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四線對(duì)以太網(wǎng)供電 (PoE) 和您的布線設(shè)備

多年來(lái)，您一直在部署支持以太網(wǎng)供電 (PoE) 的線纜設(shè)備，以用于 VoIP 電話和監(jiān)控?cái)z像機(jī)等各種設(shè)備。目前您只需要支持到 30 瓦，但是，現(xiàn)在有大量設(shè)備可以利用更高水平的 PoE —— 如最新的 802.11ac Wi-Fi 接入點(diǎn)、數(shù)字顯示器甚至臺(tái)式計(jì)算機(jī) —— 您的客戶開(kāi)始要求四對(duì) PoE。本文介紹了與四對(duì) PoE 相關(guān)的主題：提議的標(biāo)準(zhǔn)、線纜要求、LP 布線認(rèn)證和現(xiàn)場(chǎng)端接插頭。

提議的標(biāo)準(zhǔn)

我們從現(xiàn)有的各種 PoE 類型的差異開(kāi)始。Type 1 PoE 最多提供 15.4 W，設(shè)備可用 13 W，而 Type 2 PoE（有時(shí)稱為 PoE Plus）最多提供 30 W，設(shè)備可用 25.5 W。兩種類型都使用兩種方法之一 —— 方案 A 或方案 B —— 通過(guò)兩個(gè)線對(duì)供電。

在方案 A 中，電力是和數(shù)據(jù)同時(shí)在線對(duì) 1-2 和 3-6 上傳輸?shù)摹Ｔ诜桨?/span> B 中，電力是通過(guò)備用雙絞線 4-5 和 7-8 傳輸?shù)摹７桨?/span> A 同時(shí)兼容雙線對(duì)（例如 10/100BASE-T）和四線對(duì)（例如 1000BASE-T）應(yīng)用，方案 B 只兼容使用雙線對(duì)的數(shù)據(jù)信號(hào)。

為四線對(duì) PoE 提議的 802.3bt 標(biāo)準(zhǔn)包含 Type 3 和 Type 4，這兩種均與數(shù)據(jù)一起使用所有四個(gè)線對(duì)提供電力。Type 3 PoE 最多提供 60W，設(shè)備可用 51W，而 Type 4 最多提供 90W，設(shè)備可用 71W。

以太網(wǎng)聯(lián)盟認(rèn)證計(jì)劃

為提高互操作性，以太網(wǎng)聯(lián)盟（代表了 90% PSE 交換設(shè)備制造商）推出了一項(xiàng) PoE 認(rèn)證計(jì)劃。該計(jì)劃提供了一種方法，用于認(rèn)證其產(chǎn)品與其他 IEEE-802.3 標(biāo)準(zhǔn) PoE 解決方案的互操作性，并以簡(jiǎn)單明了的方式標(biāo)注此類產(chǎn)品。

此產(chǎn)品認(rèn)證經(jīng)由使用批準(zhǔn)設(shè)備的 300 頁(yè)測(cè)試計(jì)劃定義。認(rèn)證過(guò)程可由制造商或第三方實(shí)施，例如新罕布什爾大學(xué)的互操作性實(shí)驗(yàn)室 (UNH-IOL)。PSE 和 PD 設(shè)備均可認(rèn)證。通過(guò)該項(xiàng)嚴(yán)格流程的設(shè)備可粘貼 EA 認(rèn)證標(biāo)識(shí)。

PoE 設(shè)備的設(shè)計(jì)師或安裝人員只需簡(jiǎn)單地比較 PSE 和 PD 上的標(biāo)識(shí)，即可確定其兼容性。如果 PSE 的等級(jí)等于或高于 PD 的要求，即可保證正常運(yùn)行。

供電設(shè)備（左）和電源設(shè)備（右）的以太網(wǎng)聯(lián)盟標(biāo)記。

線纜要求

對(duì)于使用方案 A 的 Type 1 和 Type 2 PoE，電力的傳輸方式是在兩個(gè)線對(duì)上施加一個(gè)共模電壓 —— 這意味著電流是在兩個(gè)導(dǎo)體上平分的。為此， 線對(duì)中各導(dǎo)體的直流電阻必須平衡（相等），且其差將稱為直流電阻不平衡。過(guò)多的不平衡會(huì)使數(shù)據(jù)信號(hào)失真，產(chǎn)生位錯(cuò)誤、重新傳輸，甚至數(shù)據(jù)鏈路功能異常。

和 Type 1 和 Type 2 PoE 方案 A 一樣，四線對(duì) Type 3 和 Type 4 PoE 也通過(guò)共模電壓供電，所以直流電阻不平衡也會(huì)造成很大影響。但是，在 Type 3 和 Type 4 中，你需要擔(dān)心的不僅僅是各線對(duì)上的直流電阻不平衡。多個(gè)線對(duì)之間的過(guò)量直流電阻不平衡還會(huì)嚴(yán)重破壞數(shù)據(jù)傳輸，導(dǎo)致 PoE 停止工作。

