眾所周知，在連接智能建筑和物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 時，存在與網(wǎng)絡功率、帶寬、密度和覆蓋范圍相關的硬性限制。電信號，無論是傳輸電力還是數(shù)據(jù)，都受到物理限制的約束；在過去，我們只有通過使傳輸介質(zhì)變得更大、更剛性、更難使用、更短和更昂貴來克服這些限制。這些因素對試圖實現(xiàn)數(shù)字化轉型和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標的企業(yè)產(chǎn)生了嚴重的負面影響。

從好的方面來看，過去十年通過優(yōu)先考慮光纖布線并利用無源光網(wǎng)絡 (PON) 設計來優(yōu)化智能建筑、物聯(lián)網(wǎng)和可持續(xù)發(fā)展計劃的底層架構，從而引領了企業(yè)網(wǎng)絡的進步。光纖布線沒有已知的帶寬容量或連接密度限制。事實證明，與傳統(tǒng)的室內(nèi)網(wǎng)絡相比，基于企業(yè)的無源光局域網(wǎng) (LAN) 可以提供更好的可擴展性、安全性、穩(wěn)定性和可持續(xù)性。相對于覆蓋范圍，這些無源網(wǎng)絡可以通過可靠的基礎設施提供12英里距離的以太網(wǎng)連接，無需供電且人員接觸有限。

到目前為止，事實證明，電力挑戰(zhàn)更難以克服，尤其是與智能建筑和物聯(lián)網(wǎng)連接需求相關的挑戰(zhàn)。然而，隨著不斷創(chuàng)新改進企業(yè)連接的供電方法，光纖 LAN 的優(yōu)勢現(xiàn)在可以得到充分優(yōu)化 [如圖1所示]。這些新的前瞻性供電方式可用于實現(xiàn)可擴展性，例如以太網(wǎng)供電、Class 2 遠程供電、Class 4 脈沖電源和直流 (DC) 微電網(wǎng)，從而擺脫無源光 LAN 的束縛。

推動創(chuàng)新，解放光纖局域網(wǎng)的無限潛力

圖 1：連接 12 英里外以太網(wǎng)端點的無源光 LAN

以太網(wǎng)供電 (PoE) 允許網(wǎng)絡電纜傳輸電力，使智能建筑和物聯(lián)網(wǎng)設備等設備能夠通過同一根以太網(wǎng)電纜供電和連接。這樣就無需使用單獨的電源線，簡化了安裝并降低了成本。

首先是 PoE 標準 (IEEE 802.3af)，允許 15.4 瓦的功率，其次是 PoE+ 標準 (IEEE 802.3at)，為受電設備 (PD) 提供高達 30 瓦的功率。最新的 PoE 標準 (IEEE 802.3bt) 可為 PD 提供高達 60 瓦的功率（Class 3）或 90 瓦的功率（Class 4）。PoE 是一種為 PD 供電和連接的有效方式，但其覆蓋范圍受到以太網(wǎng)信號傳輸距離（300 英尺）的限制。

光纖 LAN 架構有助于擴展 PoE 的覆蓋范圍，因為光電介質(zhì)轉換器上的以太網(wǎng)端口（稱為光纖網(wǎng)絡終端 (ONT)）通常支持所有版本的 PoE。支持 PoE 的 ONT 通過長達 12 英里的無源網(wǎng)絡連接，可以提供這些不同級別更有管理的PD提供功率（例如，15W、30W、60W、90W）。通過縮短 PoE 的傳輸距離，并使用 ONT 和 PD 之間更短的 CATx 跳線，光纖 LAN 上的 PoE 將電力傳輸提高了13%。

遠程供電系統(tǒng)可以采用分布式或集中式設計。分布式遠程電源通常位于區(qū)域配電箱中，并且可以從主數(shù)據(jù)室的直流供電。集中式遠程電源整合在主數(shù)據(jù)室中，其中本地配電單元為 PD 供電。它們的直流電壓范圍為 48V 至 54V。根據(jù)所使用的銅線規(guī)格和所需的瓦數(shù)，這些系統(tǒng)可以將光纖 LAN ONT 的覆蓋范圍從 300 英尺擴展到 2000 英尺 [如圖2所示]。 

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圖 2：使用 Class 2連接 2000 英尺外 ONT 的光 LAN

 Class4供電系統(tǒng)

4 級，也稱為故障管理電源 (FMP)，是由 NEC 制定的標準定義的最新供電技術。它可以比其他等級電路更好地安全地提供更高的電壓，因為它們增加了監(jiān)控和故障管理的保護措施。此外，Class 4 的覆蓋范圍更廣，因為它可以安全可靠地為傳感器、攝像頭、無線接入點、光纖 LAN ONT 和其他長距離物聯(lián)網(wǎng)設備等設備供電。

