本應(yīng)用筆記解釋了以太網(wǎng)供電（PoE）是一種用于有線局域網(wǎng)（LAN）的技術(shù)。PoE 通過傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的同一電纜供電。在 PoE 網(wǎng)絡(luò)上使用 LED 照明可提供出色的能效，因?yàn)樗畲笙薅鹊販p少了改裝的傳統(tǒng)交流供電插座中使用的 LED 燈的低效功率轉(zhuǎn)換級。該應(yīng)用說明還解釋了通過PoE網(wǎng)絡(luò)為LED燈供電和控制如何創(chuàng)造以新穎的方式使用LED燈的機(jī)會。給出了示例。

以太網(wǎng)供電 （PoE） 是有線以太網(wǎng)局域網(wǎng) （LAN） 中使用的一種技術(shù)，它通過傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的同一根電纜供電。這減少了安裝網(wǎng)絡(luò)并為連接到網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備供電而必須鋪設(shè)的電纜數(shù)量。與傳統(tǒng)布線相比，它還使維護(hù)和調(diào)整網(wǎng)絡(luò)上的接入端口更容易，以滿足不斷變化的要求。PoE 標(biāo)準(zhǔn)最初是為滿足 IT 服務(wù)的需求而開發(fā)的，適用于各種網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，包括 IP 電話、IP 安全攝像頭、無線接入點(diǎn)、調(diào)制解調(diào)器、交換機(jī)和其他網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。

設(shè)計(jì)師和設(shè)施管理人員繼續(xù)尋找新的方法，通過連接以前從未與LED照明等網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)的設(shè)備來獲得使用PoE網(wǎng)絡(luò)的好處。LED 照明的性質(zhì)有助于自然地利用 PoE 安裝的優(yōu)勢。在我們探討 LED 照明和 PoE 網(wǎng)絡(luò)如何以及為什么完美匹配之前，我們將介紹構(gòu)成 PoE 網(wǎng)絡(luò)安裝的元素。

PoE 技術(shù)受 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)管。最初的PoE標(biāo)準(zhǔn)于2003年發(fā)布，并于2009年更新。它指定電源和通信數(shù)據(jù)通過單個標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)電纜線（即 cat 5）直接傳送到所連接設(shè)備的 RJ45 網(wǎng)絡(luò)端口。PoE 支持 10BASE-T、100BASE-TX 和 1000BASE-T 網(wǎng)絡(luò)。

位于交換機(jī)/集線器端跨度或中跨中使用的供電設(shè)備 （PSE） 為網(wǎng)絡(luò)上稱為用電設(shè)備 （PD） 的連接設(shè)備供電。端跨 PSE 是一種以太網(wǎng)交換機(jī)，在網(wǎng)絡(luò)布線中包括電源。中跨 PSE 是位于普通以太網(wǎng)交換機(jī)和 PD 之間的饋電器，它在網(wǎng)絡(luò)布線中注入電源而不影響數(shù)據(jù)。能夠在中跨和端跨配置中安裝 PSE 支持傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，并可以更好地控制哪些網(wǎng)段供電。

在 PoE 中跨插入實(shí)施中，PSE 使用對 4-5 和 7-8 進(jìn)行配電。功率直接通過 10/100Mbps 以太網(wǎng)中跨配置中的未使用對分配（圖 1）。正 PSE 輸出 （V+） 連接到導(dǎo)線 4 和 5，而負(fù) PSE 輸出 （V-） 連接到導(dǎo)線 7 和 8。在這種配置中，電源對與通過 PoE 中跨饋電器的原始信號對分開。中跨饋電器在已經(jīng)有互聯(lián)網(wǎng)連接的安裝中很有用，并且更換或升級互聯(lián)網(wǎng)交換機(jī)/路由器以提供 PoE 的成本太高。

圖1.適用于 10/100Mbps 以太網(wǎng)的 PoE 中跨插入原理圖。

在 PoE 端點(diǎn)插入實(shí)施中，PSE 使用對 1-2 和 3-6 進(jìn)行配電（圖 2）。端點(diǎn)配置中的電源在電纜對上以共模偏置 （DC） 的形式提供，而以太網(wǎng)數(shù)據(jù)是變壓器耦合和全差分 （AC）。在此配置中，電源和數(shù)據(jù)共享同一對電纜。PSE 輸出的極性未針對端點(diǎn)應(yīng)用定義。在端點(diǎn)配置中，以太網(wǎng)磁性元件經(jīng)過專門設(shè)計(jì)，可承受電源產(chǎn)生的直流偏置。

圖2.適用于 10/1000Mbps 以太網(wǎng)的 PoE 端點(diǎn)插入原理圖。

為了支持傳統(tǒng)安裝，PSE 可以使用 Cat 3 或更好的電纜，在 44VDC 至 57VDC 的電壓范圍內(nèi)以最大 15.4W 的功率供電。該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定，PSE 可以使用 Cat 5 或更好的電纜在 50VDC 至 57VDC 電壓范圍內(nèi)提供 30W（兩對）或 60W（四對）。對于這三種功率場景，PD 的最大功耗分別限制為 12.95W、25.5W 或 51W（以考慮電纜中最壞情況下的功率損耗）——全部在 37VDC 至 57VDC 電壓范圍內(nèi)。

