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福禄克:以太网供电(PoE)安全吗
发布时间:2021-02-02文章来源:明辰智航

以太网供电(PoE)已经出现好几年了。2003年首次推出的Type 1 PoEIEEE 802.3af)可提供最高15.4 W的功率,其中13W可用于设备。然后是Type 2 PoE,有时也被称为PoE Plus,可提供最高30 W的功率,可为设备提供25.5 W的功率。

 

在上述直流功率水平下,没有人真正对PoE的安全性产生过质疑。但是,2018年四线对Type 3Type 4 PoE一经推出,Type3Type4 PoE分别提供60 W90 W功率,许多人开始怀疑PoE是否安全。我们认为有必要仔细探讨一下这个问题。

 

交流(AC) vs. 直流(DC)



虽然以70分贝的音量播放AC/DC乐队的代表作“Back in Black”(回到黑暗)对您的耳朵来说绝对是不安全的,但长期以来人们一直认为,直流电源是安全的,而交流电源则不然。他们这么认为的背后事实依据是因为交流电被认为比直流电危险大约35倍,因此在相同电压下需要比交流电大得多的直流电才会对人产生致命威胁。为了更好地理解其中的原因,我们需要了解这两者之间的区别。

参考上图,交流电源的电流方向周期性变化,而直流电源的电流方向始终不变。这就是为什么交流电源有频率而直流电源没有频率的原因。形象化地表示这种差异的一种简单方法是将其图形化——交流电产生波状(正弦)图案,而直流电只是一条直线。

 

当您不慎被达到危险电流水平的交流电电击时,交流电的这种方向周期性变化的特性会导致心脏发生房颤。直流电源的持续流动对心脏没有那么危险,但是会引起心脏痉挛性收缩,甚至如果电压足够高的话,足以致人于死地。除了电流水平以外,人体电阻也是一个重要的因素,它会受湿度、皮肤厚度、体重、年龄甚至性别的影响。干燥皮肤比潮湿皮肤的电阻更大,当电阻下降时,流经人体的电流就会上升。由于女性的整体电阻较小,因此比男性更容易受到电流的伤害。 

 

此外,不同的路径也会造成不同的结果。只有当人体存在一条完整的路径,并且具有可供电流进入和流出的两个接触点时,才会发生电击,并且电流会始终采用最容易的接地路径。电流所经过的路径与电击的危害程度密切相关——从一只手流向另一只手的电流会流经心脏,因此比从手指流向手肘的电流要危险得多。

 

这对PoE来说意味着什么?

根据IEEE标准,PoE注入线缆时的电压为4457V DC(典型值为48V DC)。通常情况下,任何低于35V AC60V DC的电压都被视为安全特低电压(SELV),因此根据定义,支持PoE的端口为SELV。这并不是说48V DC就不会使您遭受电击,如果您小时候用舌头碰过9伏电池,就会知道这种感觉。并且也不会有人建议您将双绞线的绝缘层剥掉,然后裸手去戳它,特别是当手潮湿时。

 

但是使用PoE时,由于实际协议本身的原因,您仍然很少有机会遭受到断开的电缆的电击。这是因为供电设备(PSE)必须先与受电设备(PD)握手,才能提供功率。即没有握手,则没有功率。这与标准的交流电源插座完全不同,不管您是否将设备插入交流电源插座,它都将持续供电。

 

简而言之,本文开头的问题的答案是肯定的——PoE是安全的。

 

凡事总有例外

那么,如果PoE是安全的,为什么要针对60 W以上的功率进行修订呢?PoE在线缆束内产生的热量仍然存在潜在危险,随着时间的推移,可能导致插入损耗和线缆性能下降,从而阻碍正常的数据传输。对于从电话和安防设备,再连接到网络并通过网络供电的生命安全系统来说,信号丢失无疑会成为生命安全问题。所以针对60W或更高功率PoE规定了线缆束中的线缆数量(基于导体尺寸和额定温度),或者要求使用有限功率(LP)线缆。

 

围绕PoE相关消防安全性的讨论也正在进行之中。虽然从理论上讲存在这种可能,但这绝对是最坏的情况——在天花板空间内的高温(高于40°C)环境下,紧密捆扎在一起的大线缆束中的全部线缆从某点向另一点提供60W或更高功率的PoE,而不分散到较小的线缆束/单独布线。在靠近可燃材料的地方也很有可能使用低质量的非屏蔽线缆结构,例如,铜包铝。上述场景可以通过遵守线缆束捆扎指南和进行认证(CCA布线无法通过认证)来避免。

重要的是,即使没有危险,但如果线缆的平衡性不好,PoE仍然会对传输造成严重破坏。在四线对Type 3Type 4 PoE中,通过共模电压在所有四线对上传输功率,共模电压在线对内的每根导线之间平均分配电流。要做到这一点,直流电阻必须平衡。过大的不平衡会造成高频信号变压器饱和,从而导致以太网数据信号失真。因此,我们建议您使用通过福禄克官方经销商—明辰智航处购买的DSX CableAnalyzer™系列网线测试仪测试仪测试直流电阻不平衡。


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