邁向遠方 如何通過(guò)光纖重新定義以太網(wǎng)供電(PoE)能力

  從其定義上說(shuō)，以太網(wǎng)供電(PoE)是一種通過(guò)電纜實(shí)現電力輸送和數據傳輸的系統。傳統意義上，這是通過(guò)雙絞線(xiàn)銅纜系統完成的，最長(cháng)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(shí)，可能會(huì )出現挑戰。我們的設備距離中間配線(xiàn)柜或電信機房的距離并不總在90米范圍內。有時(shí)我們可能需要為戶(hù)外設備供電，那就需要超過(guò)數百米長(cháng)的電纜。

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

  更大的功率

  自從我們在房屋建筑及園區中引入網(wǎng)絡(luò )設備以后，如何為網(wǎng)絡(luò )設備供電，使其發(fā)揮出應有的效用，一直是一個(gè)令業(yè)界頭疼的問(wèn)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(guò)RJ-45插頭連接單一混合網(wǎng)絡(luò )/電力電纜進(jìn)行供電的小型設備。遺憾的是，該標準只適用于VoIP電話(huà)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(guò)90米的設備仍然需要依靠附近的交流插座供電。

  隨著(zhù)信號強度和設備功能的增強，需要更高功率來(lái)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(diǎn)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(diǎn)連接進(jìn)行供電。盡管取得了一定進(jìn)步，但我們仍然受限于90米以太網(wǎng)距離。25W的功率水平仍然太低，無(wú)法將硬件大規模轉移至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(shí)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建筑照明系統都可以使用PoE++標準進(jìn)行設計。

  人類(lèi)向更高功率邁進(jìn)，輔以物聯(lián)網(wǎng)(IoT)推動(dòng)下技術(shù)呈爆炸式增長(cháng)，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(dòng)化系統加入了傳統的企業(yè)網(wǎng)絡(luò )基礎設施。無(wú)論是從距離、帶寬、路徑空間還是靈活性等方面都對專(zhuān)用雙絞線(xiàn)銅纜基礎設施帶來(lái)了挑戰。

  雙絞線(xiàn)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外，許多設備所需的功率超過(guò)IEEE 802.3at標準所規定的功率上限，甚至超過(guò)了IEEE 802.3bt標準所規定的功率。

  前景光明

  智能供電系統可嵌入無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )架構中。電源裝置位于中間配線(xiàn)架的配線(xiàn)間內，并通過(guò)復合電纜連接至遠程接入裝置等設備。

  “如今，通過(guò)將光纖布線(xiàn)的帶寬和距離優(yōu)勢與通過(guò)復合布線(xiàn)實(shí)現的智能電源解決方案相結合，傳統的PoE可得到增強?！?

  對于那些需要在設施內提供蜂窩和/或公共安全系統的廠(chǎng)家，許多電氣制造商仍然依賴(lài)單模光纖，通過(guò)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，該供電系統必須通過(guò)數百米長(cháng)的電纜與主配線(xiàn)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、照明系統和分布式PoE交換機)甚至無(wú)法依賴(lài)目前最優(yōu)質(zhì)的銅纜或PoE系統設計架構?？紤]到PoE設備的增加可能帶來(lái)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(cháng)度和100W功率。幸運的是，新興技術(shù)的興起以及現有技術(shù)的發(fā)展可能有望彌補這一差距。

  利用優(yōu)勢

  如今，通過(guò)將光纖布線(xiàn)的帶寬和距離優(yōu)勢與通過(guò)復合布線(xiàn)實(shí)現的智能電源解決方案相結合，傳統的PoE可得到增強。通過(guò)智能供電技術(shù)與更小的“微區”相結合，采用單根小直徑復合光銅混合纜、以及連接到微區和從微區引出的短配線(xiàn)纜相結合的方式，可為多個(gè)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(shí)現了單模光纖的距離和帶寬優(yōu)勢與絞合銅導線(xiàn)的功率承載優(yōu)勢的有效結合。

  這樣一來(lái)就解決了許多問(wèn)題。隨著(zhù)對單用途基礎設施的多層級網(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(wèn)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(lái)升級擴容提供便利的同時(shí)，也降低了維護成本。

  實(shí) 施

  對于長(cháng)距離PoE應用，最常見(jiàn)的是安全監控攝像網(wǎng)絡(luò )、分布式天線(xiàn)系統(DAS)、無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )(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(jiàn)，但可能并非靠近現有的電信機房或基于PoE的交換機。

  以L(fǎng)ED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或以上的大功率復合纜連接，就不再需要傳統的電源線(xiàn)。我們可以將交換機拆開(kāi)，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(guò)長(cháng)距離線(xiàn)纜通通連接至電信機房的PoE交換機上。這樣做還有一個(gè)好處，那就是減少了水平方向上的線(xiàn)纜負荷。

  時(shí)不我待

  對于網(wǎng)絡(luò )設計人員來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻，長(cháng)久以來(lái)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(shí)現設備的點(diǎn)對點(diǎn)連接的重要介質(zhì)，但光纖提供了無(wú)與倫比的帶寬和距離優(yōu)勢，無(wú)疑將成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò )中的關(guān)鍵組件。通過(guò)復合纜將光纖與大功率解決方案相結合，為傳統PoE系統提供了穩健的擴展可能性，使我們能夠安全、便捷地為設備提供面向未來(lái)的帶寬和電源。也許更令人興奮的是，光纖的布線(xiàn)是一勞永逸的，可大大簡(jiǎn)化未來(lái)的升級流程，并降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò )生命周期的運維成本。