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POE,低成本、高能效的新趋势

2009-10-30 编辑部 依马狮视听网


    以太网供电并非新技术,但电子设备种类、数量、分布的加速度增长以及电子设备的网络化,为以太网供电的发展提供了强劲动力,使得以太网供电市场增长迅速,据Gartner的报告称,全球PoE供电设备端口出货量将从2008年的5,790万升至2013年的1.162亿,年均增长21%。另一利好消息是,传闻已久的新标准IEEE 802.3at有望在今年9-10月拍板,届时以太网供电功率将会大幅提升,这也将使以太网供电的应用范围扩大。在AV领域,以太网技术早已广泛应用于音视频的传输,同时,它亦开始为愈来愈多的电缆终端设备提供电源。对于系统集成商而言,这意味着他们将会在AV系统集成环境中通过更多的以太网供电设备来降低成本,提高能效。

POE,低成本、高能效的新趋势

快思聪PoE TPMC-4SM触摸面板媒体中心

什么是以太网供电
    以太网供电,英文为Power over Ethernet,简称POE,是指在以太网中透过双绞线来将电力传输到设备的技术,它无需改动现有的以太网布线基础架构,在为一些基于IP的终端传输数据信号的同时,还能为此类设备提供直流供电。透过这项技术,可以供电给网路电话、无线基地台、网路摄影机、集线器、电脑等等不方便另外架设电源线的装置。
    2003年6月,IEEE批准了802.3af标准,它明确规定了远程系统中的电力检测和控制事项,并对路由器、交换机和集线器通过以太网电缆向IP电话、安全系统以及无线LAN接入点等设备供电的方式进行了规定。该标准在Cat. 3或Cat. 5的缆线中的两对双绞线上提供48伏特、最大电流400毫安培、最大功率15.4瓦特的直流电。计算传输损失后,只有约 12.95 瓦特可供使用,而大多数的交换式电源供应器还会浪费 10-20% 的可用电能。 

POE,低成本、高能效的新趋势

Control4 7英寸PoE墙装式触摸屏

    一个完整的POE系统包括供电端设备(PSE,Power Sourcing Equipment)和受电端设备(PD,Power Device)两部分。PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备,同时也是整个POE以太网供电过程的管理者。而PD设备是接受供电的PSE负载,即POE系统的客户端设备,如IP电话、网络安全摄像机、AP及掌上电脑( PDA)或移动电话充电器等许多其它以太网设备(实际上,任何功率不超过13W的设备都可以从RJ45插座获取相应的电力)。以太网供电的工作方式包括:首先,PSE设备在端口输出很小的电压,当检测到受电端设备PD之后,PSE设备可能会为PD设备进行分类,并且评估此PD设备所需的功率损耗。在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内,PSE设备开始从低电压向PD设备供电,直至提供48V的直流电源,满足PD设备不超过 15.4W的功率消耗。若PD设备从网络上断开时,PSE就会快速地(一般在300-400ms之内)停止为PD设备供电,并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。
    最近IEEE将推出一个最新的802.3at标准,其中规定了POE可以提供更高的功率,超过了13W。

以太网供电的优势与不足
    以太网供电在以太网与IP通信、音视频融合基础上,提供了一种新的融合概念,即数据与电源的融合。这种融合在系统集成方面具有诸多优势。
    成本无疑是最敏感、最受关注的字眼,以太网供电对于降低项目成本大有帮助。水平布线的投资回报将会最大化,因为新的应用可以利用现有的设备,而无需安装更为昂贵的、需要商业认证的AC电源,同时也省却了相应的维修、维护以及线缆成本。Crestron工程师Dan Jackson表示:“以太网供电在客户安装方面有很多好处,其中最大的好处就是就是只需要很少的线缆,同时缩短了安装时间、降低了成本,提供了更多的选择。”

POE,低成本、高能效的新趋势

Extron IPA T IPA(IP Link附属的PoE插件)

    以太网供电还具有无可比拟的灵活性,网络连接和电源由一根电缆提供,安装简单,而且节省空间。一些电子设备可以被部署在最方便的地方,而不必局限于靠近电源插座处,在很多安装中,无需在墙上打洞安装电源插座,不会影响房间的美观。

