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以太網供電和HDBaseT供電的標準及所具有的的應用優勢

2020年02月12日 11:45 ? 次閱讀

前言

自1998年美高森美公司發明Power over LAN以來,以太網供電(PoE)已經被世界各地的企業用于部署IP電話、WLAN基礎設施、網絡安全攝像頭,以及可靠性和安裝靈活性非常重要的其它技術領域,在已經部署非PoE交換機含羞草或設備位于難以接觸的位置的現有安裝設施中,PoE可大幅降低資本支出。通過將電源轉化為智能電源,PoE可按照預先計劃的時間及通過遠程設備調度進行設備掉電,從而降低運營支出。

雖然企業所應對的挑戰不盡相同,但是,服務提供商都面臨著有關設備位置(及是否有AC)和中央設備備份支持的類似問題。

含羞草 本白皮書簡要介紹現有以太網供電和HDBaseT供電的標準,以及服務提供商如何在不同的無線和有線接入應用中使用PoE和PoH。

以太網供電:技術和標準

PoE技術

一般說來,以太網供電是通過同一根CAT-5(或更好)在不超過100m (333ft)范圍內傳輸功率和數據的技術。它包括兼容設備檢測機制,意味著僅這些兼容設備可獲得供電。能量傳輸的工作電壓總是小于60V,功率總是小于100W,而且電源有防保護,因此PoE 對人和設備都安全。與采用現場AC PoE電源相比,PoE的主要優點有:

含羞草 a) 受電設備(PD)可以位于距離電源設備(PSE)100m半徑范圍內的任何地方

含羞草 b) PD可以遠程復位,不需要實際上接觸它(通過管理PSE)

c) 所有與單個PSE連接的PD都可以通過單一不間斷電源(UPS)獲得備份電源支持,毋須每臺設備都配備一個UPS

含羞草 d) 是通用的,在所有國家都通用

e) PoE PD設備可以長時間遠程關機 (采用管理PSE)

PoE標準

原來的PoE標準IEEE802.3af-2003定義了向功耗不超過12.95W的設備進行安全供電的方法。2009年9月,IEEE802.3工作小組對IEEE802.3at-2009規范進行了定稿,針對通過2線對向受電設備傳輸不超過25.5W功率,以及通過單一CAT5或更好的電纜向設備傳輸不超過51W功率進行了定義(未清楚規定如何實現)。現時IEEE802.3bt工作組正在對通過4線對傳輸25.5W以上功率進行明確定義。

含羞草 HDBaseT供電

HDBaseT是HDBaseT聯盟建立的標準,包括5Play,采用標準RJ-45連接器,可以實現向共享同一電纜的所有設備以高達8 Gb/s速率傳輸未壓縮的視頻和內容、100BaseT以太網、控制信號和功率,傳輸距離高達100 m。由于電視通常需要51W以上功率,而HDBaseT技術著眼于與音頻和視頻設備連接,因此滿足了傳輸更高功率的要求。

HDBaseT供電(PoH)于2011年9月獲得批準,擴展了PoE的能力,通過CAT5e或更好的電纜可以傳輸高達95W功率。HDBaseT聯盟已經選擇美高森美的4線對檢測方法來插入電源,并且在更低功率水平下實現更高的能效,同時降低成本。

含羞草 中跨與交換機的比較

含羞草 部署大功率PoE技術的方法有兩種:升級網絡交換機,或者在現有的網絡基礎設施中安裝中跨。帶有PoE功能的交換機具有集成式解決方案的優點,網絡連接僅需要一根電纜。但是,這并不一定是最佳選擇。除非現有數據網絡基礎設施不足應用,要求更換交換機,增加容量或提升性能,以及需要低功耗水平,否則的話,中跨才是PoE部署的最佳選擇。中跨可以簡化部署、管理和維護,具有良好的靈活性、可靠性、安全性和能效。中跨通過對網絡基礎設施的功率和數據部分進行解耦,從而簡化了網絡擴展和升級,并為電源基礎設施的低端口數目增量升級提供了更大的靈活性。

