以太網供電技術的發展與應用

2019-11-03 10:01:49

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供稿：網友

張旭軍　　由于以太網供電技術（PoE）的發展，誕生了“在未來，網線肯定比電源線好找”的大膽設想，在以太網供電技術的大量應用還未出現之時，我們對其賦予了美好地期待：以太網供電的鮮花在明天開放。

　　大家都在喝彩

　　業界對以太網供電技術評價不低。在未來，網線肯定比電源線好找，這一大膽的說法能否實現，取決于以太網供電的法力是否足夠大。

　　“隨著IEEE 802.3af標準的確立，以太網供電市場由此獲得一針強心劑，方便了ip電話和無線接入設備的推廣。并且，大量的應用也將快速涌現出來，包括藍牙接入點、燈光工作、網絡打印機、IP電話機、Web攝像機、無線網橋、門禁讀卡機與監測系統等。用戶在當前的以太網設備上融合新的供電裝置，就可以在現有的網線上提供48v直流電源，降低了網絡建設的總成本，并且保護了投資。” Burton研究室主任Dave Passmore描繪出以太網供電美好的應用前景。

　　Cisco這樣評價以太網供電，“2003年6月，一貫嚴肅的IEEE批準了一個聽起來很前衛的標準——IEEE 802.3af，該標準對路由器、交換機和集線器通過以太網電纜向IP電話、無線局域網接入點等設備供電的方式進行了規定。該技術的實現可能使筆記本電腦將來不再需要任何笨重的電池和繁瑣的插頭，因為只要能連上網絡，網線將自動為聯網設備供電。”

　　“隨著網絡中IP電話、IP視頻監控的應用，加之無線以太網應用越來越廣泛，通過以太網本身提供電力支持的要求也越來越迫切，以太網供電成了必然趨勢。阿爾卡特非常重視以太網供電技術的發展，投入了強大的研發力量，在Omniswitch系列以太網交換機上推出了相應的模塊。” 阿爾卡特的技術人員這樣評價。

　　“我們目前還沒有采用以太網供電技術，但如果采用，將帶來管理和維護上的方便，電話維護班的工作就可以由網絡部來完成，如果價格能下來一些，將非常有前途。”財政部信息中心負責網絡管理的王斌這樣評價著以太網供電技術。事實上，記者在試圖采訪以太網供電的用戶時，在北京國稅局、網通（北京）通信公司都表示出對這個話題的關注，得到的也都是類似答案。“目前，無線局域網在網通（北京）通信公司還沒有大規模應用，但將來肯定會用，到時以太網供電必然會考慮。”該單位的陳先生如是說。

　　業界對以太網供電技術普遍看好，上面幾個人的說法也證明了這一點，預示著其將具有美好的前景。

　　電從哪來？

　　不需要外接電源，IP電話、無線局域網甚至是筆記本電腦都能工作，聽起來很神吧？電從哪來呢？

　　以太網供電技術聽起來有些神秘，記者在和一些一直在IT領域做事的朋友聊起這個話題時，大多數都表示比較新奇。那么以太網供電到底是如何工作的呢？下面通過一個簡單的應用來分析一下。

　　一般來說，IP電話設備需要兩個接口：一個連接到局域網，另一個連接到交流供電網。至于其他的網絡設備，如無線局域網接入設備、筆記本電腦和網絡照相機等，也都需要這兩套接口。這樣，除網線之外，電源線不可缺少。另外，許多網絡設備為了實際操作的需要，都要被安放在特殊位置，無線局域網就是最常見的例子。為了達到一定的無線電覆蓋率，無線接入設備通常要安置在天花板上，但在這個地方很難找到一個合適的交流電輸出接口。802.3af標準制訂的規范就是為這些設備不再需要電源線接口而誕生，這就是以太網網線供電。802.3af定義了一套方法來構建供電設備和用電設備，包括在非屏蔽的雙絞線上傳輸48v的交流電，應用在現存的電纜設備上，如5/5e/6類線纜、配線架、輸出口、連接硬件等。

