網路線綑綁或溫度對網路供電(POE)的影響

在網路供電(POE)應用中，網路線溫度是一個不可忽視的重要因素。當電流通過網路線時，會產生熱量，而當多條網路線捆綁在一起（Cable Bundles），散熱能力受限，導致溫度進一步上升。如果不加以控制，這可能影響信號品質，甚至超過網路線的額定溫度，導致安全風險。本文將深入探討網路線溫度上升的影響及其對策。

針對高功率供電的挑戰

隨著網路設備對電力需求的提升，現代佈線技術需要應對更高功率的供電需求。例如：

  • 4-pair Power over Ethernet (PoE)
  • Power over HDBaseT (PoH)

這些技術允許透過網路線傳輸高達 100 瓦的電力，但同時也增加了網路線的發熱風險。因此，在設計佈線時，應考慮網路線的額定功率與散熱機制，避免過熱問題影響系統穩定性

為什麼電流會導致電纜升溫？

當電流流經電纜時，內部導體會因焦耳熱（Joule Heating）效應產生熱量。一般來說，流經網路線的電流越大，產生的熱量就越多。這個現象在高功率設備、網路佈線（如PoE供電）或大型機房中特別顯著。

當網路線捆綁在一起時，塞在內部的網路線無法有效散熱，溫度會更快上升，這可能會對網路線性能產生負面影響。

溫度上升對網路線的影響

  1. 信號衰減（Insertion Loss, IL）增加
    • 溫度升高會增加網路線的插入損耗（Insertion Loss），導致信號衰減。
    • 這對高頻傳輸（如網路與光纖通訊）影響尤為明顯。
  2. 降低網路線壽命
    • 長時間高溫運行可能導致網路線絕緣材料老化，降低使用壽命。
  3. 影響安全性
    • 如果網路線溫度超過其額定值，可能會造成過熱、短路甚至火災。

如何確保網路線溫度在安全範圍內？

網路線的溫度限制通常由製造商提供，例如「最大工作溫度 60°C」。我們必須確保環境溫度加上網路線自身產生的溫度升高不會超過這個數值。

舉例來說：

  • 環境溫度（Ambient Temperature）= 45°C
  • 網路線的最高允許溫度（Cable Temperature Rating）= 60°C
  • 計算可允許的內部升溫：
    • 60°C – 45°C = 15°C
    • 這表示電流導致的溫度升高最多不能超過 15°C，否則可能損壞網路線或影響性能。

降低網路線溫度的對策

為了確保網路線在安全溫度範圍內，可以採取以下措施：

  1. 減少網路線捆綁數量
    • 避免將大量電纜緊密捆綁，確保足夠的散熱空間。
  2. 使用適當規格的網路線
    • 確保選擇符合電流負載的網路線，以減少不必要的發熱。
  3. 提升環境散熱能力
    • 在機房或配線空間內增加通風設備或冷卻系統。
  4. 使用高耐溫材料的網路線
    • 若環境溫度較高，可選擇額定溫度較高的網路線，以降低風險。

    實務上我們可以採取的簡單作為

    減少綑綁的線數和綑綁分離

    首先是發現綑綁線束造成溫度上升很嚴重，第一個改善步驟可以減少綑綁的線材數量，這樣的改善效果可以達到25%，第二個步驟是將這些綑綁實體上分離，又可以再額外改善30%。

    TSB-184-A 本文參考標準

    TSB-184-A

    TSB-184-A 是由 TIA（Telecommunications Industry Association） 發布的技術系統公告，完整名稱為 《TSB-184-A: Guidelines for Supporting Power Delivery Over Balanced Twisted-Pair Cabling》，該文件於 2017 年 3 月發布，主要目的是為了應對隨著 Power over Ethernet (PoE) 和 Power over HDBaseT (PoH) 技術發展，網路電纜承載更高功率所帶來的溫度影響與佈線挑戰。

    TSB-184-A 的核心內容

    1. 高功率供電標準
      • 討論 PoE 和 PoH 技術的應用，這些技術允許透過雙絞線電纜（Twisted-Pair Cable）傳輸高達 100 瓦的功率。
      • 介紹 4-Pair PoE（即 PoE++，符合 IEEE 802.3bt 標準）的需求，這種技術使用所有四對導線來傳輸電力。
    2. 電纜溫度管理
      • 當透過雙絞線傳輸高功率時，導體內部會產生焦耳熱，導致電纜溫度升高。
      • 電纜捆綁（Cable Bundles） 會進一步影響散熱，因此必須考慮適當的散熱設計。
      • 建議環境溫度加上電纜自身產生的熱量不應超過 製造商規定的最高額定溫度。
    3. 對電纜性能的影響
      • 溫度升高會 增加插入損耗（Insertion Loss, IL），影響訊號傳輸品質。
      • 長期高溫可能會加速電纜絕緣層老化，降低使用壽命。
    4. 散熱與佈線建議
      • 減少電纜束內的電纜數量，避免過度緊密佈線。
      • 選擇符合 PoE/PoH 功率需求的高耐熱等級電纜。
      • 確保機櫃與佈線環境的良好通風，以幫助散熱。

    TSB-184-A 的重要性

    隨著企業和家庭越來越依賴 PoE 來為 IP 攝影機、無線基地台、智能照明和其他網路設備供電，TSB-184-A 提供了一個技術基準，幫助網路工程師與 IT 管理人員確保電纜系統的安全性與可靠性。特別是在高功率 PoE 佈線環境中，遵循該標準能夠降低過熱風險，確保長期穩定運行。

    如果您正在設計或部署 PoE 供電網路，建議參考 TSB-184-A 的建議，確保電纜選擇與佈線策略符合最新標準，以保障系統的最佳性能與安全性。

    結論

    電纜溫度上升是影響電纜性能與安全的關鍵因素，特別是在高功率或高密度配線環境下。透過適當的設計、材料選擇與散熱措施，我們可以有效降低風險，確保電纜長期穩定運作。在進行網路或電力佈線時，務必考慮電纜的溫度影響，確保符合製造商的規範與安全標準。

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