）PoE标准

PoE PSE利用Cat 3或Cat 5电缆内的信号对向PD提供电源。其他线对可用于数据或保持不使用。PoE+使用Cat 5或更高的电缆，因为它有四（4）根双绞线，而Cat 3电缆中只有两（2）根。这为PD提供了更多的电力、数据和可靠性。

例如，一些PoE设备，如控制照明网络、数字标牌和视频会议应用需要更高的功率。
在某些应用中，PoE+标准可以提供比PoE设备多得多的功率。这是通过标准的Cat 5或更高的以太网电缆实现的，其数据速率为10 Mbps、100 Mbps、2.5 Gbps、5 Gbps或10 Gbps。
PoE++通过Cat 5e和Cat 6电缆提供更多的电力和数据，在PSE中最常被采用。
802.3bt PoE（PoE++）标准是为四对电缆设计的，为更高功率的设备供电，3类的功率高达60W，4类的功率高达100W。因此，它允许通过以太网布线提供的功率是以前标准的近三倍，是802.3af PoE标准所允许的数据传输率的十倍，使其成为视频会议等高功率办公应用的理想选择。

 PoE设备的应用

一旦了解了各种PoE标准，就要考虑个别设备将如何被利用。在办公室环境中，许多设备，包括桌面设备，如基于IP的电话，将需要经常移动。

另一方面，PoE照明和访问及安全设备必须保持固定，但可能需要通过长电缆传输电力，以便有效运行。在PoE系统设计和安装期间，必须考虑这些使用模式及其独特的要求。

 

 PoE中的供电源设备
上面列出的PD只是PoE设备的一个类别。第二类设备是为PD供电的设备： PSE。
PSE包括网络交换机、注入器、中继器和扩展器，为PD提供数据、电力，甚至基于硬件的安全加密。调制解调器和路由器可能属于这两类，因为它们是终端设备，但也可以为其他PD提供数据、电力和安全。
使用PoE+标准的PSE注入器可以为PD提供高达30W的功率和10Gbps的数据。设计良好的PoE电源供应器将具有电源浪涌保护和热管理功能，以防止电源尖峰、过热，并向PD提供稳定的电源。许多PoE交换机将这些注入器纳入其设计中，以扩大局域网。然而，由于在大多数办公室应用中使用长电缆，因此需要PoE扩展器来将电源和数据信号扩展到更远的距离，使PD能够按照设计运行。
PSE的数据和功率速率决定了PoE网络内所需的电缆长度。由于电缆的长度和潜在的电气干扰，在较长的电缆运行中可能会出现功率和数据损失。这可以通过计算基于功率要求、网络设备数量和电缆长度的功率和数据损失来解决。
应选择PSE来为PD提供所需的功率，而不一定要设计成采用最大的功率，以节约成本和保护设备。

PoE系统中的保护

每次电力和数据增加时，都需要专门的PoE变压器来保护网络和设备。旧的变压器使用环形铁芯，而新的变压器通过专门的绕组工艺为设备提供更大的稳定性和灵活性。

就其性质而言，不同的PoE设备，如照明、数字标牌和电话，具有非常不同的保护要求。然而，非PoE不应该干扰网络内的PoE设备和器材，因为它们不能传输或中继电力。办公室用户很可能会在网络内使用非PoE设备。

 举例来说，基于IP的办公电话与PoE电源供应器有不同的保护要求，因为它消耗电力而不是重复或传输电力。根据使用情况，它可能需要也可能不需要任何额外的硬件加密。如果电话遇到数据或电源信号损失或完整性低的情况，它对终端用户就没有什么用处。然而，它可能不需要相同的电源和数据吞吐量，允许在设计中使用更便宜的组件。