以太网的惊人新应用：代替电源线传输电力

《每周电脑报》编译自《IT Week》

编者按：以太网技术在二十多年的发展过程中，从单一的 数据网变成了混合的应用网，目前已经包括了VoIP（IP语音）应用、iSCSI 存储应用等，PoE （Power over Ethernet ，以太网 供电技术）则使以太网能够为设备提供电源，从而能够简化管理并节省资源。企业如何才能利用“以太网供电”技术达到这个目 的呢？

以太网供电有时也称作网络供电，是一项利用标准五类10 BaseT和100 Base-TX 以太网线缆传输少量电力，为设备提供电源的技 术。虽然这项技术的出现已有数年之久，但直到2003年6 月国际电子电器工程师协会（IEEE）的以太网电源标准（802.3af ）得 以批准之后，设备厂商才敢投入相关设备的制造，用户才敢放心大胆地购买此类产品。

802.3af 标准规定每个供电端口最大能提供的功耗为15.4 w，这就允许许多外设能直接从以太网络中获取足够的电力，而不需要 为每个设备提供单独的电源。

PoE 是如何工作的

大多数情况下，PoE 支持始于第五类电缆发射器，它向以太网电缆注入所必需的伏特数。802.3af 规范允许第五类电缆传输44 V ～57 V的电力，不过绝大多数厂商都决定制造能注入48 V电压的发射器。

PoE 系统有两大组成部分，其一是电源供应设备（Power Sourcing Equipment，PSE ），通常情况下就是指配有电力发射器能支 持PoE 的交换机，另一个就是用电设备（Powered Device，PD）。标准五类以太网线缆有四个双绞线对，电流通过其中的两对进 行传输。

802.3af 标准规定了通过使用这些线缆供电的两种方案。第一种方案是，由于10Base-T和100Base-TX数据传输只用到了四个双绞 线对其中的两对，另外两对备用线对就被用于传输电力。

另一种方案则由负责传输数据的两队双绞线对同时承担传输电力的任务，但不能影响到网络带宽和数据传输性能。电源供应设备 可选择采取其中的任何一种方案，但用电设备必须同时支持两种方案。

现在很多厂商已经在他们的新产品中集成了对PoE 的支持。不过，如果老的数据供应设备不能直接支持电力的供应，也有另外一 种解决办法，就是数据供应方和用电设备之间增加一个中间跨度设备，有时称作中间跨度插入板或电力集线器。

显然，电源供应设备另一端的用电设备必须要能接受电流以支持PoE.如果用电设备不支持PoE ，那么通过一个直流电采集器，有 时称作以太网分离器，也能达到相同的目的。不管怎么样，电流在进入用电设备前必须被调整到准确可用的电压级别。

PoE 的设备价格与潜在商业利益

支持802.3af 标准的PoE 设备比一般的以太网设备贵25％。企业级支持PoE 的48口可堆叠式100BaseT交换机，比如Cisco 的Catalyst 3560 48P，起码要4000英镑。

比起这些企业级设备，那些可以通过一条以太网线为一个设备供电的含有基端和终端单元的PoE 转换套件大约只需要40英镑，不 过如果想把大量的外围设备通过这种转换设备连接起来可不事件容易的事，又复杂又耗时。

PoE 交换机的价格也许会降，但不管怎样，比起在机房里安装大量的电缆电路的费用，PoE 设备显得更有吸引力。PoE 可以让网 络管理员的工作简单轻松许多。它可以让管理员不用离开办公桌就能轻松地远程开启或关闭设备，而不必花时间专门跑到机房干 这些活。

还有，因特网工程任务组织（IETF）已经同IEEE合作，对已经在以太网中大量使用的简单网络管理协议进行扩充以便对PoE 进行 更好的支持。

一个针对管理PSE 和PD的扩展类以太网接口MIB 的草案（RFC 2665）已经起草完毕，同时802.3af 规范则定义了可用于管理此类 接口的硬件寄存器。

使用能支持PoE 的交换器并为之配备一个UPS （不间断电力供应系统），就能在突然断电的情况下保证与之相连的所有外围设备 仍然可以使用一段时间，这样突然断电的恢复策略就能大大得到简化。

PoE 支持哪类设备

15.4 w的最大输出功率意味着PoE 只能支持小型外围设备而非那些大型的IT设备如PC和打印机。有些厂商正在研究那些细慢充电 的笔记本电脑使用PoE 的可能性，但至少在本文写作时还未出现集成了相应支持的便携式电脑。

企业内迁移到使用IP电话的需要可能是企业开始采用支持PoE 设备的最可能的催化剂。迁移到IP语音系统和语音/ 数据集成网络， 不管是在企业内部的局域网或者是跨企业的广域网，对IT部门来说都是个问题。

与普通的模拟电话不同，专业的IP电话除了有来电显示，语音信箱和来电转接功能外，还拥有其他复杂的显示与记忆功能。由于 需要进行特定的技术处理，IP电话都配有专用的电源适配器以从墙上的电源插座取电，即使IP电话的功率一般很少超过5.5 w.

