現在，工程師被要求將一切連接到網絡上。網絡協議則可以選擇以太網或其它協議。看起來這些設計任務很簡單，但一旦真正實施就會發現會遭遇嚴重的挫折。

以太網的設計者們是無法想象我們怎樣使用他們的“寶貝”。他們最初的意圖是將各種計算機連接到一起。數據速率為10Mb/秒，在那個年代，這個速度對他們使用的處理器來說已經足夠快了。那時，電腦位于單獨的房間或數據中心，電纜不會超過10米。所有數據空間環境受到嚴格保護，一旦電腦連接后它們基本可以長期保持物理連接狀態，所以ESD問題可以忽略不計。

今天，我們經常使用千兆以太網，100Base-T的纜線動輒數百米。在我們工作和生活的建筑物中有數英里的電纜埋在墻壁里和天花板內。我們使用以太網供電（PoE）給位于屋頂上的、通信信息亭、燈桿甚至無線電塔上的設備供電和通信。當老板告訴你要替換與以太網IEEE-488的連接時，他/她可能并不了解的IEEE-488鏈路內部的強健性，也不了解在工業環境中保持新以太網網絡運行時你需要完成的工作。其實你需要一個網絡電路保護方案，它能提供多年無故障服務，并希望它不僅僅是一個方案！

平心而論，絕大多數的以太網運行不需要特殊的保護。在大多數RJ-45以太網插孔前面，最開始提供保護的電子部件是隔離變壓器。對大多數家庭和辦公環境來說，由于多數以太網PHY收發器集成電路中有ESD保護，它提供了足夠的保護。問題是少量的以太網端口裸露，使其受到嚴重的威脅。建筑物內部的長電纜變成了長天線，會將附近雷擊的耦合能量導入到網絡中。這些“天線”如果是在戶外亭、屋頂或頂柱的安全攝像機上，它甚至更擅收集閃電的能量。

當可靠性問題出現后，電路保護的公司開發了“dongle”，它可提供額外的ESD過壓保護。將“dongle ”插入有問題的RJ-45中，它提供一個它自己的“被保護”的RJ-45。這些設備被加到有問題的路由器或其他設備上，能有效解決ESD問題。

隨著數據速率的上升和POE的到來，定制的解決方案是必需的，“一刀切”的“dongle ”方法往往是不夠的。POE將帶來更多的問題，例如， “dongle ”在僅為2V以太網信號設計時，直流電壓下會啟動過壓保護。 千兆數據率的數據誤差承受能力依賴于10Base-T或100Base-T網絡設計的電容性負載保護方案。

與10Base-T不同，千兆以太網使用一個復雜的編碼方案（見圖1），它需要在一個線性通道上長距離成功傳播。依靠外部電壓，硅二極管和晶閘管上表現出非線性電容特性。

千兆以太網的時鐘速率比10-BaseT快十倍，這使信號對電纜的電容和其他保護裝置更加敏感。

建立一個強健的以太網網絡通常需要一個“分層”的方法（參見圖2），它由首層，第二層，有時還包含第三層。每一層執行某一特定任務：

第一層：借用電信的成熟的技術，氣體放電管（GDT），例如愛普科斯871-t83-a90x，或硅技術設備，例如Littelfuse 的sdp3500q38cb SIDACtor保護晶閘管（需要一個偏置電壓使它們的電容線性化–采用POE供電電壓可容易的獲得）可以以最小的電容負載處理浪涌。第一層會讓電壓保持高的狀態通過，但它限制了浪涌的持續時間，讓大部分能量被分流到地。對POE應用，保護設備的擊穿電壓必須高于POE的供電電壓。同時，設計工程師必須確保在保護生效后，連接電源的主保護系統有“解鎖”或“復位”的功能。

通常，這需要一個回路限流的POE供電和保持高電流的保護裝置。

第二層：隔離變壓器不僅僅對PHY收發器IC提供直流隔離，而且由于它極小磁芯的易飽和性，限制了收發電路的耦合能量。然而，繞組之間的隔離必須能承受通過第一層、且無衰減的電壓。記住一個GDT可能有90V的直流擊穿電壓，但在快速DV / DT的雷電沖擊條件下可能高達500V。通過隔離屏障，繞組間電容能也可以耦合能量，但對于磁耦合的能量，它通常是相當小。

第三層：第一層和第二層保護已經削弱了PoE的能量、限制了最大電壓和電流，當前情況可以通過一系列技術進行處理，其中許多可以借鑒ESD保護裝置的技術。一些例子：

?差分過壓保護，如ST提供的slvu2.8，就是一個簡單簡潔的解決方案，但是它對通過變壓器耦合繞組間電容的耦合能量沒有提供保護。這往往是一個可接受的解決方案。

?對繞組間電容通過的能量，安森美半導體的nup4114系列提供縱向接地保護。

?Bourns提供了TCS（瞬態電流抑制器）DL系列設備的保護方法，依靠限制PHY收發器的輸入和輸出的最大電流到安全水平，而不是通過負載保護、分流電流進行過壓保護。這些只能處理40V的情況，對裸露的以太網完善的分層保護是必須的。

Bourns的文獻中還有portnote解決方案。這些都是簡單的“初級”解決方案，提供一些好的以太網和其他通信端口保護的例子。

當今要求苛刻的以太網應用遠遠超出最早以太網的預期 – 距離、數據速率和裸露的浪涌威脅。如果仔細考慮工程保護方案，強健的以太網網絡是可以部署到非常具有挑戰性的環境下的。