采用PoE和PoH技術的運營商應用部署

含羞草 多種運營商應用能夠從PoE或PoH技術受益,下面列舉幾種不同的配置。

室內企業或公共空間小型蜂窩和Wi-Fi熱點

由于要實現更大的覆蓋,小型蜂窩通常部署在較高、難以到達的地方。一般說來,它們的功耗是10W(用于話音的短距離毫微微蜂窩)至可能包括IEEE802.11ac支持的50W(用于距離更遠、帶寬更高的蜂窩)。這些小半徑蜂窩通常通過1000BaseT(銅纜以太網)與網絡連接。在企業毫微微蜂窩需要同時向10個以上用戶提供100Mb/s帶寬的極端情況中,可以采用2.5Gb/s連接,如NBase-T或10GBaseT上行鏈路。

以太網供電和HDBaseT供電的標準及所具有的的應用優勢

圖1 采用PoE的小型蜂窩簇部署

對于采用以太網基礎設施傳輸數據和功率的部署,PoE允許把系統部署于方便的地方,且安裝簡單。管理PoE還允許進行遠程功率管理,包括功率監測、遠程復位和按照預定計劃關機,節約功率和優化功率使用。在需要管理的情況下,還可以提供支持IPv6和SNMPv3的能力。對于向客戶提供合約服務的設備,可以利用單個PoE中跨或供電,這一點使其適合于支持冗余電源。

含羞草 在非運營商所擁有的地點進行運營商聯網設備部署,考慮網絡劃分和部署的問題是非常重要的。許多企業已經擁有與PoE交換機連接的WLAN接入點。同一地點部署多個小型蜂窩,增加了蜂窩覆蓋率并提高了Wi-Fi帶寬,但是,所需要的功耗也大幅提高,從而帶來了以下問題:是否可以采用PoE交換機實現?大多數情況下,現有PoE交換機只支持15.4W,某些情況下支持30W。由于交換機由負責該地點的IT經理管轄和維護,因而更換交換機比較復雜。因此,理想的解決方案是采用中跨,中跨可以添加到到網絡中,并不需要中斷或重新配置現有的交換機。

含羞草 PoE作為基礎設施的一部分

含羞草 PoE中跨的其它優點是個體性/獨立性:中跨可提供1、4、6、12和24端口配置,可以:

a) 與一個端口數量很多的交換機配對

含羞草 b) 兩個交換機之間共享

這意味著僅在真正需要時才購買PoE,PoE刷新周期從以太網交換機刷新周期解耦。由于美高森美管理室內中跨的有限使用壽命保證時間是16年,這意味著完全跳過一個刷新周期。實際上PoE成為了電纜連接基礎設施的一部分。

能效和PoE

含羞草 僅在需要時才部署PoE還能實現更高能效。如果部署每個端口都有PoE的PoE交換機,但未完全填充,則交換機中的PoE電源將有許多閑置能力,意味著從PoE交換機安裝那刻起,功率損失更高。PoE中跨允許僅針對需要供電的設備安裝PoE,最大程度地減少備用功率損失。

美高森美的PD-55xx、PD-95xx和PD-96xx系列包括美高森美獨有的EEPoE(Energy Efficient PoE)技術,通過利用CAT5(或更好的電纜)中的所有銅,將功率傳輸給IEEE802.3at 25.5W(或以下)設備,進一步降低了功耗。與其它美高森美PoE中跨相比,采用EEPoE使得每個端口電纜上的功率損耗減少高達2.25W。

含羞草 室外小型蜂窩或 Wi-Fi熱點

室外蜂窩位于電力難以到達的地方,此外還有另一個缺點,就是要求IP66或IP67氣象防護等級,這意味著減少輸入端口數量非常重要。再一次,PoE可通過以下方法傳輸功率:

a)從具有PoE能力的光纖回程網關傳輸功率

b)利用室外中跨

含羞草 c) 利用距離小型蜂窩或Wi-Fi不到100 m的室內單端口中跨

含羞草 d) 利用室外額定PoE中心(連接小型蜂窩+回程或IP攝像機+ Wi-Fi網狀熱點及為它們供電)