　　該標準定義了兩種方法：Mid-Span和End-Span。前者是使用局域網電纜中沒有被使用的線對來傳輸直流電，因為在以太網中，只使用了電纜中四對線中的兩對來傳輸數據；后者是在傳輸數據所用的電纜之上同時傳輸直流電，其信號頻率與以太網數據信號頻率不同，目前這種方法更受青睞。業界專家指出End-Span流行的原因是，這種方法可以內嵌入支持以太網供電的交換機之中，用戶常購買此類交換機用于IP電話或無線局域網。End-Span同時允許千兆以太網和以太網供電共存，可提供10/100/1000Mbps三種速度的連接。聯想網絡公司的以太網交換機產品線的技術人員表示，End-Span在信號傳輸上對質量更有保證。

　　同數據網相對應，802.3af技術還支持點到多點的電力分配設備，網管員只需要在網絡核心部位配備一套UPS設備就可以為本地網內多種分散設備提供電力備份，并且802.3af技術還提供基于Web控制的SNMP遠程訪問和管理。這樣的供電方式除了在實施上方便外，也解決了市電斷電后以往的類似于IP電話、無線局域網不能工作的問題。

　　真能省錢嗎？

　　投入產出比成了市場經濟下用戶上項目前必須要算的賬，以太網供電能交出合格的答卷嗎？

　　以太網供電能更好地滿足VoIP和無線局域網等新應用，但從成本上來算，它真有優勢嗎？

　　“由于企業中局域網設備的數量不斷增加，因此為每一臺設備架設電源線花費不菲，并且要為設備安裝UPS或建設獨立的后備電網，然而實現這兩種方法費用都不小。并且，許多設備必須安裝在特殊的位置上才能最佳運行，而在這些位置很少能找到電源插座，以太網供電可節省電源布線和配電的成本。更重要的是，它使得管理人員可利用安裝在網絡核心的一臺UPS為分布在局域網上的多臺設備提供后備電源，同時網絡管理員可在自己的網絡布線室內集中地管理網絡和電源配電，從而幫助簡化管理、降低運行成本。”阿爾卡特的相關人員如此表示。

　　誠然，在后期的使用上，人力的節約和高可管理性帶來的便利會給企業帶來長期的成本優勢，但這些都是“隱性成本”。目前以太網供電的建設費用之高還阻礙著其迅速普及。財政部信息中心負責網絡管理的王斌就明確作出了表示，“目前采用以太網供電技術的前期投入大，降低了用戶使用的熱度，我們就是一例。”

　　看來，目前的價格和用戶的心理價位還有些距離。但不可不算的賬是，以VoIP的應用為例，采用以太網供電技術后實現的VoIP，程控交換機省了，機房空間節約了，電話的維護簡單了（不需要專人來管理了，網絡部的人就可以輕松解決了）。這里面帶來的“隱性成本”會在未來長期的使用中發揮優勢。

　　事實上，以太網供電帶來的好處在組建大型無線局域網時更富有成效，例如美國普渡大學組建了擁有1100多個無線訪問點的無線局域網。據該學校的說法，通過選用支持以太網供電技術的設備為無線網絡供電，使得每個無線接入點平均節省了350～1000美元。

　　雖然如此，用戶心中仍有著一筆賬，如何計算，只有他自己更清楚。

　　誰最需要它？

　　把目光盯在一些新興行業不會有錯，大多數的政府、傳統的大型企業還需要等待。

　　以太網供電最早是針對IP電話、IP視頻應用開發的，現在的一個明顯用途是為無線局域網接入點供電。

　　需要說明的是，目前使用以太網供電技術的用戶并不多，記者試圖采訪一些典型用戶，聯系了不少業內人士都沒能如愿，無奈之下，求助于廠商，希望廠商推薦用戶，也沒有得到很好的效果。事實上，在記者和一些廠商的產品技術人員談到這個話題的時候，有一些人談到國家的一些部委也將是他們的目標客戶。但記者從一些部委網絡中心了解到的卻是另外一種情況：他們不存在太多的“專用的”VoIP需求，因為他們大多都有完善的網絡，和地方進行聯系時，在路由器上進行一些簡單配置就能通過內部網實現所謂的VoIP。更為重要的是，這些部門都已經建有完善的傳統電話網絡，一切都那樣按部就班地運行著，有理由說服他們使用以太網供電嗎？除非把目光放到足夠遠。

