以太網(wǎng)的驚人新應(yīng)用代替電源線傳輸電力

1、編者按：以太網(wǎng)技術(shù)在二十多年的發(fā)展過(guò)程中，從單一的數(shù)據(jù)網(wǎng)變成了混合的應(yīng)用網(wǎng)，目前已經(jīng)包括了VoIP（IP語(yǔ)音）應(yīng)用、iSCSI 存儲(chǔ)應(yīng)用等，PoE （Power over Ethernet ，以太網(wǎng)供電技術(shù)）則使以太網(wǎng)能夠?yàn)樵O(shè)備提供電源，從而能夠簡(jiǎn)化管理并節(jié)省資源。企業(yè)如何才能利用“以太網(wǎng)供電”技術(shù)達(dá)到這個(gè)目的呢？ 以太網(wǎng)供電有時(shí)也稱作網(wǎng)絡(luò)供電，是一項(xiàng)利用標(biāo)準(zhǔn)五類10 BaseT和100 Base-TX 以太網(wǎng)線纜傳輸少量電力，為設(shè)備提供電源的技術(shù)。雖然這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)已有數(shù)年之久，但直到2003年6 月國(guó)際電子電器工程師協(xié)會(huì)（IEEE）的以太網(wǎng)電源標(biāo)準(zhǔn)（802.3af ）得以批準(zhǔn)之后，設(shè)備廠商

2、才敢投入相關(guān)設(shè)備的制造，用戶才敢放心大膽地購(gòu)買此類產(chǎn)品。 802.3af 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每個(gè)供電端口最大能提供的功耗為15.4 w，這就允許許多外設(shè)能直接從以太網(wǎng)絡(luò)中獲取足夠的電力，而不需要為每個(gè)設(shè)備提供單獨(dú)的電源。 PoE 是如何工作的 大多數(shù)情況下，PoE 支持始于第五類電纜發(fā)射器，它向以太網(wǎng)電纜注入所必需的伏特?cái)?shù)。802.3af 規(guī)范允許第五類電纜傳輸44 V 57 V的電力，不過(guò)絕大多數(shù)廠商都決定制造能注入48 V電壓的發(fā)射器。 PoE 系統(tǒng)有兩大組成部分，其一是電源供應(yīng)設(shè)備（Power Sourcing Equipment，PSE ），通常情況下就是指配有電力發(fā)射器能支持PoE 的交換機(jī)，

3、另一個(gè)就是用電設(shè)備（Powered Device，PD）。標(biāo)準(zhǔn)五類以太網(wǎng)線纜有四個(gè)雙絞線對(duì)，電流通過(guò)其中的兩對(duì)進(jìn)行傳輸。 802.3af 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了通過(guò)使用這些線纜供電的兩種方案。第一種方案是，由于10Base-T和100Base-TX數(shù)據(jù)傳輸只用到了四個(gè)雙絞線對(duì)其中的兩對(duì)，另外兩對(duì)備用線對(duì)就被用于傳輸電力。 另一種方案則由負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)的兩隊(duì)雙絞線對(duì)同時(shí)承擔(dān)傳輸電力的任務(wù)，但不能影響到網(wǎng)絡(luò)帶寬和數(shù)據(jù)傳輸性能。電源供應(yīng)設(shè)備可選擇采取其中的任何一種方案，但用電設(shè)備必須同時(shí)支持兩種方案。 現(xiàn)在很多廠商已經(jīng)在他們的新產(chǎn)品中集成了對(duì)PoE 的支持。不過(guò)，如果老的數(shù)據(jù)供應(yīng)設(shè)備不能直接支持電力的供應(yīng)，也有另

4、外一種解決辦法，就是數(shù)據(jù)供應(yīng)方和用電設(shè)備之間增加一個(gè)中間跨度設(shè)備，有時(shí)稱作中間跨度插入板或電力集線器。 顯然，電源供應(yīng)設(shè)備另一端的用電設(shè)備必須要能接受電流以支持PoE.如果用電設(shè)備不支持PoE ，那么通過(guò)一個(gè)直流電采集器，有時(shí)稱作以太網(wǎng)分離器，也能達(dá)到相同的目的。不管怎么樣，電流在進(jìn)入用電設(shè)備前必須被調(diào)整到準(zhǔn)確可用的電壓級(jí)別。 PoE 的設(shè)備價(jià)格與潛在商業(yè)利益 支持802.3af 標(biāo)準(zhǔn)的PoE 設(shè)備比一般的以太網(wǎng)設(shè)備貴25。企業(yè)級(jí)支持PoE 的48口可堆疊式100BaseT交換機(jī)，比如Cisco 的Catalyst 3560 48P，起碼 要4000英鎊。 比起這些企業(yè)級(jí)設(shè)備，那些可以通過(guò)一條