含羞草 e) 利用管理PoE開關,它將連接多臺室外 PoE設備,如IP攝像機+小型蜂窩+無線/光纖回程,或IP攝像機+Wi-Fi熱點 + 回程

以太網供電和HDBaseT供電的標準及所具有的的應用優勢

圖2 以室外中跨部署傳輸功率給小型蜂窩+回程

以太網供電和HDBaseT供電的標準及所具有的的應用優勢

圖3 室內至室外小型蜂窩/Wi-Fi熱點

以太網供電和HDBaseT供電的標準及所具有的的應用優勢

含羞草 圖4 利用帶管理PoE開關的PoE中心,進行小型蜂窩+回程部署

以太網供電和HDBaseT供電的標準及所具有的的應用優勢

圖5 帶IP攝像頭部署的Wi-Fi網狀熱點

在PoE+ 和PoH面世之前建立的舊的小型蜂窩或回程設備,或許具有在Telecom 電壓工作的獨立DC輸入,這將是額外的輸入,因此,從成本和設計復雜性來說,它的效率不高,正被小型蜂窩生產商逐漸拋棄。

含羞草 在室外安裝中,確保在受電設備附近提供合適的過電壓保護/避雷裝置以保護受電設備,是非常重要的。在室外PoE PSE(通常內部保護)和受電設備之間電纜較長時,這一點尤其重要。

室外蜂窩還可以與室內通信室連接,此時,需要在建筑物以太網出口附近安裝避雷保護裝置,采用的室內PoE電源應為單端口設備。根據 IEEE802.3-2012的3.3.4.1.1條 - 電氣隔離環境,多端口PSE設備不能用于給安裝在兩幢不同建筑物中的設備供電。這是為了在一臺設備未與過電壓保護裝置連接時,保護各個設備以免相互影響,及保護室內設備不受室外的過電壓影響。

采用室外部署時,考慮通常會使功耗增加到70W的加熱和冷卻要求是非常重要的。70W在PoH的范圍而并非在PoE的范圍。

第一英里

以太網/HDBaseT供電還可給室外調制解調器供電,用于建立提供給客戶的第一英里連接性 服務。這主要用于以下三種情況:

a) 光纖到戶(FTTH)運營商未能接到用戶樓內

b) 服務為無線(LTE、WiMAX、無線帶寬)和要求室外客戶端

含羞草 c) 帶有SAT>IP的衛星服務,定義了具有PoE連接性的IP LNB

含羞草 在這三種情況中,室外客戶端可以通過具有內置PoE能力的家庭網關(很少見)或單端口中跨從建筑物內部供電。避雷是必須的,最好是作為家庭或辦公室外的獨立設備安裝,盡可能接近以太網電纜進口,并接地。

含羞草 光纖到分配點(FTTdp)

含羞草 雖然FTTH為用戶提供了非常快捷的互聯網接入,但是,在許多情況下,由于成本原因而無法實現光纖入戶;而以往與電纜競爭的VDSL2的連接速度又不夠快(250Mb/s 與 10Gb/s比較)。G.FAST是ITU-T針對電纜這個問題所提出的答案,它可在距離不超過400 m時通過雙絞線傳輸高達1Gb/s。G.FAST減小的環路規格帶來的新問題,就是從統計學上來說,單一DSLAM服務的客戶數量遠小于有幾公里環路的VDSL2,而且,為位于分配點(亦稱為分配點單位,即DPU)的每個DSLAM供電也是一個問題。

問題的解決方法是通過xDSL進行反向供電(RPF)。采用反向供電,功率從客戶所在樓輸送給DPU,大幅降低了安裝費用。DPU負責公平地分享來自不同用戶的功率。

PoE和RPF不一樣。正如前面提到的那樣,PoE是在以太網電纜中運用的IEEE802技術,而RPF是由寬帶論壇(Broadband Forum)和ETSI定義的。

