淺談PoE產(chǎn)品端口的電磁兼容性

王忠閣　王璐　陳業(yè)剛　孫明杰

摘 要：本文介紹了PoE技術(shù)的定義及特點(diǎn)，并從低功率和高功率兩個方面介紹了其應(yīng)用領(lǐng)域。分析了PoE產(chǎn)品端口的電磁兼容性，并對PoE端口電磁兼容測試研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述。

關(guān)鍵詞：PoE技術(shù)；電磁兼容性；測試

1 PoE技術(shù)概述

PoE全稱為Power Over Ethernet，是指在現(xiàn)有的以太網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)不做任何改動的情況下，利用網(wǎng)絡(luò)電纜為與以太網(wǎng)連接的設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的同時，還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)[1]。其可靠供電的距離最長為100m，通過這種方式，可以有效的解決IP電話、無線AP、便攜設(shè)備充電器、刷卡機(jī)、攝像頭、數(shù)據(jù)采集等終端的集中式電源供電，對于這些終端而言不再需要考慮其室內(nèi)電源系統(tǒng)布線的問題，在接入網(wǎng)絡(luò)的同時就可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的供電，因此PoE技術(shù)很快得到了廣泛的應(yīng)用，典型組網(wǎng)示意圖如圖1所示，其主要特點(diǎn)總結(jié)如下[2]：

（1）系統(tǒng)整體成本較低，避免安裝復(fù)雜的供電基礎(chǔ)設(shè)施，安裝地點(diǎn)部署靈活。

（2）PoE從中央交換機(jī)向以太網(wǎng)連接的設(shè)備供電，采用不中斷電源供應(yīng)（UPS）技術(shù)使得供電更加穩(wěn)定可靠，不易出現(xiàn)浪涌電流、盜電、電力中斷等情況。

（3）普遍采用RJ45連接器，因此PoE設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)良好的兼容。

（4）PoE可以通過使用簡單網(wǎng)管協(xié)議（SNMP）來監(jiān)督和控制該設(shè)備，因此管理上靈活、簡單，并且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通、斷電。

2 PoE技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

由于采用PoE技術(shù)的系統(tǒng)具有簡化布線、節(jié)能靈活、安全方便等優(yōu)勢，PoE技術(shù)迅速得到了廣泛的的應(yīng)用，其應(yīng)用領(lǐng)域主要分為低功率和高功率兩個方面。

（1）低功率領(lǐng)域，無線AP、IP電話、IP網(wǎng)絡(luò)攝像頭等基于IP的終端產(chǎn)品，其功率需求一般不超過12W，這也是目前PoE交換機(jī)應(yīng)用的最主要領(lǐng)域。通過部署PoE技術(shù)，解決了無線AP難以在天花板通風(fēng)層供電的問題、IP電話因偶發(fā)事件斷電的問題、IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)需要從外部獲得電源供應(yīng)的問題等。并且通過PoE交換機(jī)本身的QoS、VLAN、ACL等功能，滿足網(wǎng)絡(luò)對優(yōu)先級分配、延時、抖動、安全、數(shù)據(jù)隔離等的要求。

（2）高功率領(lǐng)域，除了傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，PoE交換機(jī)在安全防護(hù)、建筑控制、零售、娛樂和RFID及其他新興市場也有較大的應(yīng)用，如PoE煙霧探測器、POS機(jī)信息終端、PTZ攝像機(jī)，甚至是WiMax基站等。通過支持IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)及IEEE 802.3at草案，PoE交換機(jī)可支持更大的端口功率，獲得更大的應(yīng)用前景。

3 PoE產(chǎn)品端口的電磁兼容性

由于PoE技術(shù)廣泛應(yīng)用于安防、視頻監(jiān)控等特殊領(lǐng)域，對設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性要求較高，網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或者中斷、數(shù)據(jù)漏傳、數(shù)據(jù)延時等都可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，產(chǎn)品的電磁兼容性能將直接影響此類設(shè)備能否穩(wěn)定、可靠地工作。產(chǎn)品的電磁兼容性能（EMC）分為電磁騷擾和抗擾度兩部分，電磁騷擾衡量設(shè)備對外產(chǎn)生的騷擾信號的大小，抗擾度衡量設(shè)備抵抗外來干擾信號的能力。例如，如果PoE端口產(chǎn)生過大的共模騷擾信號，將直接竄入網(wǎng)絡(luò)，引起網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，造成延時或者數(shù)據(jù)漏傳。因此，在這些行業(yè)PoE端口的電磁兼容性能已經(jīng)不容忽視。

