人们期待已久的IEEE 802.3“4对线以太网供电的物理层和管理参数”（也称为IEEE 802.3bt-2018和PoE++）总算正式公布——该标准于去年12月获得批准，并于今年1月正式发布。这并不奇怪——该标准开发已进行了多年。元器件和盒子级供应商一直在使用其预正式版本来开发支持性IC和交换机——例如Microchip公司旗下的Microsemi，他们的PDS-408G PoE交换机就是如此（图1）——而现在他们就可以把它们标记为“合规”产品（当然，他们得一直密切关注这个标准，并做最终审核）。
图1：在IEEE 802.3 PoE++升级标准正式批准后不久，Microsemi就发布了PDS-408G PoE交换机。（来源：Microchip）
我不会详细介绍这一最新PoE版本的规格和功能，网上可找到很多这方面资源。简而言之，在适当的环境下，如若以太网布线无误，它可以为负载提供高达100W的功率。这个功率水平很大，足以驱动各种各样的设备，包括LED区域照明。
谁需要PoE++呢？（我更喜欢这个非正式的描述性名称，而不是其正式的“难以辨认”的IEEE命名，这只是我个人的喜好。）显然，建筑师和办公室照明安装人员会最先试用。《Cabling Installation & Maintenance（布线安装与维护）》这个出版物非常好，其上对该标准做了大量的报道，从必须安装PoE++系统的人员的角度，而非仅只IC或盒子设计人员的角度，给出了现场的、立足于现实的观点。他们最近的文章《The IEEE 802.3bt standard’s impact on the expanding PoE marketplace（IEEE 802.3bt标准对PoE市场扩大的影响）》提供了很好的介绍，而《Cabling Innovators Spotlight（布线创新者聚焦）》这一简短的案例研究，则以一个非常真实的例子（他们也有其他例子）表明了PoE++可用于办公室照明。因此，PoE++现场应用就在于此。
请注意，PoE++的功率等级更高，其并不是对现有以太网布线的简单升级。首先，它必须使用新的6A类以太网布线，并且它提供从1到8总共8个功率等级。新的布线可通过以太网联盟所提供的认证标识来识别——以太网联盟是个独立的、供应商中立的组织，专注于以太网技术的发展，并对IEEE标准进行推广营销（图2）。
图2：以太网联盟已开发封装标识，用来指示IEEE 802.3 6类布线的合规性等级。（来源：以太网联盟，在《Cabling Installation & Maintenance》中发表）
尽管他们做了这些工作，但我担心会有伪造的6A类电缆带有这些标识，宣称可以达到性能要求但却无法提供。根据《Cabling Installation & Maintenance》以及其他来源所述，这在X类布线当中就经常遇到，要对布线进行现场验证或确认也非常困难。只有在安装了布线，使用或经过了几个月以后，这些缺陷才会显现出来。
即使使用了真正的电缆，也有可能存在严重的散热问题，尤其是在未考虑数据线耗散的情况下，这个问题可能特别麻烦。这会产生IR压降和I2R损耗，引起自发热现象。由于PoE++ 6A类布线通常会紧密捆绑在其他PoE++线束，甚至是电缆沟或封闭管道中的交流电源线当中，这个问题就变得非常棘手。因此，鉴于可能出现明显的温升，实际额定功率会远低于100W。这就足以引起美国国家电气规范（NEC）考虑，而从所允许的包装、过热和可能的燃烧等方面来解决这个问题。
我了解到PoE++的潜在优势，它可以实现更多更好的电力控制，而无需为电源及其控制部署高压交流线路，并且可以消除或减少持证电工运维电缆的需要。但这只是在安装布线方面有好处。我担心的是，PoE++正在将一个由源、开关、铜缆和负载所组成的简单回路改造成另一个由协议驱动的系统。对此，我们需要经历复杂的查询、响应和验证才能使它首次工作，然后继续工作。
这种直连方法易于连接、调试方便，支持性的说法要说可以说很多。但当我们开始为数据优先的电缆添加电力传输与管理（设想一下PoE++或USB-C，甚至RS-232/485），或为电力传输优先的电缆添加数据功能（电力线宽带）时，在启动和测试方面，事情很快就会变得棘手。当然，为电力线添加低速数据功能，对于智能电表来说讲得过去，但我对电力线宽带（BPL）却不太确定——它需要使用很多有源和无源元器件并将它们合并，同时还要保持安全。PoE++介于两者之间——其电压等级足够低，直接安全不成问题，但仍然需要在每个终端对有源、无源和磁性元器件进行合并，然后将数据与电源分开（图3）。当然，工程师又为他们自己的应用设计了许多“自举”非标准方案——这又是另一个不同的话题了。
图3：对于PoE安装，这种大幅简化的方块图只能看出，一开始需要将哪些东西合并，然后将电源与数据分离。实际情况要复杂得多，会涉及冗长的BOM，包含许多有源和无源元器件。（来源：Kintronics）
那么，PoE++会用到哪里？它会变得普遍寻常吗？或者它是否仅限于在非常专业化的应用（例如商业建筑照明与控制）中使用？它会成为另一个“只是有希望成为的竞争者”，但却没有像预期那样流行起来吗？5年以后再回过头来看，可能会非常有趣。毕竟，也许USB的开发人员早已料到，他们的PC及其键盘/鼠标之间的低速、低成本互连，将在短短20年内（USB是在20世纪90年代中期推出）被用来实现高速数据和电力传输，但我怀疑大多数设计工程师都没有。
您对PoE++（以及PoE+和基本PoE）的优势和好处有何看法？从您的角度来看，是否任何新的重要方案都会“不经历风雨，怎么见彩虹”？
本文为《电子技术设计》2019年7月刊杂志文章。原文链接：Will PoE++ be helpful, a headache, or both?
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