RPF標準

RPF標準目前允許從家庭網關或RPF注入器通過2線對傳輸21W功率。DPU可以提供的功率取決于雙絞線電纜的質量,以及用戶和DPU之間的距離。出于安全原因,電壓是安全特低電壓(SELV)或小于60V。

以太網供電和HDBaseT供電的標準及所具有的的應用優勢

圖6 光纖到分配點的反向供電

含羞草 美高森美PoE系統

含羞草 美高森美具有廣泛的千兆位PoE系統產品組合,包括:

含羞草 a) 單端口中跨,傳輸15.4W 至 95W,用于室內至室內、室內至室外和室外至室外部署。

含羞草 b) 2端口PoE 中心,每個端口30W,用于室外部署

c) 3端口PoE管理開關,每個端口30W,用于室外部署

d) 4端口未管理PoE中跨,每個端口高達30W

含羞草 e) 6端口、12端口和24端口管理PoE中跨,每個端口高達95W,冗余電源,互動中跨支持和Energy Efficient PoE (EEPoE)

f) 室外避雷裝置,用于以太網解決方案的設備

總結

以太網供電、HDBaseT供電和xDSL反向供電大幅降低了運營商技術,比如小型蜂窩、回程、Wi-Fi、無線帶寬、FTTH和FTTdp的部署和維護的難度。美高森美擁有全面的PoE/PoH產品組合,能夠利用數據基礎設施在室內和室外環境傳輸功率及數據。美高森美還為以太網解決方案提供高度可靠的創新性室外避雷裝置,從而提高與室外設備連接的室內基礎設施的彈性。

美高森美PoE中跨使得企業能夠無縫加入以太網供電應用,并與敏感的以太網設備的大功率電源隔離開來,因此無需更換現有以太網交換機基礎設施。

責任編輯:gt

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未來5年內自供電織物觸摸傳感器將顛覆電子紡織品行...

研究人員發明自供電織物觸摸傳感器,將其用于智能人機交互界面。制造出了可用作人類活動檢測器的形狀適應性....
發表于 2020-01-11 09:16? 295次閱讀
未來5年內自供電織物觸摸傳感器將顛覆電子紡織品行...

電源相序指示電路圖

操作時,一-端用絕緣柄鱷魚夾先夾住電源一相,另一端只需要碰一下電源的另外兩相,通過兩燈亮度差能很快判....
發表于 2020-01-11 07:00? 530次閱讀
電源相序指示電路圖

為什么SRv6和FlexE是第三代IP核心技術

每一代網絡技術發展本質原因是業務驅動。IP/MPLS引入的根本原因是,IP只能提供盡力而為的服務,無....
發表于 2020-01-10 11:51? 137次閱讀
為什么SRv6和FlexE是第三代IP核心技術

三菱變頻器復位方法

異常輸出信號的保持,保護功能工作時,如果設置在變頻器輸入側的電磁接觸器(MC)為開路,將失去變頻器的....
發表于 2020-01-10 09:26? 180次閱讀
三菱變頻器復位方法

迎廣發布B1迷你ITX機箱,自帶SFF 80+金...

迎廣在CES 2020上推出了B1迷你ITX機箱,采用了鋼化玻璃側透設計,內置200W SFF電源。....
發表于 2020-01-09 14:55? 939次閱讀
迎廣發布B1迷你ITX機箱,自帶SFF 80+金...

新Xbox Series X背面設計曝光,將擁有...

昨天,AMD在CES上的主題演講中展示了一個視頻,視頻似乎展示了新Xbox Series X的背面設....
發表于 2020-01-09 14:26? 916次閱讀
新Xbox Series X背面設計曝光,將擁有...

利用232串行通信消除干擾噪聲的原理與操作方法介...

