一、 POE的概念
POE(Power Over Ethernet)技術(shù)指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)雙絞線布線基礎(chǔ)架構(gòu)不作任何改動的情況下，在為一些基于IP的終端（如IP電話機、無線局域網(wǎng)接入點AP、網(wǎng)絡(luò)攝像機等）傳輸數(shù)據(jù)信號的同時，還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。
POE標(biāo)準(zhǔn)為使用以太網(wǎng)的傳輸電纜輸送直流電到POE兼容的設(shè)備定義了兩種方法：一種稱作“中間跨接法”( Mid -Span ),使用以太網(wǎng)電纜中沒有被使用的空閑線對來傳輸直流電,相應(yīng)的Endpoint PSE支持POE功能的以太網(wǎng)交換機、路由器、集線器或其他網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備。另一種方法是“末端跨接法”(End-Span),是在傳輸數(shù)據(jù)所用的芯線上同時傳輸直流電,其輸電采用與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號不同的頻率。Mid-span PSE是一個專門的電源管理設(shè)備,通常和交換機放在一起。它對應(yīng)每個端口有兩個RJ45插孔,一個用短線連接至交換機,另一個連接遠端設(shè)備�？梢灶A(yù)見,End-Span會迅速得到推廣,這是由于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)與輸電采用公用線對,因而省去了需要設(shè)置獨立輸電的專用線,這對于僅有8芯的電纜和相配套的標(biāo)準(zhǔn)RJ-45插座意義特別重大。
二、 POE供電的工作過程
當(dāng)在一個網(wǎng)絡(luò)中布置 PSE供電端設(shè)備時,POE以太網(wǎng)供電工作過程如下所示：
檢測：一開始,PSE設(shè)備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測到線纜終端的連接為一個支持IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備。
PD端設(shè)備分類：當(dāng)檢測到受電端設(shè)備PD之后,PSE設(shè)備可能會為PD設(shè)備進行分類,并且評估此PD設(shè)備所需的功率損耗。
開始供電：在一個可配置時間(一般小于15μs)的啟動期內(nèi),PSE設(shè)備開始從低電壓向PD設(shè)備供電,直至提供48V的直流電源。
供電：為PD設(shè)備提供穩(wěn)定可靠48V的直流電,滿足PD設(shè)備不越過 15.4W的功率消耗。
斷電：若PD設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)上斷開時,PSE就會快速地(一般在300～400ms之內(nèi))停止為PD設(shè)備供電,并重復(fù)檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設(shè)備。
一個完整的POE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備(PSE, Power Sourcing Equipment)和受電端設(shè)備(PD, Power Device)兩部分。PSE設(shè)備是為以太網(wǎng)客戶端設(shè)備供電的設(shè)備,同時也是整個POE以太網(wǎng)供電過程的管理者。而PD設(shè)備是接受供電的PSE負載,即POE系統(tǒng)的客戶端網(wǎng)絡(luò)攝像機。
三、POE的傳輸模式：
標(biāo)準(zhǔn)的五類網(wǎng)線進行數(shù)據(jù)傳輸時有四對雙絞線,但是普通的網(wǎng)絡(luò)攝像機在l0M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的兩對。IEEE802.3af允許兩種用法,應(yīng)用空閑腳供電時,4、5腳連接為正極,7、8腳連接為負極。應(yīng)用數(shù)據(jù)腳供電時,將DC電源加在傳輸變壓器的中點,不影響數(shù)據(jù)的傳輸。在這種方式下線對1、2和線對3、6可以為任意極性。802.3af標(biāo)準(zhǔn)不允許同時應(yīng)用以上兩種情況。電源提供設(shè)備PSE只能提供一種用法,但是電源應(yīng)用設(shè)備PD必須能夠同時適應(yīng)兩種情況。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定供電電源通常是48V、13W的。PD設(shè)備提供48V
到低電壓的轉(zhuǎn)換是較容易的,但同時應(yīng)有1500V的絕緣安全電壓。
四、POE交換機和受電模塊
POE的交換機是指在交換機上集成PSE供電端設(shè)備，PSE設(shè)備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測到線纜終端的連接為一個支持IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備，根據(jù)受電設(shè)備輸出相應(yīng)的電壓。
POE的受電模塊是將以太網(wǎng)絡(luò)供電(POE)的受電裝置(PD)所需的偵測接口回路(IEEE 802.3af interface)及DC/DC Converter整合至單一包裝模塊，支持功率識別電路(classification，Ag8000/8100)，讓局端供電裝置遞送適當(dāng)?shù)墓β市枨? 提升整體系統(tǒng)的功率消耗效能。
五、POE網(wǎng)絡(luò)攝像機