　　而把目標放在傳統的大企業似乎更合理一些，但也需要說明。國家大型一類企業滄州供電公司信息中心的孟海江談到以太網供電時，給出了這樣一段話：“關于以太網供電，我只是聽說過，有一點了解。目前我們單位還沒有應用這類設備，同事之間好像從未談起過相關內容。近期單位不會有相關的采購計劃，主要原因是只有當技術應用到很成熟的時候，我們才會考慮選用相關設備。另外，單位網絡升級的時間不長，從布線到設備，應用都不錯，因此近期會維持這樣局面。”

　　顯然，技術成熟是說服這類用戶的敲門磚。

　　那么，從近期看，誰最適合采用以太網供電呢？把目光多盯在一些新興行業不會有錯，如新發展壯大的IT行業、大的互聯網公司。一方面，這類企業接受新鮮事物快。另一方面，企業發展快、部門壯大迅速、人員變化頻繁、程控電話缺乏基礎，所有這些正是以太網供電的優勢所在。

　　典型應用

　　以太網供電服務無線局域網

　　目前，以太網供電技術最典型的應用是無線局域網。如在辦公大樓中，很多情況下AP的最好安裝地點是天花板上，在天花板上安裝電線不太方便，這時以太網供電技術就能派上用場。AP選擇支持以太網供電技術的，在AP和機房交換機之間重新布放線纜，只需要1根8芯網線，省掉了電源線的布置，也降低了施工難度。當然，與AP相連的交換機也要支持以太網供電技術。

以太網供電工作連接示意圖

　　應用實例

　　蘭生集團總部無線局域網應用

　　上海蘭生（集團）有限公司是國有大型企業集團，經營范圍以進出口貿易為主，總資產近30億元。隨著筆記本電腦、移動電話和手持設備的廣泛使用，公司員工的流動性也大為提高，無線局域網解決了這個問題。

　　本方案的設計重點就在于AP的布置和選型，另外，為了避免AP另外敷設接入電源的麻煩，無線局域網的AP使用以太網供電技術遠程供電。AP可放置在吊頂上或掛在稍高位置的墻壁上。

　　在接入端，無線局域網AP的10/100Mbps以太網端口通過長度不能超過100米的銅纜以太網雙絞線，連接到相關聯的有線局域網交換機的10/100Mbps端口上。針對無線局域網中可能有的視頻應用傳輸要求，AP選擇了NETGEAR WG602。基于802.11g標準的WG602提供的數據通信高達54Mbps，而無線網卡則選用基于802.11g標準的NETGEAR全系列的54Mbps USB2.0無線適配器WG121、筆記本電腦無線適配卡WG511以及適用于臺式機的無線54Mbps 32位PCI卡WG311。

　　本方案的最大特色就是采用了IEEE 802.11g無線局域網解決方案，并采用了以太網供電技術很好地解決了電線的連接問題。

　　產品篇

　　由于目前以太網供電最主要的應用在無線局域網，所以很多AP都支持以太網供電，我們就不單獨介紹這部分產品，而把目光放在為AP提供電力的上聯設備——交換機上。

　　阿爾卡特OmniSwitch 7000

　　阿爾卡特OmniSwitch 7000系統是支持以太網供電的交換產品，可提供關鍵軟、硬件部件冗余。那么，在以太網供電方面它是如何滿足用戶需求的呢？

　　用戶在OmniSwitch 7000機箱下安裝一個獨立的小型電源架，然后連接外部的電源線到提供在線供電以太網模塊(OS7-ENI-PD24)的OmniSwitch 7000的機箱。在線直流供電模塊符合IEEE 802.3af 標準，可通過以太網雙絞線的4-5、7-8線對來傳送直流電源，該模塊支持自動檢測和電源管理。每個端口最大可以提供16.8W的直流電源輸出。

　　Cisco Catalyst系列

　　除了96端口板卡，Cisco Catalyst 6500和Catalyst 4500交換機對原有的板卡進行了增強，在48個端口的10/100/1000Mbps和10/100Mbps模塊內增加電源子卡就可讓這些接口模塊提供在線的電源。Catalyst 3750可堆疊交換機新的模塊融入了智能堆疊（StackWise）和10/100Mbps以太網供電技術，Catalyst 3560交換機在擁有以太網供電能力的同時，提供48/24個端口可堆疊功能。

　　所有的Cisco以太網供電產品都遵循IEEE 802.3af標準，交換機能自動識別終端設備所需要的電量。另外，Cisco提出了分級供電智能電源管理技術，能夠精確地控制每一個端口的電力預留、分配和過載管理，以及交換機電力不足時的電力優先分配。