除質(zhì)量較差的線纜直流電阻不平衡的風(fēng)險(xiǎn)較高（例如導(dǎo)體直徑和同心度【圓度】差異較大）外，端接不一致（例如導(dǎo)體在 IDC 內(nèi)的位置不正確或不一致）也會(huì)導(dǎo)致直流電阻不平衡。因此，雖然您可以在供應(yīng)商的線纜上看到直流電阻不平衡的規(guī)格，但現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試確實(shí)是保證安裝后直流電阻不平衡性能的有效方法。

DSX CableAnalyzer™ 系列可快速而方便地測(cè)試線對(duì)中和線對(duì)間的直流電阻不平衡，保證您部署的線纜設(shè)備可用于雙和四線對(duì) PoE 應(yīng)用。

生熱和有限功率線纜

遺憾的是，直流電阻不平衡不是唯一需要擔(dān)心的。PoE 在雙絞線對(duì)銅纜上傳輸時(shí)，線纜中的溫度升高會(huì)導(dǎo)致插入損耗升高。這會(huì)導(dǎo)致信道無(wú)法通過(guò)插入損耗測(cè)試，或需要減少線纜長(zhǎng)度。

多根輸送 PoE 的線纜緊密捆綁在一起時(shí)，PoE 產(chǎn)生的熱量會(huì)成為更大的問(wèn)題 —— 而且功率越大，熱量越多。美國(guó)國(guó)家電氣規(guī)范根據(jù)導(dǎo)線尺寸和溫度額定值規(guī)定了60W 或更高 PoE 中允許的線纜數(shù)量。TIA 也在制定限制溫度升高的規(guī)范。

通過(guò)事實(shí)調(diào)查研究對(duì)線束中的高水平 PoE 的影響進(jìn)行研究之后，Underwriter’s Laboratories (UL) 推出了有限功率 (LP) 認(rèn)證，以方便 PoE 應(yīng)用選擇線纜。LP 認(rèn)證表示線纜已經(jīng)過(guò)測(cè)試，即使在最壞的安裝情況下也能正常提供 PoE 且不會(huì)超過(guò)線纜的溫度額定值。該認(rèn)證考慮了較大線束、高環(huán)境溫度和其他環(huán)境影響 —— 如封閉空間或管道。

一定要理解 LP 是一種認(rèn)證，而不是一個(gè)清單或評(píng)級(jí)。所以和 NFPA 70 美國(guó)國(guó)家電氣規(guī)范®要求的其他 UL 清單或阻燃或冒口評(píng)級(jí)不一樣，LP 認(rèn)證線纜是一種可選項(xiàng)，而不是要求。說(shuō)到 NEC®，2017 版中增加了新要求，另外還解決了生熱問(wèn)題 —— 但僅適用于功率大于 60W 時(shí)（Type 3）。對(duì)于這些情況，NEC 增加了安培表，其中規(guī)定了 30°C (86°F) 環(huán)境溫度下安裝的特定線束尺寸、導(dǎo)線尺寸和線纜溫度額定值允許的最大載流量。因?yàn)?NEC® 是法律，所以這些安培表是必須要遵守的。但是，NEC 確實(shí)允許使用 LP 認(rèn)證的線纜代替使用安培表。

好消息是，僅當(dāng) PoE 計(jì)劃運(yùn)行在 60W 以上時(shí)，你才需要擔(dān)心這個(gè)問(wèn)題，而大多數(shù)支持 PoE 的設(shè)備（包括 LED 燈）需要的功率都低于此值。壞消息是，你永遠(yuǎn)不知道最終可能會(huì)通過(guò)線纜傳輸多少功率，因此遵循安培表或使用 LP 認(rèn)證的線纜是避免未來(lái)出現(xiàn)問(wèn)題的好辦法。其他選項(xiàng)包括使用直徑較大、額定溫度較高、或有屏蔽結(jié)構(gòu)的線纜，以及簡(jiǎn)單地選擇不使用線束。

雖然在溫度等級(jí)較高或經(jīng)過(guò) LP 認(rèn)證的較高質(zhì)量線纜中通常不會(huì)出現(xiàn)直流電阻不平衡問(wèn)題，但工藝較差的線纜仍然會(huì)造成太多的電阻不平衡。因此，仍然建議對(duì) LP 線纜進(jìn)行直流電阻測(cè)試。

模塊化插頭端接鏈路

隨著物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和傳感器技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的設(shè)備開(kāi)始支持 IP 并連接到銅纜水平線纜基礎(chǔ)設(shè)施。這些設(shè)備，如 LED 燈、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、樓宇自動(dòng)化控制和 Wi-Fi 接入點(diǎn)等，大部分都有一個(gè)集成的 RJ45 端口，用于連接網(wǎng)絡(luò)。

