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通过POE技术“管中窥豹”看接入网发展
作者:烽火网络有限责任公司 任明/文    时间:2012-06-01 16:05:53  来源:  通讯世界www.tele.com.cn
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以太网是目前应用接入网领域使用最为广泛的技术,它具有高易用性、高可扩展性和高数据速率等特点。近年来一种新的技术深度发掘了以太网的潜在能力,这种技术就是PoE技术。PoE大大扩展了以太网的应用场景,让以太网可以完成以前不可能完成的任务。不知道是生逢其时还是缘分到了,PoE技术的出现和发展充分体现了环保、灵活性、用户体验这3个世界性话题;而这种体现非常好的反应出了接入网的发展方向。从而在某种程度上改变了接入网的发展趋势。

PoE技术简介

PoE全称为Power Over Ethernet,是指通过10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T以太网网络供电,其可靠供电的距离最长为100米。通过这种方式,可以有效的解决IP电话、无线AP、便携设备充电器、刷卡机、摄像头、数据采集等终端的集中式电源供电,对于这些终端而言不再需要考虑其室内电源系统布线的问题,在接入网络的同时就可以实现对设备的供电。
在90年代,国家电网产生过利用供电线路传输数据信号的想法,并且已经有了具体行动。2010年的上海世博会国家电网馆中有一个项目叫做“融合电网”,详细展示了国家电网的想法。这种想法一旦部署对现有的数据网的影响是不言而喻的。对于这一点在国家电网公司的长期规划称其为:“四网融合”。供电线路具有天然的布线既得优势,但是受限制于市场、标准化和速率,它并没有发展起来。
PoE技术从某种层面上来说是一种“融合网电”,它是在原有数据网的基础上增加了供电能力。PoE技术是一种基于以太网的供电技术。PoE技术在不修改原有IEEE 802.3标准体系的基础上创新性的发展了一项新的以太网重要功能。这种功能好比已经打通了任督二脉的武林高手,他已经会降龙十八掌了,无意间发现他练个六脉神剑也是没有问题的。PoE技术大大提高了铜质介质以太网的在接入网的竞争力。

PoE技术标准化

目前世界范围内是通过PoE具备提供供电能力来区分标准的。主要的标准是IEEE 802.3AF和IEEE 802.3AT。IEEE 802.3AF是单端口具备提供15.4瓦特的供电能力,IEEE 802.3AT具备单端口提供30瓦特的供电能力。对于更高供电能力的标准IEEE进展不明显。我国的PoE技术的标准化工作正在进行当中,相关测试标准也会随后进一步完善。

PoE原理介绍

1.基本概念
PSE(Power Sourcing Equipment):供电设备。它在PoE系统处于提供供电的角色。它分为中跨PSE和端点PSE。
PD(Powered Device):受电设备。它在PoE系统中处于消耗供电的角色。
Midspan PSE:中跨PSE。它独立于原有MDI之外,PoE功能处于提供数据交换功能的设备之外。
Endpoint PSE:端点PSE。它的供电功能集成到了MDI上。直观的说就是PoE功能集成到了数据交换设备内部。
2.PoE基本原理
PoE系统利用了金属数据传输介质是导体的特点,将直流电源加载在MDI上为数据终端设备提供电能。PoE技术可以提供功率控制、过载保护、优先级供电等功能,来满足不同用户的不同需求。本文主要通过PoE的应用来讨论接入网的发展,具体的技术细节就不在这里讨论。