5、以太網(wǎng)線為一個(gè)設(shè)備供電的含有基端和終端單元的PoE 轉(zhuǎn)換套件大約只需要40英鎊，不過(guò)如果想把大量的外圍設(shè)備通過(guò)這種轉(zhuǎn)換設(shè)備連接起來(lái)可不事件容易的事，又復(fù)雜又耗時(shí)。 PoE 交換機(jī)的價(jià)格也許會(huì)降，但不管怎樣，比起在機(jī)房里安裝大量的電纜電路的費(fèi)用，PoE 設(shè)備顯得更有吸引力。PoE 可以讓網(wǎng)絡(luò)管理員的工作簡(jiǎn)單輕松許多。它可以讓管理員不用離開(kāi)辦公桌就能輕松地遠(yuǎn)程開(kāi)啟或關(guān)閉設(shè)備，而不必花時(shí)間專門(mén)跑到機(jī)房干這些活。 還有，因特網(wǎng)工程任務(wù)組織（IETF）已經(jīng)同IEEE合作，對(duì)已經(jīng)在以太網(wǎng)中大量使用的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)充以便對(duì)PoE 進(jìn)行更好的支持。 一個(gè)針對(duì)管理PSE 和PD的擴(kuò)展類以太網(wǎng)接口MIB

6、的草案（RFC 2665）已經(jīng)起草完畢，同時(shí)802.3af 規(guī)范則定義了可用于管理此類接口的硬件寄存器。 使用能支持PoE 的交換器并為之配備一個(gè)UPS （不間斷電力供應(yīng)系統(tǒng)），就能在突然斷電的情況下保證與之相連的所有外圍設(shè)備仍然可以使用一段時(shí)間，這樣突然斷電的恢復(fù)策略就能大大得到簡(jiǎn)化。 PoE 支持哪類設(shè)備 15.4 w的最大輸出功率意味著PoE 只能支持小型外圍設(shè)備而非那些大型的IT設(shè)備如PC和打印機(jī)。有些廠商正在研究那些細(xì)慢充電的筆記本電腦使用PoE 的可能性，但至少在本文寫(xiě)作時(shí)還未出現(xiàn)集成了相應(yīng)支持的便攜式電腦。 企業(yè)內(nèi)遷移到使用IP電話的需要可能是企業(yè)開(kāi)始采用支持PoE 設(shè)備的最可能

7、的催化劑。遷移到IP語(yǔ)音系統(tǒng)和語(yǔ)音/ 數(shù)據(jù)集成網(wǎng)絡(luò)，不管是在企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)或者是跨企業(yè)的廣域網(wǎng)，對(duì)IT部門(mén)來(lái)說(shuō)都是個(gè)問(wèn)題。 與普通的模擬電話不同，專業(yè)的IP電話除了有來(lái)電顯示，語(yǔ)音信箱和來(lái)電轉(zhuǎn)接功能外，還擁有其他復(fù)雜的顯示與記憶功能。由于需要進(jìn)行特定的技術(shù)處理，IP電話都配有專用的電源適配器以從墻上的電源插座取電，即使IP電話的功率一般很少超過(guò)5.5 w. 在整個(gè)辦公大樓里安裝部署IP電話對(duì)已有的電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是個(gè)不小的壓力，可能不會(huì)有那么多剩下的多余插座，這就要求在已有的辦公大樓內(nèi)進(jìn)行大量的電力系統(tǒng)重整，而新的大樓則需要更大范圍的電力安裝。如果在已有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上增加PoE 設(shè)備就能有效避免這些

8、問(wèn)題。這同樣也適用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)或是網(wǎng)絡(luò)攝像頭，一般它們只需要6 w 到10 w的電力。 企業(yè)怎么部署PoE 系統(tǒng) 給網(wǎng)絡(luò)增加PoE 支持相當(dāng)簡(jiǎn)單，只要已有的有線基礎(chǔ)設(shè)施遵循標(biāo)準(zhǔn)的第五類規(guī)范和使用要求。所有必要的組件都包含在交換機(jī)內(nèi)部，這意味著管理員要么購(gòu)買新的設(shè)備，要么充分利用制造商對(duì)已有交換機(jī)相應(yīng)部件進(jìn)行升級(jí)的機(jī)會(huì)來(lái)支持P oE. PoE設(shè)備向下兼容已有的以太網(wǎng)設(shè)備，這意味著支持PoE 的設(shè)備和其他不支持PoE 的設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)里是可以共存的。 PSE 會(huì)檢測(cè)連接到它的端口上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否支持PoE ，然后決定是否向它傳送電力，并隨時(shí)監(jiān)視傳輸?shù)碾娏?。如果設(shè)備關(guān)閉了， PSE 也能檢測(cè)到并停止