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    此外,以太网供电还能够提供设备管理和能源管理功能,通过简单网络管理协议,远程监控、开、关或重置设备。如今,绿色和节能的观念已经深入人心,以太网供电与数据网络融合,让IT经理和网络管理人员能够实时监控电力消耗和网络中分布式电源连接。除了远程开关机外,以太网供电还能够增加或减少网络中每个设备的预算功率。
    由于以太网供电标准本身是为IT行业而建立的,因此在AV应用中难免存在不足。首先表现在传输距离上,由于以太网的传输距离不超过100米,对于更长距离的安装,还需要若干延长器来解决问题。另一个缺点是,目前的以太网供电标准IEEE 802.3af只支持15.4瓦的直流电源,而且还会在传送过程中有所损耗,所以分配到每个以太网供电设备的预计只有12.95瓦,在一些复杂安装中,经常会出现没有足够电源分配的情况。此外,PoE的许多负担都是由PSE来承载的,它必须完美无缺地完成检测和断接,否则老式设备就将受损。如果PSE未能适当地完成分级、功率输送和监视,则会导致间歇故障和不稳定现象的发生。

以太网供电的应用
    以太网供电的应用多而且复杂,基本上每种带有以太网连接且功率电平处在标准范围内的应用都可采用以太网供电。基于以太网供电的优势,其应用也在持续增加,目前主要的典型应用包括:VOIP电话、无线访问热点、视频监控摄像机、建筑管理系统、数字告示、远程视频信息查询机、电子商标阅读器、磁卡阅读器、控制设备、家庭娱乐等等。近期,一些AV厂商相继推出了支持以太网供电的产品。
    快思聪今年七月份推出了一款以太网供电的TPMC-4SM触摸屏媒体中心,它是一个紧凑、经济的触摸屏,为房间日程安排和控制提供直接的局域网连接,为办公室、大学、酒店或家庭自动化应用提供多样化的安装选择。TPMC-4SM通过以太网来提供房间控制、电源和通信,能够轻松随处安装,因此非常适合在现有架构之上进行翻新的安装应用。由于电源和通信通过以太网由一根超五类线实现,因此“房间日程管理模块”无需控制系统或编程,即能提供一个完全集成的房间解决方案,从而提高会议室管理效率和雇员的生产力。
    AMX的NXA-ENET24以太网切换器是专为保护来自MAX服务器的音频/视频流而设计的。它的以太网供电功能可以提供370瓦特电源,其中每个端口15.4瓦特,自动设备检测可以阻止供电给非POE设备。此外,NXA-UPS1500可使MAX服务器免于在闪电、电源浪涌、电源断路时损坏。
    JVC专业(欧洲)在IFSEC 2009上展示了号称世界上首个完全以太网供电的PTZ圆形摄像头——VN-V685U。它只需要一根包含电源和数据的电缆就可以满足运行要求,加上JVC的“One-touch lock”功能,可以实现非常简单、快速和灵活的安装。适用于室内公共场所,如车站、机场、等商场。

POE,低成本、高能效的新趋势
JVC PoE PTZ圆形摄像头

POE,低成本、高能效的新趋势

AMX NXA-ENET24以太网切换器

    以太网供电应用于数字告示,在降低成本的同时,还能让部署更灵活,Boundary Devices推出过一系列以太网供电的触摸屏计算机,其中10.4″POE触摸屏计算机非常适合零售店数字告示应用,由于店内并非到处都有AC插座,因此使用这款产品的部署就不会受到插座限制。另外,为了满足802.3af POE规格要求,该产品的耗电量必须在13瓦特以下,相比一般带显示器的计算机,是非常绿色节能的。

未来趋势
    随着以太网供电产品市场需求的增长,更高电压、更低功耗,以及更优越的绿色性能将是这一领域的主要趋势,而IEEE 802. 3at新标准的推出无疑将给以太网供电应用带来新的活力。新标准除了提高功率外,还克服了旧标准功能上的不足,例如新的动态功率分配通过采用实现PSE和PD之间通信的链路层发现协议(LLDP),在数据层上提供0.1W增量以内的动态功率分配,这种技术允许PSE反复询问PD,以了解PD的状态及其功率需求。新标准的到来,扩大了以太网供电的应用范围,因此未来几年应用也会逐步普及,成本会相应降低。凌力尔特公司的产品市场经理认为:“人们的确在采取行动,以便将PoE技术集成到新产品中,从而达到节省电缆、降低成本并提高安装灵活性的目的,同时,相信随着供电设备基础设施的完善,PD市场也会开始大幅增长。”[Page]

快思聪 AMX JVC TPMC-4SM

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