一文解析以太网技术PoE ++

期待已久的IEEE 802.3“ 4层以太网供电的物理层和管理参数”（也称为IEEE 802.3bt-2018和PoE ++）正式可用，该标准于12月获得批准，并于1月正式发布。今年。这并不奇怪，因为该标准已经实施了几年。组件级和盒级供应商一直在使用其正式版本来开发支持的IC和交换机，例如Microchip Technology的Microsemi子公司的PDS-408G PoE交换机（图1），他们现在甚至可以将它们标记为“合规”（假设他们一直在密切关注并进行最终批准检查）。

图1Microsemi的PDS-408G PoE交换机是在PoE ++的IEEE 802.3升级标准得到正式批准后不久发布的。（来源：Microchip Technology）

我不会介绍这个最新PoE版本的规格和功能。在线和下面的参考资料中有大量可用资源。简而言之，在正确的情况下，使用正确的以太网电缆，它可以为负载提供高达100 W的功率。这种强大的功能足以运行包括基于LED的区域照明在内的各种设备。

谁想要PoE ++？（我更喜欢非正式的描述性名称，而不是正式的“匿名” IEEE名称；这只是个人特质。）显然，建筑师和办公室照明安装人员是最早尝试它的人。出色的出版物《布线安装和维护》中有很多关于该标准的报道，它们为那些实际上必须安装PoE ++系统的人提供了基于现场的，基于现实的观点，而不仅仅是IC或盒装设计师。他们最近的文章“IEEE 802.3bt标准对不断扩展的PoE市场的影响”提供了很好的介绍，而简短的案例研究“布线创新者聚焦””使用一个非常真实的示例（他们也有其他示例）表明PoE ++在办公室照明中是可行的。真实，并在现场。

请注意，具有更高额定功率的PoE ++并非对现有以太网电缆的简单直接升级。首先，您必须使用新的6A类以太网电缆，并且可以提供1至8类可用功率。新的电缆由以太网联盟（专注于扩展以太网技术并“作为IEEE标准的营销组织”的，独立于供应商的组织）提供的认证徽标（图2）标识。

图2以太网联盟开发了用于标识IEEE 802.3 6类电缆布线符合性级别的软件包徽标（来源：以太网联盟，通过电缆安装和维护）

尽管他们付出了很大的努力，但我仍担心会出现带有这些徽标的假冒Cat-6A电缆，这些电缆确实无法提供令人满意的性能。根据布线安装和维护及其他来源，Cat-X布线经常发生这种情况，并且很难在现场验证或确认布线。通常只有在安装好电缆，使用电缆或经过数月之后，这些缺陷才显而易见。

即使使用原装电缆，也存在严重的散热问题，由于我们不会将数据电缆与耗散关联在一起，因此这尤其麻烦。会有IR下降和I2R损失，从而导致自热。这就是棘手的地方，因为PoE ++ Cat-6A电缆通常会被包装在其他PoE ++甚至电缆或封闭管道中的AC电源电缆的紧密捆绑中。结果，由于可能发生明显的温度升高，因此实际额定功率将远远低于100 W，以至于美国国家电气法规（NEC）就允许的包装，过热和可能的起火问题解决了这一问题。

我看到了PoE ++的潜在好处，因为它可以进行更多更好的电源控制，而无需使用高压AC线进行电源及其控制，并且可以消除或减少有执照的电工铺设电缆的需求。但这只是布线安装过程的一部分。我担心的是，PoE ++正在将一个由电源，开/关开关，铜缆和负载组成的简单环路转换为另一个协议驱动的系统，该系统需要复杂的查询，响应和验证序列才能使其首先工作时间，然后使其保持工作状态。

对于易于连接，简单故障排除的直接连接方法，有很多话要说。当您开始向数据优先电缆（例如PoE ++或USB-C，甚至RS-232 / 485）添加电源传输和管理时，或向主要电源传输电缆（电力线宽带– BPL）添加数据功能时，就可以得到解决方案在启动和测试方面非常棘手。当然，为电力仪表增加低速数据功能对智能电表是有意义的，但是我对BPL不太确定。在保持安全性的同时，需要大量的主动和被动组件将它们合并。PoE ++介于两者之间，因为电压水平足够低，因此立即安全不会成为问题，但是您仍然需要在两端融合有源，无源和磁性组件，然后将数据与电源分离（图3）。）。当然，工程师设计了许多“引导式”非标准方案，这些方案仅用于其应用程序，这完全是另一回事了。

图3此高度简化的框图只能开始显示PoE安装所需的合并和分离电源和数据所需的内容。现实要复杂得多，需要冗长的BOM，其中包含许多主动和被动组件。（来源：Kintronics）

那么，PoE ++会去哪里呢？它会变得普遍和司空见惯吗？还是将其使用仅限于高度专业化的应用，例如商业建筑的照明和控制？它将成为另一个未能如期实现的“竞争者”吗？五年后再回来查看，将会很有趣。毕竟，也许USB的开发人员对PC和其键盘/鼠标之间的低速，低成本互连在短短20年内将成为数据速度和电源传输的愿景有所了解（USB是在20世纪90年代中期推出的， 1990年代），但我怀疑大多数设计工程师都没有。

您对PoE ++（以及PoE +和基本PoE）的需求和优势有何看法？从您的角度来看，伴随着任何重大新选择所带来的不可避免的痛苦是否值得？

Bill Schweber是一位EE，他撰写了三本教科书，数百篇技术文章，观点专栏和产品功能。

编辑：hfy