9、供電以節(jié)省電力資源。 是使用能直接支持供電的交換機(jī)還是使用中間跨度電源供應(yīng)設(shè)備一般取決于網(wǎng)絡(luò)管理員想要支持多少用電設(shè)備。如果量不大，那么采用中間跨度電源供應(yīng)設(shè)備會(huì)更容易些，同時(shí)也更加靈活和便宜。 然而，如果想大范圍地部署IP電話、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)攝像頭和其他外圍設(shè)備，那么更應(yīng)該投資升級(jí)系統(tǒng)以支持PoE 或者同時(shí)購(gòu)買新的PoE 設(shè)備。應(yīng)該想到的是，盡管有些背板式交換機(jī)支持在內(nèi)部增加PoE 模塊，但很多交換機(jī)由于供電和冷卻系統(tǒng)的限制并不支持這么做，所以網(wǎng)絡(luò)管理員在計(jì)劃升級(jí)他們的系統(tǒng)時(shí)要弄清楚他們的設(shè)備功能。還有，任何大范圍地部署PoE 系統(tǒng)都需要升級(jí)已有的UPS 系統(tǒng)，或者安裝額外的電力保護(hù)設(shè)

10、施。 名詞解釋 電源供應(yīng)設(shè)備（PSE ）電源供應(yīng)設(shè)備能向以太網(wǎng)線纜注入必要的電力供用電設(shè)備使用。 802.3af IEEE 的802.3af 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一套穩(wěn)定的，可共同操作的支持PoE 設(shè)備的平臺(tái)。 不間斷電力供應(yīng)系統(tǒng)（UPS ）不間斷電力供應(yīng)系統(tǒng)是在出現(xiàn)意外斷電時(shí)維持用電設(shè)備繼續(xù)工作一段時(shí)間的備用電力設(shè)備。簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議是一套能支持在局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理和監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行情況的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 中間跨度電力供應(yīng)系統(tǒng)中間跨度電力供應(yīng)系統(tǒng)在交換機(jī)不直接支持PoE 的情況下向網(wǎng)絡(luò)電纜注入電力以供用電設(shè)備使用。 附：PoE 標(biāo)準(zhǔn)將被擴(kuò)充數(shù)據(jù)電力集成前景光明 IEEE已經(jīng)成立

11、新的小組準(zhǔn)備擴(kuò)展現(xiàn)有的以太網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)，主要目的就是支持更大范圍的設(shè)備，可以說(shuō)數(shù)據(jù)與電力的集成即將邁上一個(gè)新的臺(tái)階。PoE 技術(shù)是一種非常好的技術(shù)，一旦用上了，很快你會(huì)發(fā)現(xiàn)這簡(jiǎn)直就是不可或缺的，尤其是在公司需要部署大量電子設(shè)備的時(shí)候。 有了它，除了可以免去大量的墻上插座和交流電適配器外，在部署各式各樣網(wǎng)絡(luò)硬件時(shí)也會(huì)顯得格外輕松。為了能接上新買的那些攝像頭和IP電話及無(wú)線接入點(diǎn)，你再也用不著汗流浹背地滿地尋找多余的插座和電纜了。現(xiàn)在數(shù)據(jù)線同時(shí)也能攜帶電力，硬件只要一插上數(shù)據(jù)線就能用，不再需要額外的電源線了。 當(dāng)然，這也有一些限制。802.3af PoE 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每條數(shù)據(jù)線攜帶的電力最大為13 w，

12、而且實(shí)際應(yīng)用中很少能夠達(dá)到這個(gè)最大值，所以現(xiàn)在很多設(shè)備還沒(méi)辦法通過(guò)PoE 方式來(lái)供電，至少目前是這樣 。不過(guò)提高這個(gè)13 w限制的行動(dòng)正在醞釀當(dāng)中，上個(gè)月IEEE專為擴(kuò)展802.3af 標(biāo)準(zhǔn)成立了一個(gè)新的研究小組。 該研究小組的目標(biāo)就是制定一套新標(biāo)準(zhǔn)，既能向下兼容已有的802.3af 標(biāo)準(zhǔn)，又能讓設(shè)備使用遠(yuǎn)超過(guò)13 w的電力。該新標(biāo)準(zhǔn)稱作 PoEplus ，它能讓PDA 、筆記本甚至桌上電腦都能從局域網(wǎng)的網(wǎng)線中獲取足夠電力。討論的中心是到底該提供多大電力，一些小組成員建議40 w或更多，不過(guò)這還是有點(diǎn)難度，因?yàn)橐郧皬膩?lái)沒(méi)考慮過(guò)讓雙絞線去攜帶這么大的電力，而且數(shù)據(jù)和電力互相干涉及一些安全問(wèn)題都有待解決。 加強(qiáng)PoE 電力將引起的散熱問(wèn)題是幾大關(guān)鍵點(diǎn)之一。還有個(gè)重要的問(wèn)題是如何保證網(wǎng)絡(luò)上不同的設(shè)備都能獲取適當(dāng)?shù)碾娏Γ簿褪钦f(shuō)，比較耗電的設(shè)備你得多提供電力以維持運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)也不能因?yàn)殡娏μ蠖?/p>