　　Extreme Alpine 3800

　　Extreme Networks的Alpine 3800機箱系列交換機提供了智能以太網交換平臺，支持構建完整的企業級網絡要求的擴充能力、靈活性、安全性和管理功能。在安全方面，能夠防范拒絕服務(DoS)攻擊，并采用基于硬件的訪問控制列表(ACL)與服務等級相關聯，線速執行第1層到第4層安全保護和控制業務流量。在可擴充方面，支持802.3af以太網供電，能夠線速實現基于策略的服務質量，分配帶寬和業務優先權等。

　　Foundry FES 2402/4802 PoE

　　Foundry的FastIron Edge 2402/4802 PoE提供24或48個10/100Base-TX端口，并內置2或4個1000Base-TX銅線接口與mini-GBIC光接口的集成端口。在所有10/100Mbps端口上提供基于802.3af標準的以太網供電。通過單一電源可提供高達480W的PoE專用電力供應，能夠為系統內的所有端口提供每端口15W的電力供應。通過支持內置的冗余熱交換電源，可提供100%的系統和PoE冗余。其基本配置支持線速第2層交換及基本第3層功能，并且可以升級到完整的多協議第3層路由。速率限制與完整的QoS控制使網絡管理員能夠平衡、調整并控制帶寬消耗。該產品具有線速的ACL、MAC地址鎖定、防DoS攻擊功能以及802.1x支持等特性，可以確保用戶網絡的安全。

　　HP PRoCurve Switch 2650-PWR

　　HP ProCurve Switch 2600系列全部由低成本、可堆疊、多層、可網管型的50或26個端口交換機組成，它們配有48或24個自適應的10/100Mbps端口和2個10/100/1000Mbps或mini-GBIC連接雙功能定制端口。HP Switch 2650-PWR和2626-PWR符合IEEE 802.3af標準，支持以太網供電，每個端口提供15.4W的功率，為IP電話、無線接入點、Web攝像頭等提供電源。另外，冗余和外部電源作為附件提供。

　　NETGEAR FSM7326P

　　NETGEAR的FSM7326P提供24個10/100Base-TX端口并內置2個1000Base-TX銅線接口與mini-GBIC光接口的集成端口。在所有10/100Mbps端口上提供基于IEEE 802.3af標準的以太網供電，可為IP電話機、無線接入點以及安全的視頻照相機等終端設備提供遠程供電。交換機內置的冗余電源可以使VoIP網絡與無線局域網的可靠性大大提高。數據交換與電源管理在同一個設備當中完成，同一根雙絞線電纜同時完成數據傳輸與電源輸送。依靠其電源管理特性以及智能化2/3層數據交換特性，結合NETGEAR企業級具以太網供電功能的無線接入點WG302和WAG302，為企業級用戶提供完整的解決方案。

　　編看編想

　　步子要大一點兒

　　■ 張旭軍

　　把剃須刀連上網線就能刮掉胡須，把攝像機接上網線就可攝像，這不是天方夜潭，這些都會因為以太網供電技術的發展而成為現實。在網絡無處不在的未來，網線肯定比電源線好找。在方便程度帶來的巨大誘惑面前，這也預示著等待以太網供電的將是一個巨大的應用市場。

　　新技術大多要過技術成熟、接受觀念、價錢這幾道坎才能達到普及應用，并且這幾道坎往往不是嚴格地按照時間的推進而先后到來，期間多要出現一些交替和相互促進之類的“模糊理論”。目前的以太網供電已走過了初始階段的技術坎，正處于人們接受的觀念和價格偏高的坎上。不要懷疑，以太網供電通過這個坎不成問題，我們只希望的是，它的步子要邁得大一點兒，進程快一點兒。

　　問題總是在應用中產生，以太網供電技術會帶來這樣一個新問題：散熱，尤其對高端口密度的交換機來講就更為明顯。阿爾卡特表示，集中式供電會增加在線供電設備的熱量散發，如果在高端口密度的情況下，有可能要求對機房空調進行擴容，以適應散熱要求。

　　產生問題才能解決問題，這正是技術逐步發展的根基。業界對這個問題也給予了很大關注，Cisco提出了分級供電智能電源管理技術（能控制每一個端口的電力分配）的同時，已著手解決這個問題。

摘自網絡世界

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