如何保持熱態(tài)應(yīng)用涼態(tài)運(yùn)行

正在制定中的PoE Plus 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展給通過結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)進(jìn)行電源傳輸帶來一個新的重大挑戰(zhàn)。PoE Plus設(shè)備傳輸?shù)母吖β蕦?dǎo)致布線系統(tǒng)內(nèi)部的溫度升高，這將給系統(tǒng)的性能帶來消極的影響。本文中的信息將有助于讀者選擇最合適的PoE Plus 布線，以減少直流電引起的溫度升高并且將由高溫引起的物理和電氣性能退化的風(fēng)險降低到最小。

重點(diǎn)和結(jié)論：

􀁺 盡管對人類來說是安全的，但是與PoE Plus應(yīng)用相關(guān)的600mA電流還是會在安裝的布線設(shè)備中生成熱量。
􀁺 布線設(shè)備里溫度的過量上升不能在現(xiàn)場進(jìn)行測試或者得到減輕。
􀁺 布線設(shè)備里溫度的過量上升能夠?qū)е虏迦霌p耗的上升以及護(hù)套材料的過早老化。
􀁺 選擇熱逸散性能較好的媒質(zhì)能夠減少溫度的過量上升所帶來的相關(guān)風(fēng)險。
􀁺 6A類F/UTP布線系統(tǒng)所消散的熱量要比5e類布線多至少百分之五十。
􀁺 7A類S/FTP布線系統(tǒng)所消散的熱量要比5e類布線多至少百分之六十。
􀁺 我們有理由預(yù)見，6A型或者更高級別的布線將成為支持將來更高性能電信功率應(yīng)用的最佳媒介。

市場展望：

在通信布線系統(tǒng)上同時傳送電源與數(shù)據(jù)的吸引力是不可抗拒的。通過以太網(wǎng)供電(PoE) 設(shè)備的IEEE 802.3af的好處包括基礎(chǔ)設(shè)施管理簡單化、電力消耗下降、由某些應(yīng)用例如VoIP的應(yīng)用帶來的業(yè)務(wù)成本降低，甚至包括從建筑的主交流電源分離而使得安全性提高。市場研究表明PoE市場正面臨著巨大成長的頂峰，而且其數(shù)字是驚人的! 根據(jù)市場研究公司Venture Development Corporation預(yù)測，2007年大約運(yùn)送了4700萬個PoE激活的交換終端。展望未來，該公司預(yù)測PoE激活的交換終端的運(yùn)輸?shù)脑鲩L速度將比整個以太網(wǎng)終端運(yùn)輸幾乎翻一倍，并在2012年達(dá)到1.3億多的終端。

IEEE 802.3af PoE系統(tǒng)（以下簡稱“類型1”）可以在一個安全的標(biāo)稱的48VDC下通過TIA 3類/ISO C級和更高級別的結(jié)構(gòu)化布線傳輸高達(dá)12.95W的容量給帶電設(shè)備（PD），從而可以輕松的支持如下裝置：
􀁺 基于IP的語音和圖象傳輸設(shè)備；
􀁺 基于IP的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控相機(jī)；
􀁺 無線訪問接入點(diǎn)（WAPs）；
􀁺 無線射頻識別系統(tǒng)（RFID）標(biāo)簽閱讀器；
􀁺 建筑物自動控制系統(tǒng)（即溫度調(diào)節(jié)裝置、煙霧探測器、報警系統(tǒng)、安全訪問、工業(yè)用表/計時器，以及標(biāo)記閱讀器）；
􀁺 打印服務(wù)器和條形碼掃描器。

PoE PLUS 介紹：

2005年，IEEE 抓住時機(jī)提高供電設(shè)備（PSEs）的性能以傳輸更多的電力來潛在地支持如下裝置：
􀁺 筆記本電腦
􀁺 瘦客戶機(jī)（特別是運(yùn)行網(wǎng)頁瀏覽器或遠(yuǎn)程桌面軟件應(yīng)用）
􀁺 具有搖動/傾斜/變焦（PTZ）性能的安全監(jiān)控相機(jī)PoE PLUS 運(yùn)行效率
􀁺 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議電視（IPTV）
􀁺 生物統(tǒng)計傳感器
􀁺 WiMAX收發(fā)器，可以通過遠(yuǎn)距離（即點(diǎn)對點(diǎn)鏈路和移動多孔訪問）提供無線數(shù)據(jù)，并為要求額外電力的其他裝置提供大容量

