摘要：本文簡單介紹了 PoE技術的發展，并闡述了在5G室內覆蓋的應用可能性，為小基站設 備提供足夠的網絡帶寬的同時，解決了設備的取電問題，在即將到來的5G小基站海量部署時期會成 為主要的選擇方式之一，應用前景廣闊。同時本文研究了 PoE應用中電纜溫度升高可能對系統的影響， 并對溫升效應進行了分析與測試，為PoE布線施工給出了合理化的注意事項。

　　關鍵詞：以太網供電PoE; 5G;溫升;Cat6A

　　一、PoE概述

　　PoE 全稱為 Power over Ethernet, 又被稱為基于局域網的供電系統(PoL, Power over LAN )或有源以太網 (Active Ethernet),也被簡稱為以太 網供電。這是利用現存標準，規范了 以太網傳輸電纜在傳送數據的同時, 又滿足供電的功率應用要求，并保持 了與現存以太網系統和用戶的兼容性。 通過這種方式，可以為IP電話、IP攝 像頭、無線AP、數據采集終端等設備 進行遠程集中供電，而不再需要考慮 其電源系統布線的問題。

　　隨著WLAN、VoIP、網絡視頻監 控等新業務的飛速發展，大量的基于 IP的終端出現在人們的日常生活中。 這些設備通常數量眾多、位置特殊、 布線復雜、設備取電困難，其實施部 署不僅消耗大量人力物力，增加建網 成本，而且延長了建設的時間。采用PoE,成為低風險、可靠，且具有成 本效益的應用，而且可使用與數據通 信中相同的數字通信電纜來完成輸電, 又不影響信息的傳送和數據通信，從 而提高了通信線纜的效用。 最初的PoE標準為IEEE 802.3af, 由IEEE PoE工作小組于2003年推出。 該標準將供電功率限制在12.95W以下，當前全新的IEEE P802.3bt標準 于2018年9月獲批，將供電設備(PSE) 的最大功率提升三倍，從30W擴展至 90W,并將受電設備(PD)的功率水平 提升至71.3W (信道長度100米)。新 標準的推出，以及多樣化的應用將進 一步促進PoE技術的應用。

　　二、PoE技術在5G的應用

　　統計表明，4G移動網絡中有超過 80%的業務發生在室內。伴隨著5G 業務種類的持續增加、行業邊界的不 斷擴展，業界預測未來更多的移動業 務將發生在室內。因此，5G時代的室 內移動網絡至關重要，將成為運營商 的核心競爭力之一。5G應用的高清視 頻、AR/VR、遠程醫療、工業制造自 動化、現代物流管理等主要發生在建 筑物室內場景，需要更高的帶寬來承 載。為了獲取更多帶寬，室內5G引入 了更高的頻段(C-Band和毫米波), 意味著更大的傳輸及穿透損耗，以及 更加密集的組網，采用傳統的4G建網 方式可能導致室內覆蓋不足，高密度 的小基站建設將是5G室內場景建設的 必然。

　　同時，5G時代海量的有源網絡 設備，將會對運維和系統的能耗管理 帶來新的挑戰，而大量的小基站設備 的取電問題將是網絡建設單位必須解 決的難題。 PoE技術采用一根網線同時滿足 信號通信與設備供電，而無需再為小 基站供電，在5G高密度的小基站覆蓋 情況下，是較為理想的布線方案，可 以滿足5G室內覆蓋的應用需求。BBU 為整棟樓或某個區域進行網絡覆蓋, Hub進行樓層覆蓋，同時提供PoE供 電，Hub之間的垂直布線通過單模光 纖進行連接，而Hub與小基站之間的 水平布線通過網線進行連接，同時進 行PoE供電，小基站側無需再次取電。

