邁向遠方 如何通過光纖重新定義以太網供電(PoE)能力

  從其定義上說，以太網供電(PoE)是一種通過電纜實現電力輸送和數據傳輸的系統(tǒng)。傳統(tǒng)意義上，這是通過雙絞線銅纜系統(tǒng)完成的，最長距離為90米。對許多企業(yè)而言，這一距離已經足夠。

  然而，當PoE需要覆蓋更大面積的企業(yè)空間并將更多光纖引入水平方向時，可能會出現挑戰(zhàn)。我們的設備距離中間配線柜或電信機房的距離并不總在90米范圍內。有時我們可能需要為戶外設備供電，那就需要超過數百米長的電纜。

  接下來，我們來探討近年來PoE標準的演變、技術水平的提升和發(fā)展趨勢以及如何用光纖增強傳統(tǒng)PoE。

  更大的功率

  自從我們在房屋建筑及園區(qū)中引入網絡設備以后，如何為網絡設備供電，使其發(fā)揮出應有的效用，一直是一個令業(yè)界頭疼的問題。例如，2003年PoE標準——IEEE 802.3af標準僅提供15W的功率，這僅適合于通過RJ-45插頭連接單一混合網絡/電力電纜進行供電的小型設備。遺憾的是，該標準只適用于VoIP電話和IP攝像頭等基本設備——所有其他高耗電設備和/或與PoE交換機的距離超過90米的設備仍然需要依靠附近的交流插座供電。

  隨著信號強度和設備功能的增強，需要更高功率來支持這些需求。大約在2009年，PoE+標準——IEEE 802.3at標準將功率限制推高到25W以上，使得Wi-Fi接入點和平移/傾斜/縮放攝像頭等對供電要求更高的設備能夠從單點連接進行供電。盡管取得了一定進步，但我們仍然受限于90米以太網距離。25W的功率水平仍然太低，無法將硬件大規(guī)模轉移至PoE供電。

  更高的需求

  那么，隨之出現了哪些變化呢?2018年，全新的PoE標準 — 4PPoE或PoE++(IEEE 802.3bt)標準獲得批準，該標準支持最高50W和90-100W傳輸，為實現許多其他應用提供了可能。如今，下一代多波段Wi-Fi、蜂窩式小基站和LED建筑照明系統(tǒng)都可以使用PoE++標準進行設計。

  人類向更高功率邁進，輔以物聯(lián)網(IoT)推動下技術呈爆炸式增長，我們的樓宇內需要供電的設備數量大幅增加。上述設備本就對PoE系統(tǒng)提出了更高的要求，除此以外，安保、電信、生命安全和樓宇自動化系統(tǒng)加入了傳統(tǒng)的企業(yè)網絡基礎設施。無論是從距離、帶寬、路徑空間還是靈活性等方面都對專用雙絞線銅纜基礎設施帶來了挑戰(zhàn)。

  雙絞線銅纜和自然延伸的PoE已經顯示出局限性。除了距離方面的挑戰(zhàn)外，許多設備所需的功率超過IEEE 802.3at標準所規(guī)定的功率上限，甚至超過了IEEE 802.3bt標準所規(guī)定的功率。

  前景光明

  智能供電系統(tǒng)可嵌入無源光網絡架構中。電源裝置位于中間配線架的配線間內，并通過復合電纜連接至遠程接入裝置等設備。

  “如今，通過將光纖布線的帶寬和距離優(yōu)勢與通過復合布線實現的智能電源解決方案相結合，傳統(tǒng)的PoE可得到增強?！?

  對于那些需要在設施內提供蜂窩和/或公共安全系統(tǒng)的廠家，許多電氣制造商仍然依賴單模光纖，通過基于光纖網絡的模擬射頻傳輸技術(RFoG)進行信號傳輸。很多這樣的設備需要數百到數千瓦的功率。在許多情況下，由于集中式電源備份要求，該供電系統(tǒng)必須通過數百米長的電纜與主配線架的供電室或前端連接以形成回路。

  這些設備和先前提到的其他大功率設備(如電視、照明系統(tǒng)和分布式PoE交換機)甚至無法依賴目前最優(yōu)質的銅纜或PoE系統(tǒng)設計架構?？紤]到PoE設備的增加可能帶來的路徑擁塞以及距離限制，即便是最新的解決方案也受限于90米長度和100W功率。幸運的是，新興技術的興起以及現有技術的發(fā)展可能有望彌補這一差距。

  利用優(yōu)勢

  如今，通過將光纖布線的帶寬和距離優(yōu)勢與通過復合布線實現的智能電源解決方案相結合，傳統(tǒng)的PoE可得到增強。通過智能供電技術與更小的“微區(qū)”相結合，采用單根小直徑復合光銅混合纜、以及連接到微區(qū)和從微區(qū)引出的短配線纜相結合的方式，可為多個25W的PoE設備供電。

  復合纜是在外護套內用絞合銅纜和光纖制成，光纖用于數據傳輸，銅纜用于遠程供電。如此，實現了單模光纖的距離和帶寬優(yōu)勢與絞合銅導線的功率承載優(yōu)勢的有效結合。

  這樣一來就解決了許多問題。隨著對單用途基礎設施的多層級網絡需求地增加，其中最重要的是上文所提到的距離限制以及路徑擁塞的問題。與水平電纜通常需要的銅量相比，復合電纜占用的空間更小，在為未來升級擴容提供便利的同時，也降低了維護成本。

  實 施

  對于長距離PoE應用，最常見的是安全監(jiān)控攝像網絡、分布式天線系統(tǒng)(DAS)、無源光網絡(PON)以及所有的遠程低電壓供電應用。例如，如今IP攝像頭和安全設備在室內外都很常見，但可能并非靠近現有的電信機房或基于PoE的交換機。

  以LED電視為例——如今它們既需要電源又需要網絡連接，如果有100W或以上的大功率復合纜連接，就不再需要傳統(tǒng)的電源線。我們可以將交換機拆開，將電源和數據分配裝置放在設備附近，而不是強行將所有對供電和數據傳輸要求很高的設備通過長距離線纜通通連接至電信機房的PoE交換機上。這樣做還有一個好處，那就是減少了水平方向上的線纜負荷。

  時不我待

  對于網絡設計人員來說，這是一個激動人心的時刻，長久以來我們不得不遵守的頂層帶寬/距離/功率的限制已被打破。盡管銅纜仍然是最終實現設備的點對點連接的重要介質，但光纖提供了無與倫比的帶寬和距離優(yōu)勢，無疑將成為未來網絡中的關鍵組件。通過復合纜將光纖與大功率解決方案相結合，為傳統(tǒng)PoE系統(tǒng)提供了穩(wěn)健的擴展可能性，使我們能夠安全、便捷地為設備提供面向未來的帶寬和電源。也許更令人興奮的是，光纖的布線是一勞永逸的，可大大簡化未來的升級流程，并降低整個網絡生命周期的運維成本。