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前言 自1998年美高森美公司發(fā)明Power over LAN以來(lái)，以太網(wǎng)供電(PoE)已經(jīng)被世界各地的企業(yè)用于部署IP電話(huà)、WLAN基礎設施、網(wǎng)絡(luò )安全攝像頭，以及可靠性和安裝靈活性非常重要的其它技術(shù)領(lǐng)域，在已經(jīng)部署非PoE交換機或設備位于難以接觸的位置的現有安裝設施中，PoE可大幅降低資本支出。通過(guò)將電源轉化為智能電源，PoE可按照預先計劃的時(shí)間及通過(guò)遠程設備調度進(jìn)行設備掉電，從而降低運營(yíng)支出。 雖然企業(yè)所應對的挑戰不盡相同，但是，服務(wù)提供商都面臨著(zhù)有關(guān)設備位置(及是否有AC)和中央設備備份支持的類(lèi)似問(wèn)題。 本白皮書(shū)簡(jiǎn)要介紹現有以太網(wǎng)供電和HDBaseT供電的標準，以及服務(wù)提供商如何在不同的無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)接入應用中使用PoE和PoH。 以太網(wǎng)供電：技術(shù)和標準 PoE技術(shù) 一般說(shuō)來(lái)，以太網(wǎng)供電是通過(guò)同一根CAT-5(或更好)電纜在不超過(guò)100m (333ft)范圍內傳輸功率和數據的技術(shù)。它包括兼容設備檢測機制，意味著(zhù)僅這些兼容設備可獲得供電。能量傳輸的工作電壓總是小于60V，功率總是小于100W，而且電源有防短路保護，因此PoE 對人和設備都安全。與采用現場(chǎng)AC PoE電源適配器相比，PoE的主要優(yōu)點(diǎn)有： a) 受電設備(PD)可以位于距離電源設備(PSE)100m半徑范圍內的任何地方 b) PD可以遠程復位，不需要實(shí)際上接觸它(通過(guò)管理PSE) c) 所有與單個(gè)PSE連接的PD都可以通過(guò)單一不間斷電源(UPS)獲得備份電源支持，毋須每臺設備都配備一個(gè)UPS d) RJ45連接器是通用的，在所有國家都通用 e) PoE PD設備可以長(cháng)時(shí)間遠程關(guān)機 (采用管理PSE) PoE標準 原來(lái)的PoE標準IEEE802.3af-2003定義了向功耗不超過(guò)12.95W的設備進(jìn)行安全供電的方法。2009年9月，IEEE802.3工作小組對IEEE802.3at-2009規范進(jìn)行了定稿，針對通過(guò)2線(xiàn)對向受電設備傳輸不超過(guò)25.5W功率，以及通過(guò)單一CAT5或更好的電纜向設備傳輸不超過(guò)51W功率進(jìn)行了定義(未清楚規定如何實(shí)現)�，F時(shí)IEEE802.3bt工作組正在對通過(guò)4線(xiàn)對傳輸25.5W以上功率進(jìn)行明確定義。 HDBaseT供電 HDBaseT是HDBaseT聯(lián)盟建立的標準，包括5Play，采用標準RJ-45連接器，可以實(shí)現向共享同一電纜的所有設備以高達8 Gb/s速率傳輸未壓縮的視頻和音頻內容、100BaseT以太網(wǎng)、控制信號和功率，傳輸距離高達100 m。由于電視通常需要51W以上功率，而HDBaseT技術(shù)著(zhù)眼于與音頻和視頻設備連接，因此滿(mǎn)足了傳輸更高功率的要求。 HDBaseT供電(PoH)于2011年9月獲得批準，擴展了PoE的能力，通過(guò)CAT5e或更好的電纜可以傳輸高達95W功率。