指定PoE標(biāo)準(zhǔn)是為了避免降低數(shù)據(jù)通信性能，并通過PSE和PD之間的功耗協(xié)商來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備免受過載。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了 PSE 在網(wǎng)絡(luò)中添加或刪除 PD 時(shí)如何檢測 PD，以及如何調(diào)整 PSE 的電源電流。

PD 在初始連接期間與 PSE 協(xié)商功率等級。所有PD在供電對上均包括一個25kΩ電阻，以允許PSE檢測PD何時(shí)連接和斷開網(wǎng)絡(luò)。要支持舊版安裝，較新的 PSE 必須能夠正確為第 3 類和第 5 類電纜上的 PD 供電。同樣，PD需要能夠檢測PSE可以向其提供哪種類型的電源方案。所選電源方案基于 PSE 和 PD 之間的最高兼容性。電源僅輸送到兼容設(shè)備，并阻止不兼容的舊設(shè)備供電。這允許用戶在其網(wǎng)絡(luò)上自由安全地混合傳統(tǒng)和 PoE 兼容設(shè)備。

完美匹配

LED照明是一種近乎主流的技術(shù)，與其他照明技術(shù)（尤其是白熾燈和鹵素?zé)簦┫啾?，它具有具有競爭力的成本和能源效率?yōu)勢。LED 采用直流電源工作。PoE PSE 直接向 PD 提供直流電源，在 PoE 網(wǎng)絡(luò)上使用 LED 照明 PD 可提供更高的能效。它最大限度地減少了LED燈的低效功率轉(zhuǎn)換級，而不是用于改裝的傳統(tǒng)交流電源插座。

通過 PoE 網(wǎng)絡(luò)為 LED 燈供電和控制，為以新穎新穎的方式使用 LED 燈創(chuàng)造了機(jī)會。例如，使用適當(dāng)?shù)膫溆秒姵鼗驊?yīng)急發(fā)電，這已經(jīng)是網(wǎng)絡(luò)安裝的一部分;基于 PoE 的 LED 照明可以立即重新利用，并用于在停電期間提供重要照明，而無需專門的輔助照明系統(tǒng)。LED照明不僅可以用于應(yīng)急照明。它還可用于向建筑物居住者傳達(dá)重要且可能動態(tài)變化的信息，例如顯示建筑物外的安全出口路徑，或指示建筑物的區(qū)域，如果可以通過已安裝在PoE網(wǎng)絡(luò)中的LED控制器命令LED照明改變顏色，則要避免。

將 LED 燈與傳感器和控制器耦合是很自然的，這樣 LED 燈就可以調(diào)整其亮度和顏色，以便在環(huán)境照明全天變化時(shí)提供一致的照明環(huán)境。這種類型的照明調(diào)整使LED燈能夠比其他照明技術(shù)更有效地智能地“收集”陽光。但是，一旦您接受了與LED燈集成的傳感器和控制器的成本，在組件中添加額外的傳感器和模塊的邊際成本很小。

在 PoE 網(wǎng)絡(luò)中安裝智能 LED 燈為設(shè)施管理人員和居住者創(chuàng)造了與建筑物交互的新方式。例如，設(shè)施管理人員可以將智能LED照明系統(tǒng)用作信息收集網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行歷史和趨勢分析，以了解如何根據(jù)居住者的實(shí)際行為更好地調(diào)整溫度，通風(fēng)，照明和清潔計(jì)劃。同時(shí)，居住者可以使用智能LED照明系統(tǒng)訪問其他建筑服務(wù)，如接近傳感器，以發(fā)現(xiàn)最近的可用會議室。如果智能 LED 包括用于激活和檢測標(biāo)簽的模塊，則可以跟蹤帶有 RFID 標(biāo)簽的物品。帶有無線接入點(diǎn)的智能 LED 可用于設(shè)置短距離無線網(wǎng)絡(luò)。

與 PoE 的完美契合使其成為 LED 照明的未來。PoE 使 LED 照明網(wǎng)絡(luò)能夠使用與建筑物的傳統(tǒng)電源基礎(chǔ)設(shè)施一起運(yùn)行的電源，而無需解決與各種可能的電源基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的許多技術(shù)挑戰(zhàn)。在PoE網(wǎng)絡(luò)中安裝智能LED燈的最大好處可能是它提供了一種面向未來的形式，因?yàn)檎彰?，電源和?shù)據(jù)布線已經(jīng)安裝在人們需要的地方。向智能 LED 集線器添加新傳感器或模塊是一種低成本的方式，無需昂貴的照明更換即可向現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施添加新功能。隨著物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 功能的不斷出現(xiàn)和成熟，能夠快速實(shí)施這些“必備”功能的好處將累積到那些使用靈活、面向未來的安裝（如 PoE 網(wǎng)絡(luò)上的 LED 照明）的設(shè)施中。

審核編輯：郭婷