　　此種方案具備如下優勢： 1.成熟的標準規范 ：PoE是一 種成熟的技術，以太網標準IEEE802.3af/at/bt進行了規范，各廠家可 以按照標準進行安裝布放; 2. 布線系統解決設備供電問題： 5G網絡覆蓋相對4G而言，基站密度 大幅提升，基站的取電問題突出，而 通過PoE供電，無需為小基站設備提 供電源供應，解決了網絡建設的取電 難題; 3. 供電功率可滿足應用要求： 2018年最新發布的IEEE 802.3bt標 準將PoE應用等級進一步提升，可為 受電設備(即此方案的小基站)提供 高達71.3W的供電功率，可以滿足主 流設備廠家的小基站供電需求;

　　4. 帶寬能滿足5G室內覆蓋需 求：根據最新發布的標準，ISO/IEC 11801(2017 版)及 ANSI/TIA 568.2-D ( 2018 版),Cat 6A 布線系 統可提供高達10Gbit/s的有效帶寬， 能滿足5G室內覆蓋的應用需求; 5. 施工便利：相對光纜而言，銅 纜施工更為簡便，線纜不易損壞，無 需光纖熔接或現場組裝光纖連接器、 簡單的網線端接工具即可完成現場端 接頭的制作; 6. 平滑升級到5G :支持5G NR和LTE,并可利舊4G的網絡基礎設 施和安裝位置,做到“線不動，點不增”， 實現由4G向5G平滑演進; 7.產業鏈成熟：主流設備廠家都 具備室內覆蓋的小基站產品，且都具 備網線接口，運營商有充足穩定的產 品選型資源。 可以預見，基于Cat 6A的PoE 供電技術在5G室內覆蓋將會迎來更大 的機遇。

　　三、PoE應用線纜溫升問題

　　在PoE供電中，電流在線對中傳 輸，大部分的電能會傳送到受電設備 (PD, Powered Device)中，但由于 網絡布線的對絞電纜本身存在一定的 電阻，在傳輸DC電流時將會產生一 定的熱量，這些熱量將導致傳輸鏈路 以及PD終端的溫度升高。溫度升高 對數據傳輸的性能指標具有非常大的 影響，使得通道的衰減/插入損耗加 大。同時在我們綜合布線系統中，電 纜經常成捆布放，會進一步加劇溫升, 一般而言，捆扎數越大，溫升越明顯, 在一些嚴酷的條件下，溫度可能會超 過規定的工作溫度，線纜在長期高溫環 境工作會加快線纜老化，并帶來安全隱 患、,線纜工作溫度的控制不容忽視。

　　標準雙絞線定義的工作和儲藏溫 度為60°C,而研究表明機柜內的環境 溫度可能因IT設備的散熱達到45°CO 因此,ISO/IEC TS 29125:2017 與 TIA TSB 184-A : 2017中將線纜溫升的安 全范圍定義為15°C,即假設機柜內環 境溫度為459的情況下，PoE引起的 15七溫升大幅減小了線纜性能，存在 潛在安全問題的隱患。下表列出了在 不同類別的布線系統中，電纜的不同 數量，在不同的安裝方式下，溫度的上 升情況(數據基于TIA TSB 184-A : 2017W )。安裝條件導致溫 度上升大于15七時，建議不被采用。 電纜溫升的測試方法：取100米 數據線樣品，電纜需要環繞和捆扎， 盡量使電纜之間沒有空隙，可在密閉 導管道條件下以獲取最壞情況下的電 纜溫升情況。為了確定特定線纜結構 和特定安裝方式的溫升影響，可通過 對成束通電線纜監測溫升程度，并取 鏈路中不同監測點的最大值作為評估溫升的嚴重程度的依據□典型的安裝方式為37根線纜成束、 以及多個成束并排擺放。