HDBaseT聯(lián)盟已經(jīng)選擇美高森美的4線(xiàn)對檢測方法來(lái)插入電源，并且在更低功率水平下實(shí)現更高的能效，同時(shí)降低成本。 中跨與交換機的比較 部署大功率PoE技術(shù)的方法有兩種：升級網(wǎng)絡(luò )交換機，或者在現有的網(wǎng)絡(luò )基礎設施中安裝中跨。帶有PoE功能的交換機具有集成式解決方案的優(yōu)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò )連接僅需要一根電纜。但是，這并不一定是最佳選擇。除非現有數據網(wǎng)絡(luò )基礎設施不足應用，要求更換交換機，增加容量或提升性能，以及需要低功耗水平，否則的話(huà)，中跨才是PoE部署的最佳選擇。中跨可以簡(jiǎn)化部署、管理和維護，具有良好的靈活性、可靠性、安全性和能效。中跨通過(guò)對網(wǎng)絡(luò )基礎設施的功率和數據部分進(jìn)行解耦，從而簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò )擴展和升級，并為電源基礎設施的低端口數目增量升級提供了更大的靈活性。 采用PoE和PoH技術(shù)的運營(yíng)商應用部署 多種運營(yíng)商應用能夠從PoE或PoH技術(shù)受益，下面列舉幾種不同的配置。 室內企業(yè)或公共空間小型蜂窩和Wi-Fi熱點(diǎn) 由于要實(shí)現更大的覆蓋，小型蜂窩通常部署在較高、難以到達的地方。一般說(shuō)來(lái)，它們的功耗是10W(用于話(huà)音的短距離毫微微蜂窩)至可能包括IEEE802.11ac支持的50W（用于距離更遠、帶寬更高的蜂窩）。這些小半徑蜂窩通常通過(guò)1000BaseT(銅纜以太網(wǎng))與網(wǎng)絡(luò )連接。在企業(yè)毫微微蜂窩需要同時(shí)向10個(gè)以上用戶(hù)提供100Mb/s帶寬的極端情況中，可以采用2.5Gb/s連接，如NBase-T或10GBaseT上行鏈路。 圖1 采用PoE的小型蜂窩簇部署 對于采用以太網(wǎng)基礎設施傳輸數據和功率的部署，PoE允許把系統部署于方便的地方，且安裝簡(jiǎn)單。管理PoE還允許進(jìn)行遠程功率管理，包括功率監測、遠程復位和按照預定計劃關(guān)機，節約功率和優(yōu)化功率使用。在需要管理的情況下，還可以提供支持IPv6和SNMPv3的能力。對于向客戶(hù)提供合約服務(wù)的設備，可以利用單個(gè)PoE中跨或開(kāi)關(guān)供電，這一點(diǎn)使其適合于支持冗余電源。 在非運營(yíng)商所擁有的地點(diǎn)進(jìn)行運營(yíng)商聯(lián)網(wǎng)設備部署，考慮網(wǎng)絡(luò )劃分和部署的問(wèn)題是非常重要的。許多企業(yè)已經(jīng)擁有與PoE交換機連接的WLAN接入點(diǎn)。同一地點(diǎn)部署多個(gè)小型蜂窩，增加了蜂窩覆蓋率并提高了Wi-Fi帶寬，但是，所需要的功耗也大幅提高，從而帶來(lái)了以下問(wèn)題：是否可以采用PoE交換機實(shí)現？大多數情況下，現有PoE交換機只支持15.4W，某些情況下支持30W。由于交換機由負責該地點(diǎn)的IT經(jīng)理管轄和維護，因而更換交換機比較復雜。因此，理想的解決方案是采用中跨，中跨可以添加到到網(wǎng)絡(luò )中，并不需要中斷或重新配置現有的交換機。 PoE作為基礎設施的一部分 PoE中跨的其它優(yōu)點(diǎn)是個(gè)體性/獨立性：中跨可提供1、4、6、12和24端口配置，可以： a) 與一個(gè)端口數量很多的交換機配對 b) 兩個(gè)交換機之間共享 這意味著(zhù)僅在真正需要時(shí)才購買(mǎi)PoE，PoE刷新周期從以太網(wǎng)交換機刷新周期解耦。