PoE的应用

PoE技术的开发是在应用导向基础上建立的。无线接入、安防监控、IP终端是PoE技术的3大主要应用场景,而且这3种应用场景在今天看来无疑也是巨大的蓝海。特别是无线接入点的应用,为PoE在中国的大规模应用提供了基础。根据美国Allot公司发布的“全球移动宽带流量报告”称,全球的移动接入数据量相比于上年增加了30%,该报告中有一点需要特别关注的是:“尤其是庞大数据的使用者,他们对固定和移动网络并不区分使用,他们似乎只是期望从互联网上获得同样的服务,而对于获得方式并不在意。”所以中国的运营商开始在热点区域部署WLAN和Wi-Fi来弥补基站接入的不足。正式这种需求推动了PoE的应用。
1.PoE应用的优点
环保:在PoE部署初期各个厂商就非常注意电源的使用效率。当时由于标准还处于草案阶段,供电功率控制都是通过PSE的功率预算功能来实现的,在这个时期的精细功率控制可以达到毫瓦级别,但是实时性比较差。在IEEE 802.3AT发布之后,可以通过LLDP来精细控制功率供给。另一方面PoE技术明显的节约了金属材料的消耗。在提倡可持续发展的今天,环保是靠点滴积累的。PoE技术无疑是利用科学技术手段来实现环保的典型例子。
灵活性:PoE技术定义了两种供电实现方式:终端供电和中跨供电。第一种集约度高,是PSE发展的主要方向;第二种保护既有投资,可以从现有的MDI中完全独立出来,但同时满足供电、传输数据的需求。这两种部署方式充分体现了PSE技术的灵活性。
用户体验:说明这一点之前需要确定的是用户体验的含义。IBM有句宣传口号:利用数据,满足消费者的“非常”渴望。这句广告语中有两个关键点:一个是“非常”,另一个是消费者。通过这句话,理解“非常”就是让用户少费力、多省心、觉得方便、顺手。如果用一句话概括就是:可以让用户“懒”下来。对于“消费者”的具体理解,就是理解使用PoE技术的对象。PoE技术的直接使用者分为两类:运营商的施工人员和终端用户。PoE技术开发出来之前,部署现在的PSE和PD之间除了需要数据线之外还需要为PD安装电源线,而且在接入网环境中PD的数量都会很多。当使用了PoE技术之后运营商施工人员明显的感觉就是不用考虑PD的电源也不用安装PD的电源线,这是让他们非常开心的。终端用户在使用数据线上网的同时也不用再去寻找电源接口和携带一块变压器了。
2.PoE应用面对的困难
PoE应用面临的问题在于无法满足面对功率需求的日益增长,这是因为功率的升高必然影响数据信号,同时导线散热等问题的影响也需要深入考虑。基于这些考虑,PoE相关大功率标准在面对功率提高的需求面前行动谨慎。但是相关设备制造商和PoE芯片制造商已经可以提供比较完善的解决方案,这些解决方案目前只是在实验室环境中经过了验证,有待国内复杂应用环境的检验。

接入网的发展

目前的PoE技术的发展有个趋势就是:PoE技术不在局限于双绞线环境中,只要是以太网的金属介质接口都可以利用PoE技术,而供电能力是光纤无法完成。PoE技术已经不在单纯是一种技术而变成了一种系统构架。同轴电缆、双绞线等各种金属介质的数据传输设备都可以使用PoE技术,这将是一片非常大的蓝海。
在PSE的发展积累到一定程度之后,可以预见的未来是各种样式的PD设备都会出现,为人们提供数据、供电的双重体验。这就降低了某些设备对电池续航能力的要求。
在上述基础上,可以形象的说接入网的应用环境有点类似加拉帕戈斯群岛上小鸟所面对的环境,加拉帕戈斯群岛上的雀科鸣鸟触发“小猎犬”号乘员达尔文的灵感写出了进化论,而加拉帕戈斯群岛的小鸟们最大的特点就是不同的环境下它们就有不同的喙和外貌。我们都有过这种经验:一个人手中的笔记本在一个环境中他需要无线接入,在另一个环境中他就需要有线接入。接入网目前的发展方向是:“光进铜退”,就现在看来说“光进铜退”为时过早了。接入网是面向用户的,用户的需求是千变万化的。应该说在不同的环境下用不同的接入方式是最为合理的。
对于接入网而言,用户体验的好坏与否直接关系到接入网的售后、维护等成本。在新技术出现的时候把握好新技术并且做到“以人为本”是非常重要的。接入网的发展也需要随着人们需要的改变而改变,为人提供更加便捷的服务才是根本。

标签:   PoE  烽火网络
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