POE技術(shù)在安防行業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展
對(duì)于終端而言，不需要考慮室內(nèi)的市電取電問題，只要通過RJ45標(biāo)準(zhǔn)接口就能輕松實(shí)現(xiàn)供電，從而實(shí)現(xiàn)成本的降低、方便的控制和布線工程的簡(jiǎn)化。本文將通過對(duì)POE標(biāo)準(zhǔn)在當(dāng)前相關(guān)行業(yè)的具體應(yīng)用與案例，來一起探討POE的技術(shù)發(fā)展與在安防中的應(yīng)用等相關(guān)問題。
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PoE的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和適用范圍
PoE（Power over Ethernet，以太網(wǎng)供電）是一種局域網(wǎng)技術(shù)，由10Base2、10Base5、10BaseF、10BaseT、10Broad36 100 BaseT、100BaseT4和100BaseX等標(biāo)準(zhǔn)通過雙絞線向受電設(shè)備提供直流功率，可以有效地解決IP電話、無線AP、安防攝像機(jī)等終端的集中式電源供電，目前已在在企業(yè)與工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。
POE的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)集中體現(xiàn)在IEEE802.3.af 和IEEE802.3at 。IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)是2003年6月由思科公司主導(dǎo)修訂并由以太網(wǎng)供電委員會(huì)發(fā)布的《IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(cè)（CSMA/CD）介質(zhì)訪問控制協(xié)議和物理層規(guī)范》（修正版本《通過介質(zhì)相關(guān)界面（MDI）供電給受電終端設(shè)備DTE》）。在市場(chǎng)應(yīng)用過程中，出現(xiàn)了功率更高的IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)，表一是兩種標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)。
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表一POE技術(shù)指標(biāo)
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POE標(biāo)準(zhǔn)
| IEEE802.3.af
| IEEE802.3at
| 典型接口
| RJ45
| RJ45
| 雙絞線帶電編號(hào)
| +4/5pin,-7/8pin
| +4/5pin,-7/8pin
| 工作電壓
| 44～57V; ,典型值為48V
| 44～57V; ,典型值為48V
| 允許最大電流
| 550ma
| 720ma
| 最大啟動(dòng)電流
| 500mA
| 500mA
| 典型工作電流
| 10～350mA
| 10～350mA
| 超載檢測(cè)電流
| 350～500mA
| 350～500mA
| 功率范圍
| 15.4W
| 25W
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802.3af最典型的應(yīng)用是在具備符合電壓12V，功率在12W以下的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)上。目前網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)按接口可分為兩種：一種已使用有POE接口的模塊，另一種未使用此模塊，但兩者都能通過POE交換機(jī)解決此問題。前者可直接使用POE交換機(jī)，后者可以在終端處使用分離器將POE交換機(jī)的網(wǎng)線分為信號(hào)和電壓，間接用在攝像機(jī)上，較好的解決了此問題。分離器是作為過渡中的一種解決方法，不過隨著POE的模塊成本降低，技術(shù)成熟后，將由前者代替后者。
此外，由于市場(chǎng)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，更高功率的標(biāo)準(zhǔn)也在制定之中，例如，云臺(tái)攝像機(jī)功率達(dá)30W、筆記本電腦的功率在80W左右，有了更高功率的標(biāo)準(zhǔn)，就能讓終端的使用更便捷，成本更低。
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安防行業(yè)應(yīng)用增多，POE前景廣闊
近幾年，帶POE接口的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的市場(chǎng)份額在高速增長，2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)的召開，以及“平安城市”建設(shè)的逐漸深入，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在市場(chǎng)上的地位也將會(huì)越來越高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從05年到09年網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)市場(chǎng)成幾何級(jí)增長，到2010年6月，已經(jīng)增加了數(shù)十倍。目前網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)僅占攝像機(jī)市場(chǎng)3%左右，業(yè)內(nèi)人士預(yù)估，截止2015年網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)市場(chǎng)份額有望達(dá)到50%。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)份額如果增大，用到POE交換機(jī)的比例也會(huì)隨之加大，三年內(nèi)，中國POE市場(chǎng)將達(dá)到三億人民幣。
安防行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)上使用POE標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品獨(dú)具代表性，其以安裝方便、配置簡(jiǎn)單、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、圖像質(zhì)量好等特點(diǎn)，逐漸被市場(chǎng)所認(rèn)可，因此具備高速發(fā)展的潛質(zhì)，應(yīng)當(dāng)引起攝像機(jī)行業(yè)人士的高度關(guān)注。
