主頁(yè)（http://www.130131.com）：淺析安防POE產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)

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(dòng)的情況下，在為一些基于IP的終端（如IP電話機(jī)、無(wú)線局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等）傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)，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(méi)有被使用的空閑線對(duì)來(lái)傳輸直流電,相應(yīng)的Endpoint PSE支持POE功能的以太網(wǎng)交換機(jī)、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(shí)傳輸直流電,其輸電采用與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)不同的頻率。Mid-span PSE是一個(gè)專門(mén)的電源管理設(shè)備,通常和交換機(jī)放在一起。它對(duì)應(yīng)每個(gè)端口有兩個(gè)RJ45插孔,一個(gè)用短線連接至交換機(jī),另一個(gè)連接遠(yuǎn)端設(shè)備�？梢灶A(yù)見(jiàn),End-Span會(huì)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(duì),因而省去了需要設(shè)置獨(dú)立輸電的專用線,這對(duì)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(guò)程
    當(dāng)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中布置 PSE供電端設(shè)備時(shí),POE以太網(wǎng)供電工作過(guò)程如下所示：

    檢測(cè)：一開(kāi)始,PSE設(shè)備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測(cè)到線纜終端的連接為一個(gè)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(cè)到受電端設(shè)備PD之后,PSE設(shè)備可能會(huì)為PD設(shè)備進(jìn)行分類,并且評(píng)估此PD設(shè)備所需的功率損耗。

    開(kāi)始供電：在一個(gè)可配置時(shí)間(一般小于15μs)的啟動(dòng)期內(nèi),PSE設(shè)備開(kāi)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(guò) 15.4W的功率消耗。

    斷電：若PD設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)上斷開(kāi)時(shí),PSE就會(huì)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(cè)過(guò)程以檢測(cè)線纜的終端是否連接PD設(shè)備。

    一個(gè)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(shí)也是整個(gè)POE以太網(wǎng)供電過(guò)程的管理者。而PD設(shè)備是接受供電的PSE負(fù)載,即POE系統(tǒng)的客戶端。

三、POE的傳輸模式
    標(biāo)準(zhǔn)的五類網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)有四對(duì)雙絞線,但是普通的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在l0M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的兩對(duì)。IEEE802.3af允許兩種用法,應(yīng)用空閑腳供電時(shí),4、5腳連接為正極,7、8腳連接為負(fù)極。應(yīng)用數(shù)據(jù)腳供電時(shí),將DC電源加在傳輸變壓器的中點(diǎn),不影響數(shù)據(jù)的傳輸。在這種方式下線對(duì)1、2和線對(duì)3、6可以為任意極性。802.3af標(biāo)準(zhǔn)不允許同時(shí)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(shí)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(shí)應(yīng)有1500V的絕緣安全電壓。

四、模塊化設(shè)計(jì)概念
    為開(kāi)發(fā)具有多種功能的不同產(chǎn)品，不必對(duì)每種產(chǎn)品施以單獨(dú)設(shè)計(jì)，而是精心設(shè)計(jì)出多種模塊，將其經(jīng)過(guò)不同方式的組合來(lái)構(gòu)成不同產(chǎn)品，以解決產(chǎn)品品種、規(guī)格、制造周期、成本之間的矛盾，這就是模塊化設(shè)計(jì)的含義。

    模塊化設(shè)計(jì)與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、系列化設(shè)計(jì)密切相關(guān)，即所謂的“三化”。“三化”互相影響、互相制約，通常合在一起作為評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)。到本世紀(jì)50年代，歐美一些國(guó)家正式提出“模塊化設(shè)計(jì)”概念，把模塊化設(shè)計(jì)提到理論高度來(lái)研究。目前，模塊化設(shè)計(jì)的思想已滲透到許多領(lǐng)域，例如計(jì)算機(jī)、安防、化工、家電等等。產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)使其在安裝維護(hù)和擴(kuò)容方面表現(xiàn)極為突出。

    模塊：一組具有同一功能和接合要素，但性能、規(guī)格或結(jié)構(gòu)不同卻能互換的單元。

    模塊化設(shè)計(jì)：在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行市場(chǎng)預(yù)測(cè)、功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列通用的功能模塊；根據(jù)用戶的要求，對(duì)這些模塊進(jìn)行選擇和組合，就可以構(gòu)成不同功能、或功能相同但性能不同、規(guī)格不同的產(chǎn)品。這種設(shè)計(jì)方法稱為模塊化設(shè)計(jì)。[]nextpage

模塊化設(shè)計(jì)的主要方式有：
1）橫系列模塊化設(shè)計(jì)。不改變產(chǎn)品主參數(shù)，利用模塊發(fā)展變形產(chǎn)品。這種方式易實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用最廣。常是在基型品種上更換或添加模塊，形成新的變形品種。

2）縱系列模塊化設(shè)計(jì)。在同一類型中對(duì)不同規(guī)格的基型產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。主參數(shù)不同，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)形式和尺寸不同，因此較橫系列模塊化設(shè)計(jì)復(fù)雜。

3）橫系列和跨系列模塊化設(shè)計(jì)。除發(fā)展橫系列產(chǎn)品之外，改變某些模塊還能得到其它系列產(chǎn)品，便屬于橫系列和跨系列模塊化設(shè)計(jì)了。

4）全系列模塊化設(shè)計(jì)。包括縱系列和橫系列。

5）全系列和跨系列模塊化設(shè)計(jì)。主要是在全系列基礎(chǔ)上用于結(jié)構(gòu)比較類似的跨產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)上。

    安防產(chǎn)品主要會(huì)用到橫系列模塊化設(shè)計(jì)、橫系列和跨系列模塊化設(shè)計(jì)。其它幾種模塊化設(shè)計(jì)方式應(yīng)用較少。

五、POE模塊化產(chǎn)品
    前面提到一個(gè)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。所以POE模塊主要由POE供電端及POE受電端構(gòu)成。

    POE供電模塊即PSE供電端設(shè)備在以太網(wǎng)RJ45端口輸出很小的電壓,直到其檢測(cè)到線纜終端的連接為一個(gè)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。當(dāng)多塊POE供電模塊集成到一個(gè)供電模組箱內(nèi)，就構(gòu)成POE供電箱，POE交換機(jī)（集成了多個(gè)PSE供電端設(shè)備）也具備POE供電箱的功能。

    POE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(cè)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(shí)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。作為POE受電模塊，其可為普通安防產(chǎn)品提供不高于13W的功率。同樣，POE受電模塊可集成到普通安防產(chǎn)品（如網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)），形成一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品POE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。
(中國(guó)集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮)