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一文读懂POE交换机供电知识

作者:骏萨信息  公司主营:山东弱电工程|济南弱电工程|山东系统集成|济南系统集成|济南楼宇智能化|山东信息化解决方案  文章发布时间2018-08-21 20:06:26

前言:

近年来,PoE供电技术的发展势头越来越强劲。凭借简化用电设备的安装和部署、节能,安全等一系列优势,PoE供电成为无线覆盖、安防监控、以及智能电网等场景的新宠。在技术交流中,工程商困惑最多的其中就有POE供电的问题,本文就汇总了大家最关注的问题,集中解答。

一文读懂POE交换机供电知识

 

问题一:何为PoE技术?

PoE (Power Over Ethernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下,在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据的同时,还能为此类设备提供直流供电的技术。PoE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作,最大限度地降低成本。

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,Powered Device)两部分。

供电端设备(PSE):支持POE功能的以太网交换机、路由器、集线器或者其他网络交换设备。

受电端设备(PD):在监控系统中主要就是网络摄像机(IPC)

问题二:如何选择PoE交换机?

1. 需要给多大功耗的设备供电:PoE交换机采用的标准不同,输出功率也会不同,比如:IEEE802.3af最大不超过15.4W,由于传输线材的损耗,能给最大功耗不超过12.95W的设备供电。遵循IEEE802.3at标准的PoE交换机,能给最大功耗不超过25W的设备供电。

2. 最多能给多少个设备供电:PoE交换机的一个重要指标,就是PoE供电的总功率。在IEEE802.3af标准下,如果一台24口PoE交换机的PoE供电总功率达到了370W,那么就能够供满24个端口(370/15.4=24),但如果是按照IEEE802.3at标准的单口最大供电功率30W计算,同时最多就只能给12个端口供电了(370/30=12)。

3. 需要接口数、是否带光纤口、带不带网管、速率(10/100/1000M)。

问题三:PoE供电稳定吗?

从技术角度来讲,PoE的技术发展多年,目前已经处于非常成熟的阶段,标准PoE供电足够稳定安全。但由于目前监控市场迫于成本压力,选用的PoE交换机或者线材品质过于低劣,再或者方案设计本身不合理,供电距离没安排好或者连接了过多大功率设备出现了供电不足(尤其是夜间监控设备开启加热模式时)。所以工程商普遍存在PoE供电不稳定的观点。

网络监控项目,不同于普通的网络综合布线,数据传输量非常大,功率高,且要求全天候不间断工作,采用有品质保证的PoE设备和线材是整个系统稳定的保证。

问题四:PoE供电交换机节能吗?

众所周知,PoE供电的一大优势就是节能,但节能究竟体现在哪些方面呢?以MS系列标准PoE供电交换机为例为大家解疑。

PoE供电交换机会根据供电设备自动调整功率。例如某红外球机当气温较低,开启加热功能功率达到30Wmax,正常情况下功率24W max,PoE交换机会根据球机运行状况自动调整供电功率。

MS系列标准PoE交换机可设定PoE供电周期,在假期及夜间等时间可自动停止给指定端口的终端供电,不仅节省能源,还可在某些情景下设定灵活的使用方式。

MS系列标准PoE交换机会实时监测所有端口状态,如果端口状态为down,则系统会自动停止对该端口供电,进入节能模式,既节省能源,又保证正常设备的稳定运行。

问题五:PoE供电交换机功率越大越好吗?

由于高清球机,实时视频电话等大功率设备的出现,网络设备厂商们争先研发出总功率更高的PoE交换机。然而很多产品只追求总功率的提升,忽略了功率和端口数量的关系,在功率大的同时,必然造成设备整体成本的提升,结果就是用户选择的PoE交换机实用性不强,性价比低。

因此,在实际部署时,应该首先确定好PD设备的功率和数量,选择最适合的PoE交换机。

问题六:PoE供电方案的优势?

1.简化布线、节省人工成本

一根网线同时传输数据和供电,PoE使其不再需要昂贵电源和安装电源所耗费的时间,节省了费用和时间。

2.安全方便

PoE供电端设备只会为需要供电的设备供电,只有连接了需要供电的设备,以太网电缆才会有电压存在,因而消除了线路上漏电的风险。用户可以安全地在网络上混用原有设备和PoE设备,这些设备能够与现有以太网电缆共存。

3. 便于远程管理

像数据传输一样,PoE可以通过使用简单网管协议(SNMP)来监督和控制该设备。这个功能可以提供诸如夜晚关机、远端重启之类的功能

问题七:PoE供电技术在工程应用中存在哪些风险或劣势?