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POE的應(yīng)用范圍
整體上看，POE的應(yīng)用范圍主要可以從低功率和高功率兩個(gè)方面來看。
1、低功率應(yīng)用范圍。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(duì)優(yōu)先級(jí)分配、延時(shí)、抖動(dòng)、安全、數(shù)據(jù)隔離等的要求。
2、高功率應(yīng)用范圍。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(chǎng)也有較大的應(yīng)用，如PoE煙霧探測(cè)器、POS機(jī)信息終端、PTZ攝影機(jī)，甚至是WiMax基站等。通過支持IEEE 802.3af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。
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POE在安防應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)
簡(jiǎn)單的說，POE供電具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：
·POE只需要安裝和支持一條電纜，簡(jiǎn)單而且節(jié)省空間，并且設(shè)備可隨意移動(dòng)；
·節(jié)約成本，許多帶電設(shè)備，例如視頻監(jiān)視攝像機(jī)等，都需要安裝在難以部署AC電源的地方，POE使其不再需要昂貴電源和安裝電源所耗費(fèi)的時(shí)間，節(jié)省了費(fèi)用和時(shí)間；
·像數(shù)據(jù)傳輸一樣，POE可以通過使用簡(jiǎn)單網(wǎng)管協(xié)議（SNMP）來監(jiān)督和控制該設(shè)備；
·POE供電端設(shè)備只會(huì)為需要供電的設(shè)備供電，只有連接了需要供電的設(shè)備，以太網(wǎng)電纜才會(huì)有電壓存在，因而消除了線路上漏電的風(fēng)險(xiǎn)；
·一個(gè)單一的UPS就可以提供相關(guān)所有設(shè)備在斷電時(shí)的供電；
·用戶可以自動(dòng)、安全地在網(wǎng)絡(luò)上混用原有設(shè)備和POE設(shè)備，這些設(shè)備能夠與現(xiàn)有以太網(wǎng)電纜共存；
·使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備便于管理，當(dāng)遠(yuǎn)端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)相連后，能夠遠(yuǎn)程控制、重配或重設(shè)；
·在無線局域網(wǎng)中，POE可以簡(jiǎn)化射頻測(cè)試任務(wù)，接入點(diǎn)能夠被輕松地移動(dòng)和接入。
回到安防領(lǐng)域，POE模塊化產(chǎn)品（具體指什么？有哪些產(chǎn)品形態(tài)？列舉一二）則主要有簡(jiǎn)化布線、節(jié)能靈活、安全方便三大優(yōu)勢(shì)。
第一，除了為連接設(shè)備提供通用供電支持外，POE模塊降低了在統(tǒng)一IP基礎(chǔ)設(shè)施中整合入上電設(shè)備的總部署成本。POE模塊免除了為終端設(shè)備安裝墻壁電源連接的需要，因而降低了與支持終端設(shè)備相關(guān)的電源插座成本。
第二，在部署本地交流電源較為困難的場(chǎng)所安裝網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，從而提供了更大的靈活性。POE受電模塊具有支持功率識(shí)別電路的功能，在使用UPS供電的時(shí)候，節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)得更加明顯。
第三，當(dāng)入侵者拖動(dòng)物體時(shí)，它可以阻止因電路短路而造成監(jiān)控?cái)z像機(jī)無法工作的情況，利用PoE技術(shù)不間斷電源系統(tǒng)（UPS）安全性要高很多，一旦發(fā)生大規(guī)模電源故障，它可以保證較長時(shí)間的安全保護(hù)。在布線過程中，能夠減少信號(hào)之間的干擾。除了攝像機(jī)之外，得益于PoE技術(shù)，訪問控制系統(tǒng)、無線射頻識(shí)別追蹤（RFID）、生物識(shí)別、火警探測(cè)器以及其他安全設(shè)備市場(chǎng)都在不斷擴(kuò)大。很多訪問控制設(shè)備提供商現(xiàn)在開始供應(yīng)各種基于PoE技術(shù)的識(shí)別器、控制器以及快速響應(yīng)鎖具等等產(chǎn)品。
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圖一 各類PD受電設(shè)備
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表二POE與傳統(tǒng)接口技術(shù)對(duì)比
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PoE技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)
| 傳統(tǒng)接口的應(yīng)用特點(diǎn)
| 優(yōu)點(diǎn)
| 缺點(diǎn)
| 優(yōu)點(diǎn)
| 缺點(diǎn)
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| 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，成本降低；
取電方便，布線簡(jiǎn)捷高效；
管理地域的擴(kuò)大，更高效；
降低漏電帶來的風(fēng)險(xiǎn)；
與原有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備共存，便于互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理
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| 更高功率標(biāo)準(zhǔn)還需要完善；數(shù)據(jù)安全需要保護(hù)
前期技術(shù)積累需要大量的投入，經(jīng)驗(yàn)不足；
目前帶POE接口的終端需要重新設(shè)計(jì)
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| 技術(shù)方案成熟；
市場(chǎng)規(guī)模較大；
無須大的技術(shù)投入
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| 取電需要布線；