在整个办公大楼里安装部署IP电话对已有的电力系统来说是个不小的压力，可能不会有那么多剩下的多余插座，这就要求在已有 的办公大楼内进行大量的电力系统重整，而新的大楼则需要更大范围的电力安装。如果在已有网络系统上增加PoE 设备就能有效 避免这些问题。这同样也适用于无线网络接入点或是网络摄像头，一般它们只需要6 w 到10 w的电力。

企业怎么部署PoE 系统

给网络增加PoE 支持相当简单，只要已有的有线基础设施遵循标准的第五类规范和使用要求。所有必要的组件都包含在交换机内 部，这意味着管理员要么购买新的设备，要么充分利用制造商对已有交换机相应部件进行升级的机会来支持PoE. PoE设备向下兼 容已有的以太网设备，这意味着支持PoE 的设备和其他不支持PoE 的设备在网络里是可以共存的。

PSE 会检测连接到它的端口上的网络设备是否支持PoE ，然后决定是否向它传送电力，并随时监视传输的电流。如果设备关闭了， PSE 也能检测到并停止供电以节省电力资源。

是使用能直接支持供电的交换机还是使用中间跨度电源供应设备一般取决于网络管理员想要支持多少用电设备。如果量不大，那 么采用中间跨度电源供应设备会更容易些，同时也更加灵活和便宜。

然而，如果想大范围地部署IP电话、无线网络接入点、网络摄像头和其他外围设备，那么更应该投资升级系统以支持PoE 或者同 时购买新的PoE 设备。应该想到的是，尽管有些背板式交换机支持在内部增加PoE 模块，但很多交换机由于供电和冷却系统的限 制并不支持这么做，所以网络管理员在计划升级他们的系统时要弄清楚他们的设备功能。还有，任何大范围地部署PoE 系统都需 要升级已有的UPS 系统，或者安装额外的电力保护设施。

名词解释

电源供应设备（PSE ）电源供应设备能向以太网线缆注入必要的电力供用电设备使用。 802.3af IEEE 的802.3af 标准规定了一 套稳定的，可共同操作的支持PoE 设备的平台。

不间断电力供应系统（UPS ）不间断电力供应系统是在出现意外断电时维持用电设备继续工作一段时间的备用电力设备。简单网 络管理协议（SNMP）简单网络管理协议是一套能支持在局域网内进行网络管理和监视网络设备运行情况的网络协议。

中间跨度电力供应系统中间跨度电力供应系统在交换机不直接支持PoE 的情况下向网络电缆注入电力以供用电设备使用。

附：PoE 标准将被扩充数据电力集成前景光明

IEEE已经成立新的小组准备扩展现有的以太网供电标准，主要目的就是支持更大范围的设备，可以说数据与电力的集成即将迈上 一个新的台阶。PoE 技术是一种非常好的技术，一旦用上了，很快你会发现这简直就是不可或缺的，尤其是在公司需要部署大量 电子设备的时候。

有了它，除了可以免去大量的墙上插座和交流电适配器外，在部署各式各样网络硬件时也会显得格外轻松。为了能接上新买的那 些摄像头和IP电话及无线接入点，你再也用不着汗流浃背地满地寻找多余的插座和电缆了。现在数据线同时也能携带电力，硬件 只要一插上数据线就能用，不再需要额外的电源线了。

当然，这也有一些限制。802.3af PoE 标准规定每条数据线携带的电力最大为13 w，而且实际应用中很少能够达到这个最大值， 所以现在很多设备还没办法通过PoE 方式来供电，至少目前是这样。不过提高这个13 w限制的行动正在酝酿当中，上个月IEEE专 为扩展802.3af 标准成立了一个新的研究小组。

该研究小组的目标就是制定一套新标准，既能向下兼容已有的802.3af 标准，又能让设备使用远超过13 w的电力。该新标准称作 PoEplus ，它能让PDA 、笔记本甚至桌上电脑都能从局域网的网线中获取足够电力。讨论的中心是到底该提供多大电力，一些小 组成员建议40 w或更多，不过这还是有点难度，因为以前从来没考虑过让双绞线去携带这么大的电力，而且数据和电力互相干涉 及一些安全问题都有待解决。

加强PoE 电力将引起的散热问题是几大关键点之一。还有个重要的问题是如何保证网络上不同的设备都能获取适当的电力，也就 是说，比较耗电的设备你得多提供电力以维持运转，同时也不能因为电力太大而烧掉那些不耗电的设备。

但不管怎么说，鉴于无线技术和IP语言技术的飞速发展以及移动设备对该项技术的强烈需求，以上问题的解决和PoEplus 标准的 出台并不需要等上太长时间。

同时，我们也应该注意到，不只是需要数据线来携带电力，利用电源线来传输数据的需求也同时浮出水面，尤其在宽带网领域。 我甚至都开始怀疑我们是否正处在一个新集成时代的前夜，到那时，数据和电力将紧密结合在基础设施的建设当中。（Alan Stevens）