EuroWire May 2015

92 / 116

Техническая статья
90 май 2015 г.
Аннотация
Растущая потребность в более высокой
мощности систем Ethernet (питание по
Ethernet – PoE) очевидна при наличии
большого разнообразия нестандартной
продукции, доступной сегодня на рынке,
которая предусматривает мощности,
намного превышающие те, что указаны
в IEEE 802.3at.
Более высокие мощности позволят
применять Ethernet для более широкого
диапазона, однако, это также увеличит
риск в надежности. С увеличением
потребности в мощности и тем
фактом, что установки с применением
технологии Ethernet сильно отличаются
с точки зрения их экологичности
и конфигурации, снижение риска
при использовании численного
моделирования становится выгодным.
Предоставленная далее работа
содержит численное моделирование
и экспериментальную проверку
термических характеристик кабелей
для передачи данных при питании
с постоянным током, которое
используется в Ethernet.
Введение
Подача питания с постоянным током
конечным устройствам вместе с
одинаковой электрической цепью,
используемой для передачи сигнала
переменного тока применяется
успешно много лет, например, в
телефонах и аудио оборудовании.
Технология, применяемая для
обеспечения данной функциональности,
повсеместно именуема «искусственное
электроснабжение». Применительно
к Ethernet данная технология
предусматривает дос тавку
электроэнергии из оборудования
источника электропитания в снабжаемое
энергией устройство на той же паре,
которая используется для данных.
Постоянный ток применяется к отводу
от середины сигнала трансформатора
связи и не пересекается с передачей
данных. Это позволяет использовать
Ethernet в системах выше 1000BASE-T,
где данные передаются на всех четырех
парах.
В стандарте IEEE 802.3at от 2009 года
указаны системные параметры,
необходимые для Типа 1 (PoE) и Типа
2 (PoE+) [1]. По стандарту номинальные
самые высокие показатели постоянного
тока 0,35 А и 0,60 А на пару
классифицированы как Тип 1 и Тип 2
соответственно. Некоторые самые
распространенныеспособыприменения,
где используется технология PoE,
включают беспроводные точки доступа
локальной информационной сети,
IP-телефония и сетевые камеры.
Применение электрического тока для
проводника высвобождает тепловую
энергию, действие, известное как
джоулев нагрев. В отношении кабелей
Ethernet и компонентов, данный эффект
нагревания вызывает опасения из-за
увеличения затухания, что имеет эффект
ограничения длины линии связи. Данное
опасение увеличивается для кабелей с
более высоким сопротивлением, чем
у стандартных кабелей, например,
для алюминиевых кабелей с медным
покрытием [2] и для твердых кабелей с
медными жилами с меньшим диаметром
(26 AWG).
В 2009 подкомитет IEC 46C предложил
метод испытаний (46C/906/NP),
названный «Предложение по
измерению нагревания кабелей для
передачи данных током» [3]. Целью
данной работы является получение
сильной корреляции между
моделированием и предложенным
методом измерения для постоянного
тока, поступающего в кабели Ethernet,
применяемые для PoE. Кроме того, в
работе поставлена задача сравнить
подъем температуры при поступлении
постоянного тока в алюминиевые
кабели с медным покрытием и кабели с
твердыми медными жилами.
Измеренное и
смоделированное питание
постоянным током кабелей
передачи данных для
питания по Ethernet
Стивен У. Симмз, «Brand-Rex Ltd»
Воздух
Питаемые
пары
Рубашка с низким
дымовыделением и
нулевым содержанием
галогенов
Датчик Cu
▲ ▲ Рисунок 1: Настройка моделирования в
COMSOL Multiphysics
Полиолефин
Полиамидимидная/ПЭТФ пленка