1. 功率不足,受电端带不动:802.3af标准(PoE)输出功率小于15.4W,对于一般IPC来说足够了,但对于球机等大功率的前端设备而言,输出的功率达不到要求。

2. 风险过于集中:通常来说,一台PoE交换机同时会给多个前端IPC进行供电,交换机的POE供电模块任何故障都会导致所有的摄像机无法工作,风险过于集中。

3. 设备、维护成本高:相对于其他供电方式,PoE供电技术会增加售后维护工作量,从安全稳定的意义上来说,单独供电的稳定性、安全性最好。

问题八:PoE供电的安全传输距离?网线的选择有哪些建议?

POE供电的安全传输距离100米,建议使用超五类全铜网线。

用标准以太网线缆传输直流电是可以传输很远的,那为什么传输距离会被限制在100米呢?

事实是PoE交换机最大传输距离主要取决于数据传输距离,当传输距离超过100米时可能会发生数据延迟、丢包等现象。因此在实际施工过程中传输距离最好不超过100米。

但如今已经有一些PoE交换机传输距离可以达到250米,满足远距离供电。也相信不久后随着PoE供电技术的发展,传输距离会延长至更远。

POE供电网线要求这个问题只在中国等假货便宜货横行的国家是个问题,在很多发达国家不是问题。POE IEEE 802.3af标准要求PSE输出端口的输出功率为15.4W或者15.5W, 传输100米后的PD设备接受功率必须不小于12.95W,按照802.3af典型电流值为350ma计算,100米网线的电阻必须为(15.4-12.95W)/350ma = 7欧姆或者(15.5-12.95)/350ma = 7.29欧姆。

而标准网线是天然就满足这个要求的,IEEE 802.3af poe供电标准本身就是以标准网线测定的。而只所以会产生POE供电网线要求这个问题,是因为市面上的很多网线都是非标准网线,不是严格按照标准网线的要求来生产的。市面的非标准网线材质主要有铜包钢、铜包铝、铜包铁等,这些网线的阻值大,都不适合POE供电。POE供电必须使用无氧铜材质的网线,即标准网线。

PoE供电技术对线材的要求高,建议在监控项目中,千万不要在线材上省成本,得不偿失。

问题九:到底买非标的还是标准的PoE供电交换机?

要不非标还是标准的,这个主要看,要给供电的AP、IP Camera是支持48V、24V还是12V输入?如果是 48V的,写着支持支持IEEE802.3 AT或AF供电标准,一般都是标准的。如果是24V和12V的受电设备,就需要找对应的12/24V非标的供电交换机,也可以买标准的,这时就需要买一个PD受电分离器,将PoE转化成DC供电和网线数据。

那为什么还是更建议大家买标准的,因为有很多隐患!

非标PoE供电交换机的工作原理就是属于开关电源类,无PoE芯片,只是通过一个变压器将220V交流电降压成为48V直流电,不检测下端受电设备,直接在每个RJ45端口不间断输出电压和电流,可能导致电压过高,烧坏下端受电设备。这样的设备不能直接连其他网络设备,因为直连容易导致正在PoE供电里面的网线2对线,正极和负极相接形成短路,轻则端口损坏,重则冒烟起火,很容易造成事故的隐患。

总结来说,标准的PoE供电交换机内部有PoE控制芯片,在供电之前有检测的功能,当设备连接好之后,PoE供电器会向网络中发送一个信号,检测网络中的终端是否是支持PoE供电的PD设备。而非标准PoE产品是强供型网线供电装置,一通电即供电,没有检测步骤,不管终端是否是PoE受电设备都供电,极易烧毁接入设备。

问题十:怎么区分标准PoE和非标准PoE?

1、看规格参数,如果输出是12-24V的,那么肯定是非标的。

比如下图这台机器,某宝8口6口POE供电交换机;但是看规格参数写着,15V1A输出,19V1A超远距离输出。因为IEEE802.3 AT/AF协议规定,标准的PoE端口输出电压范围是44-57V之间,所以这个一看就知道是非标的,这么便宜就不奇怪了,因为厂家为了省成本把PoE芯片也省掉了。但是如果端口输出48V,就一定是标准的PoE交换机嘛?不一定,我们还得用第二招。

2、 用万用表检测端口或网线对应的线序,测试下网线上是不是一直在输出电压。

启动设备,将万用电表调至电压测量档位,用万用电表两表笔分别点触PSE设备供电脚(通常是RJ45端口的1/2,3/6或者4/5,7/8),如果测出有48V或其它电压值(12V、24V等)稳定输出的设备即是非标产品。因为在这个过程中,PSE不对受电设备(这里为万用表)做检测,直接采用48V或其它电压值供电。

反之,如果测量不出电压,万用表表针在2~10V之间跳动,则为标准POE。因为在这个阶段,PSE在对PD端(这里为万用表)进行检测,而万用电表不是合法的PD,PSE不会供电,无稳定电压产生。

如果是标准的PoE供电设备,其在给下面的设备供电的时候,都会发一个很小的电压,先检测一下下面是否有连接对应的受电设备;然后依据下面的设备需要的功率给其提供对应的电压和电流。下面图2这台PoE供电交换机虽然写着是48V输出,但是其和其他非标的PoE交换机一样,其实属于开关电源类,无PoE芯片。

做过监控和无线工程的工程商朋友都知道,工程类产品的可靠性很重要;可靠性低,整个系统可靠性更低,这不仅影响公司业务发展,还会给工程商增加极大的系统维护成本,有的甚至无法验收,造成严重损失。

问题十一:那么只要是标准的PoE供电交换机,可靠性就一定高,一定稳定吗?