RS-232的大噪聲(干擾)容限可使接口可靠工作,避免對由外部加到導線上的噪聲引起的數據錯誤。在一個....
發表于 2020-01-08 16:09? 890次閱讀
利用232串行通信消除干擾噪聲的原理與操作方法介...

模擬量轉以太網模塊是如何實現應用的

模擬量轉以太網,模擬信號轉網絡模塊是用于采集4-20mA電流信號,端口具有過流過壓保護,模塊帶有電磁....
發表于 2020-01-08 15:29? 182次閱讀
模擬量轉以太網模塊是如何實現應用的

不要換電池了,Alfred智能鎖可從遠距離電源獲...

在CES2020上,Alfred ML2智能鎖和Wi-Charge一同亮相,得益于后者的遠程無線充電....
發表于 2020-01-08 10:37? 994次閱讀
不要換電池了,Alfred智能鎖可從遠距離電源獲...

CAN總線與以太網嵌入式網關電路設計之間有什么差...

對于CAN 和以太網相連的嵌入式網關設計主要有兩種方法:一種是低檔MCU 加接口芯片的設計方法,另一....
發表于 2020-01-08 09:59? 153次閱讀
CAN總線與以太網嵌入式網關電路設計之間有什么差...

中國移動公布了2019-2020年一體化電源產品...

據招標公告顯示,中國移動本次集中采購產品為一體化電源,預估采購規模約53873套,最高總預算5517....
發表于 2020-01-08 09:52? 500次閱讀
中國移動公布了2019-2020年一體化電源產品...

雷蛇展示路由器的5G概念版本,有四個以太網端口

早在2018年,雷蛇憑借Sila進軍路由器市場,Sila是一款旨在為游戲提供高速且可靠的Wi-Fi性....
發表于 2020-01-08 09:44? 918次閱讀
雷蛇展示路由器的5G概念版本,有四個以太網端口

采用低壓電源供電的高壓DAC對可調天線進行網絡阻...

圖1中所示電路可產生高壓信號,用于控制BST(鈦酸鋇鍶)電容的電容量。只需向正確的端子施加0 V與3....
發表于 2020-01-07 16:37? 871次閱讀
采用低壓電源供電的高壓DAC對可調天線進行網絡阻...

Linear LTC4266A/LTC4266C...

LTCR4266A是一個四通道電源設備(PSE)控制器,能夠向兼容的LTPoE ++受電設備(PD)....
發表于 2020-01-07 16:29? 886次閱讀
Linear LTC4266A/LTC4266C...

升流器的使用條件_升流器的使用方法及注意事項

根據試驗需要將電流轉換選擇開關打到“大”或“小”的位置,開關處于中間位置相當于切除了電流表。因為電流....
發表于 2020-01-07 14:22? 533次閱讀
升流器的使用條件_升流器的使用方法及注意事項

變頻器維修電源制作方法

由于變頻器使用不同的電源電壓級別,因此需要不同的電壓電平來維護變頻器。 但是,在變頻器芯片級維修工作....
發表于 2020-01-07 09:43? 305次閱讀
變頻器維修電源制作方法

變頻器接線方法圖解

長距離布線時,由于受到布線的寄生電容充電電流的影響,會使快速響應電流限制功能降低,接于二次側的儀器誤....
發表于 2020-01-07 09:05? 413次閱讀
變頻器接線方法圖解

工業控制系統潛在的風險問題及安全防護設計

工業控制系統(Industrial Control Systems, ICS),是由各種自動化控制組....
發表于 2020-01-06 16:18? 1365次閱讀
工業控制系統潛在的風險問題及安全防護設計

聯想在CES 2020上推出拯救者顯卡塢,內置標...

在CES 2020上,聯想發布了拯救者顯卡塢,可以安裝AMD/英偉達顯卡,還可以安裝多塊HDD或SS....
發表于 2020-01-06 13:57? 2086次閱讀
聯想在CES 2020上推出拯救者顯卡塢,內置標...
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