由于美高森美管理室內中跨的有限使用壽命保證時(shí)間是16年，這意味著(zhù)完全跳過(guò)一個(gè)刷新周期。實(shí)際上PoE成為了電纜連接基礎設施的一部分。 能效和PoE 僅在需要時(shí)才部署PoE還能實(shí)現更高能效。如果部署每個(gè)端口都有PoE的PoE交換機，但未完全填充，則交換機中的PoE電源將有許多閑置能力，意味著(zhù)從PoE交換機安裝那刻起，功率損失更高。PoE中跨允許僅針對需要供電的設備安裝PoE，最大程度地減少備用功率損失。 美高森美的PD-55xx、PD-95xx和PD-96xx系列包括美高森美獨有的EEPoE(Energy Efficient PoE)技術(shù)，通過(guò)利用CAT5(或更好的電纜)中的所有銅，將功率傳輸給IEEE802.3at 25.5W(或以下)設備，進(jìn)一步降低了功耗。與其它美高森美PoE中跨相比，采用EEPoE使得每個(gè)端口電纜上的功率損耗減少高達2.25W。 室外小型蜂窩或 Wi-Fi熱點(diǎn) 室外蜂窩位于電力難以到達的地方，此外還有另一個(gè)缺點(diǎn)，就是要求IP66或IP67氣象防護等級，這意味著(zhù)減少輸入端口數量非常重要。再一次，PoE可通過(guò)以下方法傳輸功率： a)從具有PoE能力的光纖回程網(wǎng)關(guān)傳輸功率 b)利用室外中跨 c) 利用距離小型蜂窩或Wi-Fi不到100 m的室內單端口中跨 d) 利用室外額定PoE中心(連接小型蜂窩+回程或IP攝像機+ Wi-Fi網(wǎng)狀熱點(diǎn)及為它們供電) e) 利用管理PoE開(kāi)關(guān)，它將連接多臺室外 PoE設備，如IP攝像機+小型蜂窩+無(wú)線(xiàn)/光纖回程，或IP攝像機+Wi-Fi熱點(diǎn) + 回程 圖2 以室外中跨部署傳輸功率給小型蜂窩+回程 圖3 室內至室外小型蜂窩/Wi-Fi熱點(diǎn) 圖4 利用帶管理PoE開(kāi)關(guān)的PoE中心，進(jìn)行小型蜂窩+回程部署 圖5 帶IP攝像頭部署的Wi-Fi網(wǎng)狀熱點(diǎn) 在PoE+ 和PoH面世之前建立的舊的小型蜂窩或回程設備，或許具有在Telecom 電壓工作的獨立DC輸入，這將是額外的輸入，因此，從成本和設計復雜性來(lái)說(shuō)，它的效率不高，正被小型蜂窩生產(chǎn)商逐漸拋棄。 在室外安裝中，確保在受電設備附近提供合適的過(guò)電壓保護/避雷裝置以保護受電設備，是非常重要的。在室外PoE PSE(通常內部保護)和受電設備之間電纜較長(cháng)時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要。 室外蜂窩還可以與室內通信室連接，此時(shí)，需要在建筑物以太網(wǎng)出口附近安裝避雷保護裝置，采用的室內PoE電源應為單端口設備。根據 IEEE802.3-2012的3.3.4.1.1條 - 電氣隔離環(huán)境，多端口PSE設備不能用于給安裝在兩幢不同建筑物中的設備供電。這是為了在一臺設備未與過(guò)電壓保護裝置連接時(shí)，保護各個(gè)設備以免相互影響，及保護室內設備不受室外的過(guò)電壓影響。 采用室外部署時(shí)，考慮通常會(huì )使功耗增加到70W的加熱和冷卻要求是非常重要的。70W在PoH的范圍而并非在PoE的范圍。 第一英里 以太網(wǎng)/HDBaseT供電還可給室外調制解調器供電，用于建立提供給客戶(hù)的第一英里連接性 服務(wù)。