為了支持這種需要，IEEE 802.3at特別小組開發(fā)了一個PoE Plus或“類型2”系統(tǒng)的規(guī)格，從而可以在一個安全的標(biāo)稱53 VDC下通過過去的TIA 5類/ISO D級：1995和更高級別的結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)（注意：新安裝的布線系統(tǒng)應(yīng)該符合或超越TIA 5e類/ISO D級：2002 的要求）提供高達(dá)29.5瓦特給帶電設(shè)備（PD）。類型2的分級要求預(yù)計在2009年中以IEEE 802.3 at出版發(fā)行。有關(guān)類型1（PoE）和類型2（PoE Plus）系統(tǒng)性能的詳細(xì)比較請參考表1。

表1：PoE和PoE Plus系統(tǒng)規(guī)范概要
                               類型1-PoE               類型2–PoE Plus
布線最小類型                    3類/C級          直流電環(huán)路阻抗<25Ω的5類/D級：1995
帶電設(shè)備（PD）可用最大功率      12.95W                    29.5W
供電設(shè)備（PSE）輸出的最大功率   15.4W                      30W
允許的PSE輸出電壓               44–57VDC                50–57V
標(biāo)稱PSE輸出電壓                 48VDC                     53VDC
最大的電纜直流（DC）電流       每對350mA                 每對600mA
最大運(yùn)行環(huán)境溫度                 60º C                     50º C
安裝限制                        無               每個電纜束最高5kW的傳輸功率

POE PLUS 面臨的挑戰(zhàn)：

正在制定中的 PoE Plus 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展給通過結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)進(jìn)行電力傳輸?shù)囊?guī)范帶來一個新的重大挑戰(zhàn)。首先，由于2 型PSE 設(shè)備傳輸?shù)碾娏Ω撸琁EEE需要了解由于電流傳導(dǎo)引起的布線系統(tǒng)內(nèi)部的溫度升高，然后詳細(xì)說明PoE Plus應(yīng)用的運(yùn)行環(huán)境從而保證維護(hù)正確的布線系統(tǒng)傳輸性能。為了取得進(jìn)一步成果，IEEE 爭取到了TIA 和 ISO 布線標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展組織來規(guī)定各種型號雙絞線電纜的最大允許電流。

通過廣泛深入的研究并搜集大量數(shù)據(jù)，TIA有能力開發(fā)出與配置在100根線纜為一束的5e類、6類和6A類電纜中的每個線對應(yīng)用的電流相對應(yīng)的溫度升高的剖面圖。有趣的是，這些剖面圖主要是以非屏蔽的雙絞線（UTP）電纜的性能分析為基礎(chǔ)創(chuàng)建的。這些剖面圖的數(shù)據(jù)后來被提交到ISO委員會并得到確認(rèn)。正如所料，由于5e類電纜的導(dǎo)電直徑最小，其散熱性能也最差，并且由于電流通過而產(chǎn)生的溫升也最大。需要注意的是，5類電纜并不包括在研究范圍之內(nèi)，因?yàn)?類布線已不再被TIA推薦使用于新的設(shè)施安裝項目。IEEE采用了5e類電纜基線剖面圖作為支持PoE Plus應(yīng)用的電纜的最壞情況最大允許電流的代表。

