搭配PoE与PLC是结合电能和数据传输的首选绿色高性价比方案

上网时间: 2009年06月01日? 作者:Koen Geirnaert,产品市场营销经理,安森美半导体? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:PoE? PLC? 以太网供电?

现今,市场上有多种不同的接口提供相同介质上的数据及电能传输。我们审视各种技术的优缺点时,就可以清楚发现以太网供电(PoE)和电力线载波(PLC)技术匹配良好;结合这两者会添增价值。电力线调制解调器利用已有电力线路的优势,将电力线用作通信通道,而PoE作互补技术,在以太网数据线缆上传输电能。在数据和电力网络中应用这两种技术最得心应手,可更节省成本、更灵活及更优化。为这种通信网络的各个部分选择恰当的技术,可以受益匪浅。

结合电能及数据传输技术:PoE、PLC及USB

PoE技术为传统以太网增加了电能传输能力。这种技术使用已有或新的数据线缆基础设施,将电能传输至以太网线缆上的设备。以太网线缆可以是CAT5、CAT5e或CAT6双绞线,每种双绞线都有不同的环路阻抗,提供略有差异的性能。其中,100米长CAT5双绞线的环路阻抗为20Ω,而CAT5e或CAT6为12.5Ω。由于数据线缆未受保护,且这技术使用直流(DC)电压,为安全起见,线缆上的最高电压电平被限制在57V。这些线缆阻抗和电压电平约束为系统、特别是距离较远的系统的能效造成了一些限制。

根据IEEE802.3af标准,最大功率为13 W时线缆上的压降为7V,故总损耗为7 V×350mA=2.45W。对于IEEE802.3at草案(D3.0)标准,25.5W最大功率时的压降为9V,相应地总损耗为9V×600mA=5.4W。另一方面,这技术支持线缆长度达100米的千兆位以太网(GbE),用于电能传输时会带来边际递增成本(marginal incremental cost)。

在频谱的另一方面,PLC技术利用已有电力线路的优势,以高于电力信号的频率传输数据。现今PLC技术有两种流行应用,第一种应用是小型办公室/家庭办公室(SOHO)网络,利用家中或办公室中现有的电力网络来传输数据。第二种是在工业应用,如电能计量,以电力线缆来远程提供电表输出数据。

但PLC并不是没有自身的问题。主要的问题集中在电力线路本质上是极嘈杂环境的事实;设备每次开启或关闭时,电力线路上就会产生“爆音(Pop)”或“嘀哒(Click)”声。系统的设计必须处理这些自然信号干扰,并避免它们。这尤其适用于低误差率及线缆长度可能很长的工业环境。这类配置中通常使用频移键控(FSK)调制技术。这种方法确保高质量的数据,但不支持太高的数据率。SOHO应用中的线缆距离通常较短,但需要更高的数据率,故使用正交频分复用(OFDM)调制技术。这是一种支持较高数据率的多载波方案。

在相同介质上提供电能及数据的第三种技术是USB。与PoE和PLC相比,USB接口最常用于个人电脑(PC)外设。这种接口类型的一项不足是它只能为应用提供有限的功率。它的另一项不足是传输距离,因为它只能支持电源和应用之间大约4米的距离。这两项不足排除了USB众多潜在的家庭及工业应用。

图1对比了所有这三种技术。PLC在长距离传输电能和数据方面表现明显更胜一筹。但另一方面,由于在电力信号之上调制数据信号需要复杂的电子电路,PLC解决方案成本高昂。因此,这种技术并不能高性价比地用于单个设备,而是更适合用于交换机和集线器。

搭配PoE与PLC是结合电能和数据传输的首选绿色高性价比方案_图1:USB、PoE、PLC三种技术的性能对比。_1
图1:USB、PoE、PLC三种技术的性能对比。

这三种技术的潜在威胁是无线局域网(WLAN)技术(如WiFi、WiMAX、蓝牙),因为WLAN技术还减少了线缆数量,并能桥接长距离。在建筑物中使用无线技术的一项争议出现在混凝土结构中嵌入的金属材料的屏蔽效应,可能阻挡无线信号。因此,通常需要安装数个接入点来确保提供良好的信号覆盖。其次,要构建无线桥接环境,每种电器或设备中必须都有无线接入点,才能接收信号。与传统电源转换器结合在一起的无线接入点相较于支持PoE的标准以太网而言,存在成本劣势。对于工业环境而言,无线技术局限于用在不安全、非关键的应用,因为无线信号始终面对着被屏蔽或被意外事故干扰的风险。


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  • PLC是什么
  • PLC是Programmable Logic Controller的简称,中文意思是可编程逻辑控制器。PLC采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

  • 什么是PoE?
  • POE (Power Over Ethernet),指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作做何改动的情况下,在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时,还能为此类设备提供直流供电的技术。

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