Class 4 FMP 的創(chuàng)新之處在于其可安全觸摸和智能脈沖功率，可在時間內(nèi)傳輸能量。這是通過使用專門的電源來實現(xiàn)的，該電源以短脈沖方式提供能量，其持續(xù)時間通常小于一毫秒。這些能量脈沖與基于故障條件檢測的電壓限制（450 伏直流線對線或 225 伏直流線對地）和電源關閉（故障發(fā)生后 5 秒內(nèi)）協(xié)同工作，如與人體皮膚接觸。 

Class 4 FMP 供電是現(xiàn)代連接的一項重要技術，因為它提供了一種安全可靠的方式來為更遠距離的高耗能設備供電。此外，這些系統(tǒng)可以幫助最大限度地減少物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡銅纜布線和總體功耗，使其成為可持續(xù)和節(jié)能建筑的重要技術。更好的是，這些 4 類供電系統(tǒng)在 6500 英尺的距離內(nèi)為每對銅線提供高達 600W 的功率，例如可以通過無源網(wǎng)絡基礎設施位于一英里外的光纖 LAN ONT [如下圖所示]。

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圖3： 為 ONT 供電，Class 4 光 LAN 達到 6500 英尺

直流微電網(wǎng)

直流微電網(wǎng)是為智能建筑和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡供電的有效方式，具有能源效率、可擴展性以及與可再生能源集成的靈活性等優(yōu)勢，與光 LAN 屬性完美契合。

直流微電網(wǎng)的優(yōu)點之一是無需將交流電轉換為直流電，而傳感器、攝像頭和其他低功耗設備等許多物聯(lián)網(wǎng)設備都需要這種轉換。這消除了與轉換相關的低效率和損失，這在處理大量設備時可能會很嚴重。

直流微電網(wǎng)的另一個優(yōu)點是它們可以輕松地與產(chǎn)生直流電的太陽能電池板和風力渦輪機等可再生能源集成。這使它們成為可持續(xù)和節(jié)能現(xiàn)代建筑的理想選擇。

直流微電網(wǎng)可以采用不同的配置，例如集中式、分散式或混合式。在集中式配置中，單個直流電源為網(wǎng)絡中的所有設備供電。在分散式配置中，每個設備都配備自己的直流電源，例如電池或太陽能電池板。混合配置結合了集中式和分散式系統(tǒng)，以實現(xiàn)兩者的優(yōu)勢。直流微電網(wǎng)是為智能建筑和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡供電的有效方式，具有能源效率、可擴展性以及與可再生能源集成的靈活性等優(yōu)勢，與光局域網(wǎng)屬性非常吻合。

LAN通過顯著減少全功能交換機、用戶管理訪問端口、 IP地址、IT人員接觸、門鎖和電信機房的數(shù)量來減少網(wǎng)絡攻擊面，使得光纖 LAN 的網(wǎng)絡正常運行時間更長。這是因為光 LAN 使用無源分光器而不是有源組件，從而降低了網(wǎng)絡停機的風險。光纖局域網(wǎng)的另一個優(yōu)點是操作時需要較少的人為接觸。由于人為錯誤是網(wǎng)絡中斷的最常見原因，光纖 LAN 可以提供更可靠的網(wǎng)絡，同時需要更少的 IT 和網(wǎng)絡人員。

與傳統(tǒng)網(wǎng)絡相比，向光纖的發(fā)展以及銅纜的限制更加環(huán)保。與傳統(tǒng)的銅基網(wǎng)絡相比，光纖 LAN 需要更少的功耗組件，從而顯著降低能耗并減少碳足跡。此外，光纖電纜比銅電纜更耐用，使用壽命更長，從而減少了更換的需要并減少了浪費。所有這些都有助于企業(yè)更輕松地實現(xiàn)凈零目標。

總之，與傳統(tǒng)的銅基 LAN 相比，光 LAN 在使用光纖連接智能建筑和物聯(lián)網(wǎng)設備方面具有多種優(yōu)勢。由于光纖電纜固有的安全特性，光纖 LAN 更加安全，并且無源組件的使用可最大限度地降低未經(jīng)授權的訪問或網(wǎng)絡停機的風險。光 LAN 可擴展連接密度、帶寬容量和延長距離。最后，光局域網(wǎng)更具可持續(xù)性和環(huán)保性，需要更少的耗電組件并促進資源的有效利用。

隨著對節(jié)能和可持續(xù)建筑的需求不斷增長，PoE、 Class 2供電、微電網(wǎng)、 Class 4 供電和無源光纖 LAN 可能成為現(xiàn)代連接日益重要的技術。事實上，綜合利用這些技術的建筑和園區(qū)范圍的網(wǎng)絡將在節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展方面獲得最大的優(yōu)勢。這些光纖布線、光局域網(wǎng)和供電系統(tǒng)創(chuàng)新的完美結合將實現(xiàn)未來不受束縛的數(shù)字化轉型、智能建筑和物聯(lián)網(wǎng)可擴展性。

資料來源：pipelinepub