为了保持竞争力并支持快速创新，组织需要迅速行动。 但传统的电力输送方式使得现代建筑的升级改造既缓慢又昂贵。
传统电力输送方式从未被设计用来跟上当今互联环境中不断变化和发展的步伐。’ 相反，它们的设计是围绕固定端点和静态布线进行的，这并不适用于支持成百上千台联网设备的智能建筑。’
由于这种差距，在酒店、工厂车间或工作场所部署的每个新设备通常都需要变通方法才能保持与网络和电源的连接。— 这些手动修复会耗费宝贵的时间和金钱，而且随着设备数量的增加，它们无法扩展。’
添加、管理和扩展电力资源应该像对 IT 网络进行简单的配置更改一样简单。
为了实现这一点，是时候采用受网络启发的电力分配方法，应用星形拓扑结构了。 ’
什么是星形拓扑结构？
几十年来，星型拓扑模型使数据网络具有弹性和可管理性。 这是 IT 专业人员非常熟悉的一种架构。’
在星型拓扑结构中，所有设备和数据都连接到单个中央网络枢纽（形成星型或中心辐射型设置）。 “”
星型拓扑网络结构包含三层，每一层都有其特定的功能。
1. 核心层（中央网络骨干层）
这一层充当集中式网络核心或枢纽。 “” 它可在分发层设备之间提供高速、可靠的数据传输。
2. 分发层（流量聚合和策略控制）
这一层将流量从其下方的接入层（设备和端点）传输到其上方的核心层（中心）。 每个分支（辐条）都与核心相连。
3. 接入层（端点连接）
这一层使用交换机和电缆将终端用户设备（计算机、打印机、相机、接入点等）连接到网络。
在 IT 领域，星型拓扑结构有哪些优势？
星型拓扑网络配置是现代 IT 的支柱，原因有很多。
- 更轻松的 MAC 工作： 添加、更改或删除设备很容易，因为技术人员无需重新配置整个系统。’
- 更好的故障排除： 可以测试或更换单个设备和连接，而不会影响其他设备和连接。
- 提高正常运行时间： 在一个地方配备备用电源可以方便维护和保障。
- 简化管理： 可以从单个远程点监控流量和性能，从而更快、更容易地检测异常和故障。
这种拓扑结构也有助于重新构想电力输送方式。 它为设施管理团队提供了 IT 团队在网络建设方面所依赖的简单性、灵活性和控制力。 就像集中式网络枢纽管理数据流量一样，集中式电源枢纽可以管理 电力分配。
用于功率传输的星型拓扑结构
传统上，信息通信技术侧重于数据和有限的电力。 星型拓扑电力系统可以改变这种状况，为更智能、更互联的空间提供部署和输送集中式电力的新方法。
星形拓扑结构用于电力
星型拓扑供电方式不是将少量电力分配到多个端点，而是将真正的电力功能带入网络基础设施本身。 它利用现有的网络布线，大规模地输送电力。
电力基础设施可以分为三个层次：核心层、配电层和接入层。
1. 核心层（中央电源）
所有能量都源自于系统的 “核心” ，在一个安全、气候可控的环境中。 备用电池、发电机和集中监控在核心层进行管理。 这一层也支持配电层；它向配电层输送的电力是故障管理电力（FMP）。
2. 分配层（中间功率聚合）
这里实现了灵活、可扩展的电力输送；电力从核心层聚合到位于建筑物或校园各个部分的多个接入区域。’ FMP 通常用于配电层，以远距离输送大量电力，为接入层的终端提供支持。 为了支持更短的传输距离，FMP 可以转换为交流电或直流电，以满足特定需求。 对于更长的距离，可以保持 FMP。
3. 接入层（端点交付）
这就是权力达到极限的地方。 各个设备都连接到电源，无论它’支持 PoE、FMP 或直流供电。 通过电缆将电力输送到每个终端，无需单独的电源插座。
星型拓扑结构支持集中式电源的关键优势
星型拓扑结构可以支持更高的功率需求和更多的设备类型，所有这些都可以集中管理。 随着更多环境需要更高的功率—例如，为了支持 Wi-Fi 7 接入点。—星型拓扑结构提供了交付所需的容量和灵活性’需要。
当电力输送在受保护的位置进行集中管理、监控和自动化时，关键系统更容易得到支持和控制。 通过集中管理，它’也可以通过关闭不适宜区域的设备来自动节省能源。’占用空间，减少能源浪费和运营成本。
统一布线基础设施
星型拓扑在供电方面的另一个主要优势是使用相同的电缆基础设施来传输数据，并且能够沿着所有层（核心层、分配层和接入层）传输越来越高的电力。 整个网络采用相同的布线方式，不仅传输数据，还传输电力，颠覆了电力网络和 IT 网络之间传统的分离方式。
添加或移动设备很简单，只需要一根线连接到中央电源集线器，因此在互联空间中扩展既快速又经济。
无切换限制
采用星型拓扑结构后，功率不再受限于交换机的内部电源。 您无需为了添加更多高功率设备而更换交换机：主干网已经能够为各处提供足够的电力。 要充分利用它的功能，您只需确保使用正确的电缆和连接器即可。
简化故障排除
由于每个端点都有自己的连接，因此故障排除很简单。 问题可以被隔离并修复，而不会影响系统的其他部分。 单个环节的问题可以被隔离出来并加以纠正，从而最大限度地提高网络效率。
支持任何类型的电源
最后，正如前面提到的，星型拓扑结构支持任何类型的电源，包括：
- 故障管理电源（FMP）： FMP 代表了一种通过通信电缆安全传输数千瓦功率的新方法。 故障能够被快速检测和隔离，以保护设备和人员安全。 在星型拓扑结构中，FMP 从核心通过“分支”（IDF 和电缆）输送到多个端点。 它可以解决核心层和配电层之间所需的大量电力问题。
- 交流电或直流电： 在星型拓扑结构中，FMP 被转换为设备的固有电源需求（交流电或直流电）。 它提供统一、高效、集中的电源，可以广泛分配给各种设备。
- 以太网供电（PoE）带有 PoE 端口的终端设备用于连接功率低于 100W 的设备，例如接入点、VoIP 电话或传感器。 在星型拓扑结构中，PoE 通过“辐条”或分支进行传输。
融合电力和数据，打造智能环境
在 IT 领域，电力和数据历来走的是不同的路径，运行在不同的网络上，由不同的团队维护。 将星型拓扑结构应用于电力系统可以改变这种情况，将电力和数据结合起来，使电力在覆盖范围和可扩展性方面赶上数据。
故障管理电源（或 4 级电源）消除了阻碍高容量部署的供电瓶颈。 它为向任何需要的地方提供强劲电力开辟了新的可能性。 几乎没有任何限制——无需担心电力供应问题。
这就是互联环境的未来：数据和电力融合，所有这一切都在一个统一的架构上进行管理、监控和交付。
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作者简介
Ron Tellas
Belden企业解决方案业务部高级解决方案架构师
Ron Tellas 是射频设计和电磁传播方面的主题专家，于 2016 年加入 Belden，帮助制定智能建筑技术和应用的路线图。 他现在利用这些经验将系统、设备和连接纳入网络解决方案。 Ron 代表 Belden 参加多个标准组织、国家电气规范委员会并担任 FMP 联盟的董事会成员。 他拥有电气工程硕士和学士学位、工商管理硕士学位，也是 17 项美国专利的发明人。 罗恩因其对电信行业的杰出和有影响力的贡献而自豪地荣获 2024 年 Harry J. Pfister 奖。