另外，TIA指導(dǎo)手冊推薦的能支持PoE Plus所應(yīng)用的電流水平的布線系統(tǒng)可接受的運(yùn)行環(huán)境為：最高溫度增量為10ºC，絕對最高溫度為60ºC。考慮到這個信息，IEEE選擇將類型2運(yùn)行的最高溫度降低到50ºC，從而消除高溫情況下復(fù)雜的功率減額。其次，IEEE必須確定一個不會產(chǎn)生超出10ºC溫升的最大的布線直流（DC）電流。一項基于5e類最壞情況最大允許電流剖面圖的分析使IEEE PoE Plus系統(tǒng)專家將600mA指定為類型2設(shè)備的目標(biāo)最大布線直流（DC）電流，根據(jù)TIA剖面圖，這會使布線溫度升高7.2ºC。雖然這個溫度低于推薦的最大值10ºC，并將護(hù)套過早老化的風(fēng)險降到最低。關(guān)注過度溫升引起的運(yùn)行誤差是非常關(guān)鍵的，因?yàn)檫@種情況在現(xiàn)場還無法探測。

TIA 調(diào)查的另外一項成果是發(fā)現(xiàn)溫升會隨著電纜束尺寸的增大而增強(qiáng)。基于5e類最壞情況剖面圖的分析促使TIA提供全面的指導(dǎo)手冊來說明注入任何電纜束的最大功率不應(yīng)超過5kW，最高45ºC。這項限制將有可能進(jìn)一步收緊以適應(yīng)IEEE 的最高溫度50 ºC。有趣的是，當(dāng)IEEE 承認(rèn)電纜最大允許電流是電纜類型和安裝規(guī)范（即捆扎方式）的一種功能時，卻是在提議的802.3at標(biāo)準(zhǔn)的范圍之外提出這些事項的。據(jù)預(yù)測TIA將在下一期的電信系統(tǒng)公告（TSB）中探討這些問題。預(yù)計TSB 將描述安裝布線（包括捆扎式布線和管道布線）的環(huán)境條件、不同級別和類型電纜的散熱剖面圖、以及這些條件和剖面圖如何影響電信布線的性能以支持PoE Plus應(yīng)用。

保持冷卻：

首先，在新的或者改造升級的安裝中，必須考慮到對結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)內(nèi)熱量增高的處理。設(shè)計為PoE Plus 作好準(zhǔn)備的布線系統(tǒng)所面臨的主要挑戰(zhàn)是：
􀁺 確保操作溫度不超過 50 ºC，并且
􀁺 詳細(xì)指定布線類型和安裝規(guī)范，例如捆扎方式可以盡可能減少由于電流通過而產(chǎn)生的溫度升高

因?yàn)闆]有簡易的方法來冷卻熱態(tài)路徑（想象一下在亞利桑那州、印度、阿根廷、西班牙、以色列，或者達(dá)爾文、澳大利亞的天花板空間）或監(jiān)控由PoE Plus應(yīng)用引起的安裝好的布線系統(tǒng)內(nèi)的溫度升高，所以減少由于過度的溫度升高而引起的風(fēng)險的推薦方法是選擇具有非常好的散熱性能的電纜。TIA最大允許電流剖面圖確實(shí)非常有幫助，它可以在選擇不同媒介類型時清晰的展現(xiàn)其相對優(yōu)勢（例如6A類UTP電纜比5e類UTP電纜和6類UTP電纜具有更好的散熱性能），但是還并不完善。確切地說，這些剖面圖還不能展現(xiàn)6A類屏蔽電纜（F/UTP）和7A類全屏蔽電纜（S/FTP）的性能。

除了正在進(jìn)入市場的新型的更細(xì)的 6A 類UTP 電纜，西蒙實(shí)驗(yàn)室也研究了6A 類F/UTP 電纜和7A 類S/FTP 電纜CMR 和CMP 的最大允許電流。實(shí)驗(yàn)電纜根據(jù)TIA 的100 根線纜一捆配置的要求布置并對每一種媒體類型最壞情況溫度升高進(jìn)行模擬。西蒙公司將6A 類UTP 的測量結(jié)果以及6A 類F/UTP 和7A 類S/FTP 的測試結(jié)果一起遞交給TIA 作為參考的數(shù)據(jù)。因?yàn)? 類電纜和7A 類電纜的物理結(jié)構(gòu)非常接近，所以這兩種電纜的最大允許電流估計應(yīng)該是相等的。