這主要用于以下三種情況： a) 光纖到戶(hù)(FTTH)運營(yíng)商未能接到用戶(hù)樓內 b) 服務(wù)為無(wú)線(xiàn)(LTE、WiMAX、無(wú)線(xiàn)帶寬)和要求室外客戶(hù)端 c) 帶有SAT>IP的衛星服務(wù)，定義了具有PoE連接性的IP LNB 在這三種情況中，室外客戶(hù)端可以通過(guò)具有內置PoE能力的家庭網(wǎng)關(guān)(很少見(jiàn))或單端口中跨從建筑物內部供電。避雷是必須的，最好是作為家庭或辦公室外的獨立設備安裝，盡可能接近以太網(wǎng)電纜進(jìn)口，并接地。 光纖到分配點(diǎn)(FTTdp) 雖然FTTH為用戶(hù)提供了非�？旖莸幕ヂ�(lián)網(wǎng)接入，但是，在許多情況下，由于成本原因而無(wú)法實(shí)現光纖入戶(hù)；而以往與電纜競爭的VDSL2的連接速度又不夠快(250Mb/s 與 10Gb/s比較)。G.FAST是ITU-T針對電纜這個(gè)問(wèn)題所提出的答案，它可在距離不超過(guò)400 m時(shí)通過(guò)雙絞線(xiàn)傳輸高達1Gb/s。G.FAST減小的環(huán)路規格帶來(lái)的新問(wèn)題，就是從統計學(xué)上來(lái)說(shuō)，單一DSLAM服務(wù)的客戶(hù)數量遠小于有幾公里環(huán)路的VDSL2，而且，為位于分配點(diǎn)(亦稱(chēng)為分配點(diǎn)單位，即DPU)的每個(gè)DSLAM供電也是一個(gè)問(wèn)題。 問(wèn)題的解決方法是通過(guò)xDSL進(jìn)行反向供電(RPF)。采用反向供電，功率從客戶(hù)所在樓輸送給DPU，大幅降低了安裝費用。DPU負責公平地分享來(lái)自不同用戶(hù)的功率。 PoE和RPF不一樣。正如前面提到的那樣，PoE是在以太網(wǎng)電纜中運用的IEEE802技術(shù)，而RPF是由寬帶論壇(Broadband Forum)和ETSI定義的。 RPF標準 RPF標準目前允許從家庭網(wǎng)關(guān)或RPF注入器通過(guò)2線(xiàn)對傳輸21W功率。DPU可以提供的功率取決于雙絞線(xiàn)電纜的質(zhì)量，以及用戶(hù)和DPU之間的距離。出于安全原因，電壓是安全特低電壓(SELV)或小于60V。 圖6 光纖到分配點(diǎn)的反向供電 美高森美PoE系統 美高森美具有廣泛的千兆位PoE系統產(chǎn)品組合，包括： a) 單端口中跨，傳輸15.4W 至 95W，用于室內至室內、室內至室外和室外至室外部署。 b) 2端口PoE 中心，每個(gè)端口30W，用于室外部署 c) 3端口PoE管理開(kāi)關(guān)，每個(gè)端口30W，用于室外部署 d) 4端口未管理PoE中跨，每個(gè)端口高達30W e) 6端口、12端口和24端口管理PoE中跨，每個(gè)端口高達95W，冗余電源，互動(dòng)中跨支持和Energy Efficient PoE (EEPoE) f) 室外避雷裝置，用于以太網(wǎng)解決方案的設備 總結 以太網(wǎng)供電、HDBaseT供電和xDSL反向供電大幅降低了運營(yíng)商技術(shù)，比如小型蜂窩、回程、Wi-Fi、無(wú)線(xiàn)帶寬、FTTH和FTTdp的部署和維護的難度。美高森美擁有全面的PoE/PoH產(chǎn)品組合，能夠利用數據基礎設施在室內和室外環(huán)境傳輸功率及數據。美高森美還為以太網(wǎng)解決方案提供高度可靠的創(chuàng )新性室外避雷裝置，從而提高與室外設備連接的室內基礎設施的彈性。 美高森美PoE中跨使得企業(yè)能夠無(wú)縫加入以太網(wǎng)供電應用，并與敏感的以太網(wǎng)設備的大功率電源隔離開(kāi)來(lái)，因此無(wú)需更換現有以太網(wǎng)交換機基礎設施。 |