作為近些年的新興技術(shù)，PoE端口定義第一版標(biāo)準(zhǔn)為2003年發(fā)布的 IEEE 802.3af，終端設(shè)備的最大功率為13W，最新版PoE端口定義第標(biāo)準(zhǔn)為2009年發(fā)布的IEEE 802.3at，終端設(shè)備的最大功率為30W[3]。PoE端口是集信號與電源為一體的特殊端口，隨著設(shè)備功率的增加，電磁兼容問題也會越來越嚴(yán)重。依據(jù)工作原理，PoE端口最主要的功能是傳輸信號，是集信號與電源為一體的特殊電信端口，我國現(xiàn)行的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)都分別對信號端和電源端的電磁兼容測試進(jìn)行定義，并且二者之間的測試方法差別較大。例如，我國強(qiáng)制執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)GB 9254-2008《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法》中分別規(guī)定了電信/網(wǎng)絡(luò)端口（信號端）和電源端傳導(dǎo)騷擾測量方法及限值要求，沒有細(xì)分出PoE端口電磁騷擾電壓的測試方法，也沒有作為附錄給出推薦性的試驗(yàn)設(shè)置及設(shè)備狀態(tài)。

4 PoE產(chǎn)品端口的電磁兼容測試研究現(xiàn)狀

關(guān)于PoE電信端口電磁兼容測試的研究，公開發(fā)表的文獻(xiàn)里，國內(nèi)目前有工業(yè)和信息化部電信研究院王姍姍等研究人員說明了PoE電信端口的特殊性，提出了測試方法的大膽設(shè)想，對于PoE端口通過PoE適配器與以太網(wǎng)連接的設(shè)備，作為交流電源端口考核，對于PoE端口直接與以太網(wǎng)連接的設(shè)備，提出依據(jù)PoE端口具體供電方案來選擇測試項(xiàng)目和方法[4]。PoE電信端口本身既是信號端又是電源端，并且電源傳輸和信號傳輸?shù)亩丝诙x還不確定，決定了其電磁兼容特性的復(fù)雜性。這項(xiàng)研究尚未從理論上分析PoE電信端口電磁兼容特性，所設(shè)想的測試方法的可行性需要進(jìn)一步論證，此外這項(xiàng)研究也沒有搭建具體的測試系統(tǒng)，缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)的佐證。

國際上目前也沒有專門針對PoE電信端口的電磁騷擾測試方法及限值要求的標(biāo)準(zhǔn)。與PoE端口類似的一種接口為PLT端口，一種利用現(xiàn)有電網(wǎng)完成電力傳輸和信號傳輸?shù)慕涌?，電力線同時也是網(wǎng)線，電力貓作為其中的代表產(chǎn)品，已經(jīng)廣泛應(yīng)用，在CISPR制修訂循環(huán)文件CISPR301CD和CISPR302CD中已經(jīng)規(guī)定了PLT端口測試方法和限值要求，建議依據(jù)工作頻段和解調(diào)器類型選擇限值要求和測量布置，但是目前這兩個循環(huán)文件均被廢止，同時PLT端口在電力線上傳輸信號，端口功率、接口定義、工作頻率、電氣特性等參數(shù)與PoE端口均不同[5]。

5 結(jié)語

PoE技術(shù)的其他應(yīng)用領(lǐng)域較廣，包括一些市政項(xiàng)目、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等公共服務(wù)事業(yè)，例如電話網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，此類項(xiàng)目對產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性要求較高，一旦信號傳輸出現(xiàn)問題，波及范圍較廣。電磁兼容性能的優(yōu)劣直接決定此類產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性，此類公共事業(yè)項(xiàng)目在招投標(biāo)階段如果按照標(biāo)準(zhǔn)的方法測試電磁兼容性能，將非常有效地降低后期維護(hù)費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳乃塘.網(wǎng)絡(luò)供電方式逐漸改變 PoE技術(shù)應(yīng)用大顯身手[J]電子測試，2005，（6）：65-69.

[2]孫少鵬，楊詠劍，王志剛，等.IEEE802.3af以太網(wǎng)網(wǎng)線供電新技術(shù)[J].無線電通信技術(shù)，2004，30（4）：29-31.

[3]Alison Steer，Heath Stewart.高效的以太網(wǎng)供電解決方案降低了總體成本[J].今日電子，2014，（3）：42-44.

[4]王珊珊，周鎰，曹珺飛，等.POE端口的電磁兼容測試[J].安全與電磁兼容，2010，（3）：15-17.

[5]陳世鋼.CISPR/I[J].安全與電磁兼容，2007，（6）：16-18.