POE網(wǎng)絡(luò)攝像機就是利用POE技術(shù)來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)攝像機，它擁有POE受電設(shè)備端的功能，利用以太網(wǎng)供電的供電端設(shè)備（PSE）提供的直流電,通過雙絞線傳輸至受電端（PD）。跟普通網(wǎng)絡(luò)攝像機相比，POE網(wǎng)絡(luò)攝像機具有以下優(yōu)點：除了從以太網(wǎng)電纜為連接設(shè)備提供通用供電支持外，POE降低了投資開支，從而降低了在統(tǒng)一IP基礎(chǔ)設(shè)施中整合入上電設(shè)備的總部署成本。POE免除了為終端設(shè)備安裝墻壁電源連接的需要，因而降低了與支持終端設(shè)備相關(guān)的電源插座成本。它還可在部署本地交流電源較為困難的場所安裝網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，從而提供了更大的靈活性。我們在實際運用中也可以將POE 網(wǎng)絡(luò)攝像機中的受電端從攝像機中剝離出來，分成普通的網(wǎng)絡(luò)攝像機加POE適配器。前端同樣有提供POE供電的以太網(wǎng)交換機，后端配置POE適配器，適配器將雙絞線傳輸過來的直流電源轉(zhuǎn)換給網(wǎng)絡(luò)攝像機，提供網(wǎng)絡(luò)攝像機的工作電源。因為受電模塊具有支持功率識別電路的功能，在我們使用UPS供電的時候，節(jié)能的優(yōu)點體現(xiàn)的更加明顯。
六、工程中應(yīng)用POE網(wǎng)絡(luò)攝像機與普通網(wǎng)絡(luò)攝像機的對比：
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對比項 |
POE網(wǎng)絡(luò)攝像機 |
普通的網(wǎng)絡(luò)攝像機 |
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施工難度 |
安裝簡單，只需要布置一根雙絞線，不需要敷設(shè)電源線，可以省去昂貴的電源線，省去敷設(shè)電源線的工作量。 |
要敷設(shè)網(wǎng)絡(luò)線和電源線，增加施工量，增加成本，延長工期。 |
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點位設(shè)定的自由度 |
布置點位相對比較自由，不用考慮電源取電的難題，只要網(wǎng)絡(luò)線可以到達的地方都可以安裝，減少安裝過程中考慮的因素。 |
要根據(jù)電源線來布置網(wǎng)絡(luò)攝像機，電源也是點位布置中要考慮的一個因素。 |
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信號干擾度 |
因為網(wǎng)絡(luò)線容易受到強磁場的干擾，我們在POE供電時不用單獨敷設(shè)220V的電源，減少信號的干擾導(dǎo)致圖像不清晰、衰減大的因素。 |
電源線和網(wǎng)絡(luò)線單獨敷設(shè)，但是畢竟相隔的距離比較近，容易造成干擾。 |
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節(jié)能程度 |
POE供電的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用集中供電時，因為受電模塊具有支持功率識別電路的功能，不會造成電能的浪費，有效的節(jié)約了能源。 |
采用固定功率的電源適配器供電，供電過程中造成電能的浪費。 |
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維護成本 |
維護簡單，不用對電源適配器、電源線、電源插座維護，只需要管理好一根網(wǎng)線。 |
維護的成本高，需要維護的對象有電源線、網(wǎng)線、電源插座、電源適配器等。 |
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集中供電難度 |
集中供電非常簡單，只需要對交換機進行集中供電，供電的范圍比較集中，容易管理，成本較低。 |
供電的范圍比較寬廣，要分散到各個攝像機。 |
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安裝美觀度 |
前端安裝簡潔，不用另外處理電源適配器而設(shè)置防水盒等影響美觀的設(shè)備。 |
前端要隱藏電源適配器等，影響美觀。 |
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安全性能 |
通過POE供電，前端沒有強電，系統(tǒng)的安全性好，不會因為電源問題發(fā)生事故。尤其在安全性要求高的場所，優(yōu)勢更加明顯。 |
220的交流電到前端，分散到各個監(jiān)控點，都是造成事故的隱患。 |
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防雷性能 |
POE網(wǎng)絡(luò)攝像機增加網(wǎng)絡(luò)防雷模塊就可以保證前端設(shè)備在雷雨天氣的安全，網(wǎng)絡(luò)線不超過100米，不容易形成感應(yīng)電勢擊壞攝像機的電子元器件。 |
由于有電源線，電源由室外引入室內(nèi)，容易將雷雨天氣時的感應(yīng)電勢帶入室內(nèi)，形成脈沖或者浪涌擊穿網(wǎng)絡(luò)攝像機的電子元器件。 |
七、POE網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的發(fā)展趨勢
現(xiàn)在，IEEE 802.3以太網(wǎng)供電研究小組正在致力于制訂性能更高的標(biāo)準(zhǔn)，以提高結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)為設(shè)備供電的靈活性和設(shè)備管理能力。
進一步提高信道的供電能力，將功率由現(xiàn)在的12.95W提高到30W，這將會支持更多的設(shè)備，如含有全方位云臺、變焦鏡頭的攝像機；
盡量擴展電源級別，以包含高能耗的設(shè)備；
力爭在使用橋接供電設(shè)備的情況下實現(xiàn)1000Base-T；
研究對10Gbase-T標(biāo)準(zhǔn)的支持和電纜溫度對系統(tǒng)的影響；
保證新標(biāo)準(zhǔn)對IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的向下兼容能力。
POE技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)攝像機部署靈活、擴展方便的優(yōu)勢發(fā)揮到了極致，隨著POE技術(shù)的發(fā)展，能提供電源的功率將更強大，信號傳輸帶寬更高，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控將以POE供電方式為主流。
深圳聯(lián)特微公司組織技術(shù)人員投入半年多的時間專門研發(fā)POE網(wǎng)絡(luò)攝像機，成功開發(fā)了POE網(wǎng)絡(luò)攝像機系列產(chǎn)品，并在實際案例中取得良好效果，具體應(yīng)用案例我們將在以后專文闡述。
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