众所周知，在连接智能建筑和物联网 (IoT) 时，存在与网络功率、带宽、密度和覆盖范围相关的硬性限制。电信号，无论是传输电力还是数据，都受到物理限制的约束；在过去，我们只有通过使传输介质变得更大、更刚性、更难使用、更短和更昂贵来克服这些限制。这些因素对试图实现数字化转型和企业可持续发展目标的企业产生了严重的负面影响。
从好的方面来看，过去十年通过优先考虑光纤布线并利用无源光网络 (PON) 设计来优化智能建筑、物联网和可持续发展计划的底层架构，从而引领了企业网络的进步。光纤布线没有已知的带宽容量或连接密度限制。事实证明，与传统的室内网络相比，基于企业的无源光局域网 (LAN) 可以提供更好的可扩展性、安全性、稳定性和可持续性。相对于覆盖范围，这些无源网络可以通过可靠的基础设施提供12英里距离的以太网连接，无需供电且人员接触有限。
到目前为止，事实证明，电力挑战更难以克服，尤其是与智能建筑和物联网连接需求相关的挑战。然而，随着不断创新改进企业连接的供电方法，光纤 LAN 的优势现在可以得到充分优化 [如图1所示]。这些新的前瞻性供电方式可用于实现可扩展性，例如以太网供电、Class 2 远程供电、Class 4 脉冲电源和直流 (DC) 微电网，从而摆脱无源光 LAN 的束缚。
图 1：连接 12 英里外以太网端点的无源光 LAN
以太网供电 (PoE) 允许网络电缆传输电力，使智能建筑和物联网设备等设备能够通过同一根以太网电缆供电和连接。这样就无需使用单独的电源线，简化了安装并降低了成本。
首先是 PoE 标准 (IEEE 802.3af)，允许 15.4 瓦的功率，其次是 PoE+ 标准 (IEEE 802.3at)，为受电设备 (PD) 提供高达 30 瓦的功率。最新的 PoE 标准 (IEEE 802.3bt) 可为 PD 提供高达 60 瓦的功率（Class 3）或 90 瓦的功率（Class 4）。PoE 是一种为 PD 供电和连接的有效方式，但其覆盖范围受到以太网信号传输距离（300 英尺）的限制。
光纤 LAN 架构有助于扩展 PoE 的覆盖范围，因为光电介质转换器上的以太网端口（称为光纤网络终端 (ONT)）通常支持所有版本的 PoE。支持 PoE 的 ONT 通过长达 12 英里的无源网络连接，可以提供这些不同级别更有管理的PD提供功率（例如，15W、30W、60W、90W）。通过缩短 PoE 的传输距离，并使用 ONT 和 PD 之间更短的 CATx 跳线，光纤 LAN 上的 PoE 将电力传输提高了13%。
远程供电系统可以采用分布式或集中式设计。分布式远程电源通常位于区域配电箱中，并且可以从主数据室的直流供电。集中式远程电源整合在主数据室中，其中本地配电单元为 PD 供电。它们的直流电压范围为 48V 至 54V。根据所使用的铜线规格和所需的瓦数，这些系统可以将光纤 LAN ONT 的覆盖范围从 300 英尺扩展到 2000 英尺 [如图2所示]。图 2：使用 Class 2连接 2000 英尺外 ONT 的光 LAN
Class4供电系统4 级，也称为故障管理电源 (FMP)，是由 NEC 制定的标准定义的最新供电技术。它可以比其他等级电路更好地安全地提供更高的电压，因为它们增加了监控和故障管理的保护措施。此外，Class 4 的覆盖范围更广，因为它可以安全可靠地为传感器、摄像头、无线接入点、光纤 LAN ONT 和其他长距离物联网设备等设备供电。
Class 4 FMP 的创新之处在于其可安全触摸和智能脉冲功率，可在时间内传输能量。这是通过使用专门的电源来实现的，该电源以短脉冲方式提供能量，其持续时间通常小于一毫秒。这些能量脉冲与基于故障条件检测的电压限制（450 伏直流线对线或 225 伏直流线对地）和电源关闭（故障发生后 5 秒内）协同工作，如与人体皮肤接触。
Class 4 FMP供电是现代连接的一项重要技术，因为它提供了一种安全可靠的方式来为更远距离的高耗能设备供电。此外，这些系统可以帮助最大限度地减少物联网网络铜缆布线和总体功耗，使其成为可持续和节能建筑的重要技术。更好的是，这些 4 类供电系统在 6500 英尺的距离内为每对铜线提供高达 600W 的功率，例如可以通过无源网络基础设施位于一英里外的光纤 LAN ONT [如下图所示]。
图3：为 ONT 供电，Class 4光 LAN 达到 6500 英尺
直流微电网
直流微电网是为智能建筑和物联网网络供电的有效方式，具有能源效率、可扩展性以及与可再生能源集成的灵活性等优势，与光 LAN 属性完美契合。直流微电网的优点之一是无需将交流电转换为直流电，而传感器、摄像头和其他低功耗设备等许多物联网设备都需要这种转换。这消除了与转换相关的低效率和损失，这在处理大量设备时可能会很严重。
直流微电网的另一个优点是它们可以轻松地与产生直流电的太阳能电池板和风力涡轮机等可再生能源集成。这使它们成为可持续和节能现代建筑的理想选择。
直流微电网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，单个直流电源为网络中的所有设备供电。在分散式配置中，每个设备都配备自己的直流电源，例如电池或太阳能电池板。混合配置结合了集中式和分散式系统，以实现两者的优势。直流微电网是为智能建筑和物联网网络供电的有效方式，具有能源效率、可扩展性以及与可再生能源集成的灵活性等优势，与光局域网属性非常吻合。
LAN通过显着减少全功能交换机、用户管理访问端口、 IP地址、IT人员接触、门锁和电信机房的数量来减少网络攻击面，使得光纤 LAN 的网络正常运行时间更长。这是因为光 LAN 使用无源分光器而不是有源组件，从而降低了网络停机的风险。光纤局域网的另一个优点是操作时需要较少的人为接触。由于人为错误是网络中断的最常见原因，光纤 LAN 可以提供更可靠的网络，同时需要更少的 IT 和网络人员。
与传统网络相比，向光纤的发展以及铜缆的限制更加环保。与传统的铜基网络相比，光纤 LAN 需要更少的功耗组件，从而显着降低能耗并减少碳足迹。此外，光纤电缆比铜电缆更耐用，使用寿命更长，从而减少了更换的需要并减少了浪费。所有这些都有助于企业更轻松地实现净零目标。
总之，与传统的铜基 LAN 相比，光 LAN 在使用光纤连接智能建筑和物联网设备方面具有多种优势。由于光纤电缆固有的安全特性，光纤 LAN 更加安全，并且无源组件的使用可最大限度地降低未经授权的访问或网络停机的风险。光 LAN 可扩展连接密度、带宽容量和延长距离。最后，光局域网更具可持续性和环保性，需要更少的耗电组件并促进资源的有效利用。
随着对节能和可持续建筑的需求不断增长，PoE、Class 2供电、微电网、Class 4供电和无源光纤 LAN 可能成为现代连接日益重要的技术。事实上，综合利用这些技术的建筑和园区范围的网络将在节能和可持续发展方面获得最大的优势。这些光纤布线、光局域网和供电系统创新的完美结合将实现未来不受束缚的数字化转型、智能建筑和物联网可扩展性。
资料来源：pipelinepub
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