推翻有關(guān)散熱的錯誤觀點(diǎn)：

因?yàn)榻饘俦绕渌臒崴苄缘淖o(hù)套材料具有更高的傳導(dǎo)性，熱量模擬可以用來預(yù)測屏蔽電纜和全屏蔽電纜比UTP 電纜有更好的散熱性能。西蒙的數(shù)據(jù)證實(shí)了這個模擬并且清楚地證明了屏蔽電纜比UTP 電纜表現(xiàn)出更好的散熱性能，而且全屏蔽電纜在所有的銅雙絞線媒介類型中具有最好的散熱性能。不幸的是，關(guān)于屏蔽和全屏蔽系統(tǒng)因PoE和PoE Plus 應(yīng)用而“掉入熱量陷阱”的誤解至今在業(yè)內(nèi)存在著。這個觀點(diǎn)是完全錯誤的而且很容易就被模擬和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)推翻。

媒介類型的選擇：

有趣的是，PoE Plus 應(yīng)用的目的是與10BASE-T、100BASE-T 和1000BASE-T兼容，但與10GBASE-T 的兼容性卻被注明沒有被新的標(biāo)準(zhǔn)排除。因此，為了試圖使安裝的電纜最大百分比地運(yùn)轉(zhuǎn)成為可能，即將頒布的802.3at 標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)說明了直流環(huán)路阻抗少于或等于25 歐姆的符合ISO ‘11801 D 級：1995和TIA ‘568-B.25 類布線系統(tǒng)是支持PoE Plus 的最低等級。需要注意的是，這些是針對過去已存在的100MHZ 級別的布線。 對于新的安裝，TIA 認(rèn)可568-B.2 5e類布線，ISO認(rèn)可D 級：2002 布線。雖然這些目標(biāo)對已安裝5 類/5e 類或者D 級：1995/D 級：2002電纜的最終用戶是個好消息，但是這些布線系統(tǒng)的散熱性能非常差，對于那些專注于新型或更新升級的用戶和廠家來說還存在更好的選擇。

需要強(qiáng)調(diào)的是，具有優(yōu)良散熱性能的電纜布線意味著：
􀁺 運(yùn)行溫度很少可能超過50ºC，
􀁺 可靠的通用安裝規(guī)范，例如捆扎方式，幾乎不可能影響整體的溫度升高，
􀁺 減少由于溫度升高而引起的令人不快的插入損耗增加的可能性，
􀁺 減少布線護(hù)套過早老化的風(fēng)險。

電纜生產(chǎn)廠家提供優(yōu)良的散熱性能是尤其關(guān)鍵的，因?yàn)槟壳斑�沒有方法在已有的安裝中檢測溫度升高或者減輕高溫環(huán)境。從歷史觀點(diǎn)上來說，合適的性能裕量水平是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定界限的50%（對于傳輸性能參數(shù)來說是等同于6 dB 的裕量）。根據(jù)這些原則，能夠提供最好的散熱性能且支持PoE Plus 應(yīng)用的解決方案的是6A 類 F/UTP 和7A 類 S/FTP 布線系統(tǒng)。事實(shí)上，7A 類 S/FTP 型布線系統(tǒng)比5e 類電纜的散熱性能高出60%！

PoE PLUS的前景：

鑒于 PoE Plus 應(yīng)用在功能和成本節(jié)約上的眾多優(yōu)勢，可以預(yù)測向帶電設(shè)備提供更多電力的需求只是在幾年之后。幸運(yùn)的是，提高散熱性能也是一個能夠在IEEE 最大10ºC 溫升的限制范圍內(nèi)支持更多電流傳輸?shù)哪芰Αｈb于其出眾的電流傳輸能力，毫無疑問，6A 類或者更高級別的布線將成為支持將來更高性能電信供電應(yīng)用的最佳媒介。

