以太網(wǎng)供電(PoE)已經(jīng)出現(xiàn)好幾年了。2003年首次推出的Type 1 PoE(IEEE 802.3af)可提供最高15.4 W的功率,其中13W可用于設(shè)備。然后是Type 2 PoE,有時也被稱為PoE Plus,可提供最高30 W的功率,可為設(shè)備提供25.5 W的功率。
在上述直流功率水平下,沒有人真正對PoE的安全性產(chǎn)生過質(zhì)疑。但是,2018年四線對Type 3和Type 4 PoE一經(jīng)推出,Type3和Type4 PoE分別提供60 W和90 W功率,許多人開始懷疑PoE是否安全。我們認為有必要仔細探討一下這個問題。
交流(AC) vs. 直流(DC)
雖然以70分貝的音量播放AC/DC樂隊的代表作“Back in Black”(回到黑暗)對您的耳朵來說絕對是不安全的,但長期以來人們一直認為,直流電源是安全的,而交流電源則不然。他們這么認為的背后事實依據(jù)是因為交流電被認為比直流電危險大約3至5倍,因此在相同電壓下需要比交流電大得多的直流電才會對人產(chǎn)生致命威脅。為了更好地理解其中的原因,我們需要了解這兩者之間的區(qū)別。
參考上圖,交流電源的電流方向周期性變化,而直流電源的電流方向始終不變。這就是為什么交流電源有頻率而直流電源沒有頻率的原因。形象化地表示這種差異的一種簡單方法是將其圖形化——交流電產(chǎn)生波狀(正弦)圖案,而直流電只是一條直線。
當(dāng)您不慎被達到危險電流水平的交流電電擊時,交流電的這種方向周期性變化的特性會導(dǎo)致心臟發(fā)生房顫。直流電源的持續(xù)流動對心臟沒有那么危險,但是會引起心臟痙攣性收縮,甚至如果電壓足夠高的話,足以致人于死地。除了電流水平以外,人體電阻也是一個重要的因素,它會受濕度、皮膚厚度、體重、年齡甚至性別的影響。干燥皮膚比潮濕皮膚的電阻更大,當(dāng)電阻下降時,流經(jīng)人體的電流就會上升。由于女性的整體電阻較小,因此比男性更容易受到電流的傷害。
此外,不同的路徑也會造成不同的結(jié)果。只有當(dāng)人體存在一條完整的路徑,并且具有可供電流進入和流出的兩個接觸點時,才會發(fā)生電擊,并且電流會始終采用最容易的接地路徑。電流所經(jīng)過的路徑與電擊的危害程度密切相關(guān)——從一只手流向另一只手的電流會流經(jīng)心臟,因此比從手指流向手肘的電流要危險得多。
這對PoE來說意味著什么?
根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn),PoE注入線纜時的電壓為44至57V DC(典型值為48V DC)。通常情況下,任何低于35V AC或60V DC的電壓都被視為安全特低電壓(SELV),因此根據(jù)定義,支持PoE的端口為SELV。這并不是說48V DC就不會使您遭受電擊,如果您小時候用舌頭碰過9伏電池,就會知道這種感覺。并且也不會有人建議您將雙絞線的絕緣層剝掉,然后裸手去戳它,特別是當(dāng)手潮濕時。
但是使用PoE時,由于實際協(xié)議本身的原因,您仍然很少有機會遭受到斷開的電纜的電擊。這是因為供電設(shè)備(PSE)必須先與受電設(shè)備(PD)握手,才能提供功率。即沒有握手,則沒有功率。這與標(biāo)準(zhǔn)的交流電源插座完全不同,不管您是否將設(shè)備插入交流電源插座,它都將持續(xù)供電。
簡而言之,本文開頭的問題的答案是肯定的——PoE是安全的。
凡事總有例外
那么,如果PoE是安全的,為什么要針對60 W以上的功率進行修訂呢?PoE在線纜束內(nèi)產(chǎn)生的熱量仍然存在潛在危險,隨著時間的推移,可能導(dǎo)致插入損耗和線纜性能下降,從而阻礙正常的數(shù)據(jù)傳輸。對于從電話和安防設(shè)備,再連接到網(wǎng)絡(luò)并通過網(wǎng)絡(luò)供電的生命安全系統(tǒng)來說,信號丟失無疑會成為生命安全問題。所以針對60W或更高功率PoE規(guī)定了線纜束中的線纜數(shù)量(基于導(dǎo)體尺寸和額定溫度),或者要求使用有限功率(LP)線纜。
圍繞PoE相關(guān)消防安全性的討論也正在進行之中。雖然從理論上講存在這種可能,但這絕對是最壞的情況——在天花板空間內(nèi)的高溫(高于40°C)環(huán)境下,緊密捆扎在一起的大線纜束中的全部線纜從某點向另一點提供60W或更高功率的PoE,而不分散到較小的線纜束/單獨布線。在靠近可燃材料的地方也很有可能使用低質(zhì)量的非屏蔽線纜結(jié)構(gòu),例如,銅包鋁。上述場景可以通過遵守線纜束捆扎指南和進行認證(CCA布線無法通過認證)來避免。
重要的是,即使沒有危險,但如果線纜的平衡性不好,PoE仍然會對傳輸造成嚴重破壞。在四線對Type 3和Type 4 PoE中,通過共模電壓在所有四線對上傳輸功率,共模電壓在線對內(nèi)的每根導(dǎo)線之間平均分配電流。要做到這一點,直流電阻必須平衡。過大的不平衡會造成變壓器飽和,從而導(dǎo)致以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號失真。因此,我們建議您使用DSX CableAnalyzer?系列測試儀測試直流電阻不平衡。