有些情況下，連接這些類型的設(shè)備時(shí)不使用通用四連接器通道，尤其是那些位于天花板空間中、不適宜安裝面板的設(shè)備。相反，通信室僅配備一根跳線，永久鏈路通過(guò)插頭端接至另一端，便于其直接插入設(shè)備內(nèi)，無(wú)需使用設(shè)備纜線。這就產(chǎn)生了模塊化插頭端接鏈路，即 MPTL，隨著這種應(yīng)用變得越來(lái)越普遍并出現(xiàn)在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，我們有必要現(xiàn)在就掌握如何測(cè)試它。

使用插頭端接鏈路的優(yōu)勢(shì)包括：避免暴露可能會(huì)被無(wú)意或有意斷開(kāi)的跳線（如監(jiān)控?cái)z像機(jī)）以提高安全性和美觀性，以及遵守在通風(fēng)區(qū)域僅使用阻燃級(jí)別產(chǎn)品的規(guī)范要求（并非所有跳線均為阻燃級(jí)別）。

BICSI 005 電子安全和安全標(biāo)準(zhǔn)中首次提出使用與插頭端接并無(wú)需設(shè)備線纜的鏈路，而將于今年晚些時(shí)候發(fā)布的 BICSI 033 智能建筑物和場(chǎng)所中信息通信技術(shù)設(shè)計(jì)和實(shí)施規(guī)范中再次出現(xiàn)這一概念。TIA-862 樓宇自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)同樣認(rèn)為在不可行或不安全時(shí)需要避免設(shè)備線，并且特別提出允許使用插頭端接鏈路。此應(yīng)用最初被稱為“直連連接”，但因?yàn)闀?huì)與數(shù)據(jù)中心交換機(jī)到服務(wù)器應(yīng)用中使用的直連連接混淆，所以該術(shù)語(yǔ)已發(fā)生變化。

雖然 TIA 指定的插頭端接鏈路已作為一種應(yīng)用被行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可，但以前沒(méi)有針對(duì)性的具體測(cè)試要求。因此，根據(jù) BICSI 的建議，這些連接最初是使用改良單連接器永久鏈路測(cè)試進(jìn)行測(cè)試的。具體方法是將接線板上的主測(cè)試裝置連接到永久鏈路適配器，然后在遠(yuǎn)端將遠(yuǎn)程裝置連接到信道適配器，然后在測(cè)試儀上選擇“Mod 1-Conn Perm. Link” 應(yīng)用。在遠(yuǎn)端使用信道適配器的問(wèn)題是遠(yuǎn)端的配對(duì)連接被排除在測(cè)試之外。

隨著現(xiàn)場(chǎng)端接插頭的普及，并考慮到插頭端接不良的可能性，標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)認(rèn)識(shí)到需要將遠(yuǎn)端的最終插頭連接包含在測(cè)試程序中。最新的 ANSI-TIA568.2-D 標(biāo)準(zhǔn)草案包含了 MPTL 配置，且該測(cè)試已集成到 DSX CableAnalyzer 系列中。

安裝工具

即使擁有經(jīng)過(guò)適當(dāng)認(rèn)證的布線工廠，安裝 PoE 的技術(shù)人員也會(huì)遇到問(wèn)題。 線纜可能會(huì)被貼錯(cuò)標(biāo)簽、損壞、連接到錯(cuò)誤的端口或完全斷開(kāi)�；蛘�，交換機(jī)可能未配置為提供足夠的電力。如果技術(shù)人員不能確定線路上發(fā)生的事件，則可能需要數(shù)小時(shí)的時(shí)間來(lái)解決這些問(wèn)題。 然后他們必須追蹤線纜，確定它是否正常，以及它的連接位置。 即使他們弄明白了，他們也無(wú)法通過(guò)查看交換機(jī)來(lái)判斷電源是否配置正確。 然后他們需要聯(lián)系 IT 人員來(lái)弄清楚發(fā)生了什么。

或者他們可以使用簡(jiǎn)單的測(cè)試儀，如 MicroScanner PoE。只需將其插入即可，它將顯示交換機(jī)通告的功率級(jí)別以及連接速度。 可以將此信息與設(shè)備的要求進(jìn)行比較，以確定它是否可以正常運(yùn)行。 如果線纜損壞，MicroScanner 可以顯示到斷路或短路的距離。 如果線纜斷開(kāi)連接，它可以通過(guò)我們的 IntelliTone Pro 3000 F 生成跟蹤音。它甚至可以顯示連接到線纜遠(yuǎn)端的標(biāo)識(shí)器的編號(hào)，以確定它連接的位置

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