　　需要說明的是，不同廠家的線纜 產品，由于選材及工藝控制的差別, 其溫升效應與標準的理論模型會稍有 差異，如我們針對SHIP*品牌的Cat 5e/Cat 6/Cat 6A分別進行測試(包括 不同電流：600mA/720mA/1000mA, 不同安裝方式：敞開/導管，不同捆扎 數：7/19/37/61/91),測試環境, 測試結果表明： 1.SHIP*品牌的電纜溫升效應相 較于 TIA TSB 184-A：2017 標準列 出的數據偏小，以Cat 6A非屏蔽網線 管道安裝為例，從數據可以看出，SHIP*網線在 綁扎91根的情況下，四線對同時供電1000mA電流，其溫升低于15°C,低于 標準要求的17.93°C ; 2.高等級的線纜 ，由于具有較粗銅 導體，電阻值更小，可以有效減小線纜 溫升，不同等級非屏蔽 電纜的溫升情況，從數據可以看出，Cat 5e線纜在PoE應用中有較大的風險，而 Cat 6A明顯優于Cat 5e與Cat 6O 一舟股份積極進行線纜溫升的研究 與試驗，與行業設備與布線廠家共同完 成了《以太網供電(PoE)技術與應用 白皮書》編寫，針對PoE的應用，我們 做了大量的測試實驗，根據測試結果, 我們建議：為了有效避免風險，PoE應 用中盡量采用Cat 6A及以上等級的線纜 進行PoE應用。

　　四、PoE布線系統選用與安裝注意 事項

　　PoE的終端設備(PD)目前有IP 電話、網絡攝像機、無線WiFi AP及 掌上電腦(PDA)或移動電話充電器等, 其中以網絡攝像機和WiFi使用的AP為 主。這些終端設備一般安裝在走道、房間、 公共區域、室外立桿等處，并用纜線(雙 絞線)敷設到機房(數據中心、建筑物主 機房、樓層弱電間等),匯入PoE交換機。 在PoE纜線敷設中，應重點考慮對 散熱的影響，特別是在綁扎工藝下和美觀 的平衡考慮。對于PoE布線系統選用與 安裝，如下幾方面可綜合考慮，減少溫升: 1. 線纜的選擇方面，盡量采用高等 級的線纜，減少熱量的產生(如Cat 6A 優于 Cat 5e 和 Cat 6 ); 2. 屏蔽線纜溫升控制比非屏蔽線纜 好; 3. 現場安裝，盡量以散放的方式布 放，如果需要綁扎，應盡量減小綁扎數量, 并適當增加線束間距，獲取良好的散熱效 果，在全封閉線槽中應更加重視;4. 橋架內散熱情況與線纜 敷設高度有直接關系，盡量減 少線纜高度有助于散熱; 5. 采用開放式橋架比封閉 的管槽散熱效果好，金屬線槽 上的散熱孔有助于散熱; 6.PVC.PC/ABS等材質的 線槽的散熱效果要差于金屬線 槽，故在考慮PoE應用時，也 需要考慮線槽材質與溫升的關 系; 7. 機房、機柜內的PoE 雙絞線應確保每個彎角處的線 纜彎曲半徑符合規定(即彎曲 半徑不小于線纜直徑的4倍)。

　　五、總結

　　0 過去十年間，以太網供電(PoE)已成 為一項重要的供電策略。基于此技術，網絡 管理員、安裝人員和集成商能夠使用結構化 布線為網絡設備提供電力和數據。在5G網 絡建設時期，室內網絡覆蓋需要大量小基站 形成密集組網，而基于數字通信電纜的PoE 技術能為5G網絡提供足夠帶寬的同時，為 小基站供電，將會成為5G室內組網的主流 技術之一。在PoE應用中，線纜溫升成為 必須考慮的主題，基于大量實驗數據，我 們建議：為了有效避免風險，盡量采用Cat 6A及以上等級的線纜進行PoE應用，為將 來大功率設備的應用做好準備。

　　供電局人員評職知識：供電局職工論文發表期刊

　　電力建設(月刊)創刊于1958年，由中國電力科學研究院;中國電力工程顧問集團公司主辦。本刊立足于我國的電力建設，包括國家宏觀政策、規范以及投資方向，規劃設計，工程管理，科研技術，產品優化等。所設欄目：重點理論研究、規劃設計、輸配電技術、發電技術、運行與管理、設備與材料 、施工技術、專欄，是非常適合供電局職工發表論文的。