管理僅限于樓宇和小區(qū)，不便于遠(yuǎn)程管理；
布線會(huì)帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)
購買時(shí)需要一整套設(shè)備
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POE交換機(jī)在安防行業(yè)的具體應(yīng)用
POE在不同類型項(xiàng)目中的應(yīng)用
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圖2 POE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)應(yīng)用實(shí)例
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·小型化安防中的應(yīng)用：利用帶POE接口的光纖收發(fā)器給POE攝像機(jī)供電實(shí)例，由電腦管理和控制遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸，可以較遠(yuǎn)距離實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸；
·中型安防項(xiàng)目的應(yīng)用：如圖2所示，此為浙江某平安城市項(xiàng)目應(yīng)用草圖，該項(xiàng)目需要實(shí)現(xiàn)由機(jī)房網(wǎng)絡(luò)對(duì)終端攝像機(jī)的管理與控制。由POE攝像機(jī)在離光纖收發(fā)器180米處相接，單纖單模的光纖信號(hào)在15公里處與機(jī)架式收發(fā)器相連接，通過光纖將信號(hào)接入到帶光口的百兆入口POE交換機(jī)中，然后接到機(jī)房控制中心的電腦等設(shè)備上，從而比較簡(jiǎn)潔的解決了高清視頻的應(yīng)用問題；
·較近距離項(xiàng)目中的應(yīng)用：圖3中所示為 （250米以內(nèi)）POE+LRE延長技術(shù)組合的應(yīng)用方案。一種是有POE受電口的攝像機(jī)，一種沒有通過分離器實(shí)現(xiàn)。該P(yáng)OE技術(shù)突破了傳統(tǒng)100米的限制，可以實(shí)現(xiàn)250米的供電距離。
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圖3 POE技術(shù)在較近距離的應(yīng)用示意圖
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從以上三個(gè)具體應(yīng)用來看，將POE技術(shù)應(yīng)用到安防項(xiàng)目中，布線簡(jiǎn)潔、可以大幅減少安裝過程中的人工量，并卻從短距離數(shù)百米到數(shù)十公里，都能長遠(yuǎn)搭配，降低了布線成本。
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既然模擬技術(shù)和數(shù)字技術(shù)各有長短，那可不可以兩者共存，混合使用模擬技術(shù)與POE技術(shù)？這是近期在安防行業(yè)中出現(xiàn)的一種聲音。
工程商在涉及到布線過程時(shí)，會(huì)考慮工程的難易度與成本的問題。從目前來看，模擬技術(shù)在使用上最為成熟，設(shè)備本身的安全性很高，在結(jié)合數(shù)字信號(hào)時(shí)，可以將兩者優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)合起來，使兩者成本更低。例如在某個(gè)大項(xiàng)目中，并不要求所有都采用高清方案或數(shù)字方案，在關(guān)鍵的監(jiān)控地點(diǎn)采用POE模塊化設(shè)計(jì)，在其余項(xiàng)目中選擇傳統(tǒng)的模擬方案，這樣可以有的放矢，更有效的降低成本。在過渡時(shí)期，數(shù)�；煊檬且环N折衷的選擇。
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POE的阻力和困局
POE的發(fā)展受到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、社會(huì)科技、行業(yè)發(fā)展等諸多因素的影響，因此它的發(fā)展態(tài)勢(shì)也不會(huì)是單一的直線。
第一，開發(fā)難度大�！∧壳癙OE技術(shù)應(yīng)用的規(guī)模還比較小，與傳統(tǒng)BNC接口的設(shè)備相比要復(fù)雜得多，POE在軟硬件方面還存在著較多的技術(shù)難題，需要大量的投入和市場(chǎng)的考驗(yàn)。例如遠(yuǎn)程端口接入軟件控制程序是否成熟、硬件芯片是否運(yùn)行穩(wěn)定等，與周邊配套設(shè)備的共享互聯(lián)也需要大量的技術(shù)積累和經(jīng)驗(yàn)、組網(wǎng)的方案也在考驗(yàn)著工程師們。
第二，技術(shù)不完善。POE接口的交換機(jī)技術(shù)目前還不是很完善，還存在著功率損耗與過載功率分配不合理方面的問題，需要進(jìn)一步攻克。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全需要未雨綢繆，加強(qiáng)安全性的研究。
第三，部分標(biāo)準(zhǔn)尚未確立。以太網(wǎng)委員會(huì)目前制定的是802.3af標(biāo)準(zhǔn)，功率都在15W以下，但是實(shí)際應(yīng)用過程中需要用到更大功率的終端，例如含有全方位云臺(tái)、變焦鏡頭的攝像機(jī)、大功率的高速球型攝像機(jī)等。預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)今年發(fā)布新標(biāo)準(zhǔn)，將進(jìn)一步提高信道的供電能力，將功率由現(xiàn)在的12.95W提高到30W，這也將擴(kuò)大POE再安防領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
第四，前期投入大，有一定風(fēng)險(xiǎn)。技術(shù)的積累與應(yīng)用，生產(chǎn)線的重新布置，方案的制定都需要較大的資金投入。在市場(chǎng)不大的情況下，投入與產(chǎn)出具有不確定性，技術(shù)水平也存在一定制約，因此許多投資者在進(jìn)入時(shí)比較謹(jǐn)慎。
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結(jié)語
新技術(shù)的應(yīng)用不會(huì)一帆風(fēng)順，需要行業(yè)的共同努力�？偟膩碚f，POE的應(yīng)用雖有阻力，但機(jī)遇大于挑戰(zhàn)。在技術(shù)方面日漸完善與深入，應(yīng)用范圍也越來越寬廣。每一次技術(shù)的變革都會(huì)給行業(yè)帶來巨大的變化，變化就意味著商機(jī)。
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關(guān)注樓主