邁向遠(yuǎn)方 如何通過光纖重新定義以太網(wǎng)供電(PoE)能力

  從其定義上說，以太網(wǎng)供電(PoE)是一種通過電纜實現(xiàn)電力輸送和數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(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(jīng)足夠。

  然而，當(dāng)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(xiàn)挑戰(zhàn)。我們的設(shè)備距離中間配線柜或電信機(jī)房的距離并不總在90米范圍內(nèi)。有時我們可能需要為戶外設(shè)備供電，那就需要超過數(shù)百米長的電纜。

  接下來，我們來探討近年來PoE標(biāo)準(zhǔn)的演變、技術(shù)水平的提升和發(fā)展趨勢以及如何用光纖增強(qiáng)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(wǎng)絡(luò)設(shè)備以后，如何為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電，使其發(fā)揮出應(yīng)有的效用，一直是一個令業(yè)界頭疼的問題。例如，2003年PoE標(biāo)準(zhǔn)——IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)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(wǎng)絡(luò)/電力電纜進(jìn)行供電的小型設(shè)備。遺憾的是，該標(biāo)準(zhǔn)只適用于VoIP電話和IP攝像頭等基本設(shè)備——所有其他高耗電設(shè)備和/或與PoE交換機(jī)的距離超過90米的設(shè)備仍然需要依靠附近的交流插座供電。

  隨著信號強(qiáng)度和設(shè)備功能的增強(qiáng)，需要更高功率來支持這些需求。大約在2009年，PoE+標(biāo)準(zhǔn)——IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備能夠從單點連接進(jìn)行供電。盡管取得了一定進(jìn)步，但我們?nèi)匀皇芟抻?0米以太網(wǎng)距離。25W的功率水平仍然太低，無法將硬件大規(guī)模轉(zhuǎn)移至PoE供電。

  更高的需求

  那么，隨之出現(xiàn)了哪些變化呢?2018年，全新的PoE標(biāo)準(zhǔn) — 4PPoE或PoE++(IEEE 802.3bt)標(biāo)準(zhǔn)獲得批準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)支持最高50W和90-100W傳輸，為實現(xiàn)許多其他應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。

  人類向更高功率邁進(jìn)，輔以物聯(lián)網(wǎng)(IoT)推動下技術(shù)呈爆炸式增長，我們的樓宇內(nèi)需要供電的設(shè)備數(shù)量大幅增加。上述設(shè)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(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)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(chǔ)設(shè)施帶來了挑戰(zhàn)。

  雙絞線銅纜和自然延伸的PoE已經(jīng)顯示出局限性。除了距離方面的挑戰(zhàn)外，許多設(shè)備所需的功率超過IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的功率上限，甚至超過了IEEE 802.3bt標(biāo)準(zhǔn)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(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中。電源裝置位于中間配線架的配線間內(nèi)，并通過復(fù)合電纜連接至遠(yuǎn)程接入裝置等設(shè)備。

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

  對于那些需要在設(shè)施內(nèi)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(wǎng)絡(luò)的模擬射頻傳輸技術(shù)(RFoG)進(jìn)行信號傳輸。很多這樣的設(shè)備需要數(shù)百到數(shù)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(shù)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(shè)備和先前提到的其他大功率設(shè)備(如電視、照明系統(tǒng)和分布式PoE交換機(jī))甚至無法依賴目前最優(yōu)質(zhì)的銅纜或PoE系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)?？紤]到PoE設(shè)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(yùn)的是，新興技術(shù)的興起以及現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展可能有望彌補(bǔ)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(fù)合布線實現(xiàn)的智能電源解決方案相結(jié)合，傳統(tǒng)的PoE可得到增強(qiáng)。通過智能供電技術(shù)與更小的“微區(qū)”相結(jié)合，采用單根小直徑復(fù)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(jié)合的方式，可為多個25W的PoE設(shè)備供電。

  復(fù)合纜是在外護(hù)套內(nèi)用絞合銅纜和光纖制成，光纖用于數(shù)據(jù)傳輸，銅纜用于遠(yuǎn)程供電。如此，實現(xiàn)了單模光纖的距離和帶寬優(yōu)勢與絞合銅導(dǎo)線的功率承載優(yōu)勢的有效結(jié)合。

  這樣一來就解決了許多問題。隨著對單用途基礎(chǔ)設(shè)施的多層級網(wǎng)絡(luò)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(fù)合電纜占用的空間更小，在為未來升級擴(kuò)容提供便利的同時，也降低了維護(hù)成本。

  實 施

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

  以LED電視為例——如今它們既需要電源又需要網(wǎng)絡(luò)連接，如果有100W或以上的大功率復(fù)合纜連接，就不再需要傳統(tǒng)的電源線。我們可以將交換機(jī)拆開，將電源和數(shù)據(jù)分配裝置放在設(shè)備附近，而不是強(qiáng)行將所有對供電和數(shù)據(jù)傳輸要求很高的設(shè)備通過長距離線纜通通連接至電信機(jī)房的PoE交換機(jī)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(fù)荷。

  時不我待

  對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(xiàn)設(shè)備的點對點連接的重要介質(zhì)，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(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵組件。通過復(fù)合纜將光纖與大功率解決方案相結(jié)合，為傳統(tǒng)PoE系統(tǒng)提供了穩(wěn)健的擴(kuò)展可能性，使我們能夠安全、便捷地為設(shè)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(wǎng)絡(luò)生命周期的運(yùn)維成本。