定義：正在制定中的 PoE Plus 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展給通過結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)進(jìn)行功率傳輸?shù)囊?guī)范帶來一個新的重大挑戰(zhàn)。首先，由于2 型PSE 設(shè)備傳輸?shù)碾娏Ω�，IEEE需要了解由于電流傳導(dǎo)引起的布線系統(tǒng)內(nèi)部的溫度升高，然后詳細(xì)說明PoE Plus應(yīng)用的運(yùn)行環(huán)境從而保證維護(hù)正確的布線系統(tǒng)傳輸性能。為了取得進(jìn)一步成果，IEEE 爭取到了TIA 和 ISO 布線標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展組織來規(guī)定各種型號雙絞線電纜的最大允許電流。
插入損耗：一個信號在振幅和強(qiáng)度的減少量（通常指衰減）。
類型1：PoE 傳輸系統(tǒng)和裝置
類型2：PoE Plus 傳輸系統(tǒng)和裝置

縮寫詞：
º C：. . . . . . . . . .攝氏度
A：. . . . . . . . . …安培，電流單位
AC：. . . . . . . . ...交流電
DC：. . . . . . . . …直流電
dB： . . . . . . . . . .分貝
IP：. . . . . . . . . …網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
IPTV： . . . . . . . .網(wǎng)絡(luò)協(xié)議電視
kW：. . . . . . . …..千瓦
MHz：. . . . . . . …兆赫
PD：. . . . . . . . ….動力裝置
PoE：. . . . . . . . . 以太網(wǎng)供電，發(fā)表IEEE 802.3af
PoE Plus：. . . . . 以太網(wǎng)供電Plus，IEEE 802.3at，待確認(rèn)
PSE：. . . . . . . . . 供電設(shè)備
F/UTP：. . . . . . . 非屏蔽雙絞線周圍的箔（可應(yīng)用于6A型和低級別布線系統(tǒng)）
IEEE：. . . . . . . . .電氣和電子工程師協(xié)會
ISO：. . . . . . . . …國際標(biāo)準(zhǔn)化組織
M：. . . . . . . . . ….公尺
mA：. . . . . . . . ….毫安培，電流單位
RFID：. . . . . . . ...無線射頻識別系統(tǒng)
S/FTP：. . . . . . . 箔雙絞線的屏蔽（可應(yīng)用于7型和7A型布線系統(tǒng)）
TIA：. . . . . . . . . 電信工業(yè)協(xié)會
UTP：. . . . . . . . . .非屏蔽雙絞線
VDC：. . . . . . . ….伏特，直流電
VoIP：. . . . . . . . …通過 IP 協(xié)議的語音
W：. . . . . . . . …….瓦特，功率單位
WAP：. . . . . . . . …無線接入點(diǎn)

參考書目：
1. IEEE 802.3-2005，《信息技術(shù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)：鄉(xiāng)村和城鎮(zhèn)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間的通信和信息交換的具體要求第三部分：具有碰撞檢測功能的載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA/CD）的存取方法和物理層規(guī)范》，第二章第33 條（結(jié)合IEEE Std802.3af-2003 的內(nèi)容），2005 年12月
2. Venture Deployment Corporation (www.vdc-corp.com)，《以太網(wǎng)供電（PoE）：全球市場需求分析，第三版》，2008年3月
3. 微波存取全球互通有限公司
4. IEEE 802.3at，“信息技術(shù)IEEE 標(biāo)準(zhǔn)：鄉(xiāng)村和城鎮(zhèn)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間的通信和信息交換的具體要求第三部分：具有碰撞檢測功能的載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA/CD）的存取方法和物理層規(guī)范修訂本：通過介質(zhì)相關(guān)接口（MDI）
PoE PLUS 運(yùn)行效率增強(qiáng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）動力》，待出版
5. ISO/IEC 11801，第一版，《信息技術(shù)：用戶駐地普通類布線》，1995年6. ANSI/TIA/EIA-568-B.2，“商業(yè)建筑電信布線標(biāo)準(zhǔn)第二部分：對稱雙絞線電纜布線構(gòu)成》，2001年5月
7. ISO/IEC 11801，第二版，《信息技術(shù)：用戶駐地普通類布線》，2002年

資料來源http://www.siemon.com.cn/articles.php。