设备的可靠性和使用坏境存在密切关系,商用的交换机一般用在室内、工业的交换机一般是会使用在室外,其对可靠性也要求不一样,这里我们暂以商用交换机举例。商用POE交换机可靠性主要由两部分组成,一部分是交换部分,主要由(PCB、交换机芯片+PoE芯片、其他电子料),一部分是佩带内置、外置的给POE供电的电源。因为电源是负责整个的电力供应,其可靠性最为重要。这里我们也简答说下工程商朋友判断POE供电交换机电源可靠性三个比较简单的方案:

a.认真查看电源上面是否有3C认证和对应的制造商信息

我们还是以上图1设备的电源,下图三,我们来看,上面有好多的认证标示标示,这时熟悉电子设备的人,可能会发现,这个电源居然没有3C认证,哇不多说了,这样不是知法犯法吗?不敢多说了,没有3C认证,也没有制造厂家,不就是三无嘛。这样的电源马上就可以断定,质量是不可能好的,更别说长期24小时不间断给下面的设备供电使用了。

市场上很多PoE杂牌厂家,明明是三无产品,却还是在电源上标示了3C、UL、GS这么多认证。这些都是厂家乱标的,自己加上去的。那针对这类怎么办呢,我们怎么办呢?

b. 测试电源表面温度

实际测试满载稳定,如果机壳稳定超过50度,那就存在很大的风险。我们再来看电源上的规格,电源48V2A,换算应该是96W,但是电源居然是最大功耗却写120/240W,电源设计都有一个阀值,超过这个功率后电源将重启,长期超负荷运转,电源的寿命将变短吗,导致可靠性不断降低。所以配这样电源的交换机返修率会很高,更可怕的是这些电源居然都没有做任何防雷措施,遇到雷雨天气,产品可能是一坏一片啊。

厂家之所以使用这样的电源,是因为电源是POE交换机成本的主要部分,厂家为了节省成本,选用劣质的电源,恶性竞争,完全不顾产品的质量。现在我们知道如何选择真正性比价高的PoE供电交换机了。

问题十二:怎么知道一款PoE供电交换机到底能带多少个AP和IP Camera使用呢?

比如下面这款5口百兆4口PoE供电交换机,下图TEF1105P-4-63W,可以在官网和规格书中查到其PoE最大输出功率为57W,到底能接多少个海康这款300W像素的日夜型半球网络摄像机?可以先去海康官网找到对应DS-2CD2135F(D)-I(W)(S),下图在其详细参数一栏找到功耗选项:5W MAX(当ICR切换时 7W),ICR就是夜晚红外的意思。

POE最大输出功率/摄像机最大消耗就得出最大支持个数了,57W/7W,就等于8个,因为POE供电口只有4个,所以就只支持4个了,其他的也类似。

细心的朋友可能会发现,不对,你没把网线上面的损耗算上啊。确实是,网线上面的损耗主要是电流*网线的电阻,所以网线质量越差,损耗越大,所以我们做的这款采用了八芯供电,51V输出,提高电压,八芯并联电路分流设计,降低网线上传输的电流来降低损耗,同时可以支持到更多的受电设备。就算是劣质的网线,也可以支持250米的远距离传输和供电,解决监控布线,部分超过百米需要部署延长器、光纤等成本高的布线。

问题十三:安防监控及无线覆盖如何选择PoE交换机?

PoE交换机种类非常多,从百兆到千兆,再到全千兆的,还有非网管和网管型的差别,各种不同端口数的差别,想要选择合适的交换机,需要全面综合的考虑。以需要高清监控的工程为例分析。

第一步:选择标准PoE交换机

第二步:选择百兆或千兆交换机

在实际方案中需要综合摄像机的路数,摄像机分辨率、码率、帧数等参数选取。像海康、大华等主流监控设备厂商均提供专业的带宽计算工具,用户可利用工具计算所需带宽,从而选取适合的PoE交换机。

第三步:选择af或at标准的PoE交换机

根据监控设备功率选择。例如使用某知名品牌的摄像机,功率12W max,这种情况就需要选用af标准的交换机。某高清球机功率30W max,这种情况就需要选用at标准的交换机。

第四步:选择交换机的端口数量

PoE交换机按照端口数不同可分为4口、8口、16口和24口等几种,可以综合监控设备的功率、数量、位置,交换机供电功率以及价格选取。

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