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以太网供电PoE技术有效简化网络并减少能耗

作者:www.cechina.cn2013.02.18阅读 2016

  以太网供电(Power over Ethernet,PoE)技术逐渐成为用于简化网络部署,同时提升总体能源效率的重要工具。最新的技术进展带来了新的机会,可以进一步减少能耗和相关的能源成本。
  PoE使得数据和电能通过单一的以太网电缆上传输。在现有的LAN设施上,该技术提供高达60W的安全的不间断电源,为用电设备(powered device,PD)供电,电压范围为50V至57V,支持最新的大功率IEEE802.3at-2009标准(见图1)。IEEE802.3at-2009标准后向兼容,并替代先前的IEEE802.3af-2003规范。

图1. 具有PoE功能的网络电源设施

  PoE使得网络管理员能够在整个设施中的任何地方部署VoIP电话、WLAN接入点(AP)、IP安全摄像头、访问控制系统和其它用电设备,无需安装AC插座或派电工布线、更改建筑规划或获取安全认可。PoE技术也省去了单独的电线和电源插座,相比传统网络供电设施,可以提供多达50%的成本节省。
  选择正确的供电设备:中跨的优势
  要实现PoE,可以采用以下任一类型供电设备(power sourcing equipment,PSE):通过PoE交换机,或者通过在现有的交换机和网络用电设备之间安装PoE中跨(midspan)。而中跨为快速部署大功率PoE提供了最简便的方法(见图2)。

图2:使用中跨技术部署PoE

  不同于PoE交换机,使用中跨可以随时逐步增添PoE端口,而不用在初始安装期间立即装好。相比PoE交换机,它们通常还能够提高平均无故障时间(mean time between failure,MTBF)率,因为PoE交换机在单一箱体里集中了大功率耗散的PoE部分和高敏感度的数据部分。
  另外,相比PoE交换机,中跨也是更具成本效益的可扩展解决方案,可让网络管理员更方便地升级电源设施,而不受其数据设施的限制。当现有的交换机仅使用了几年,和/或他们可能仅需要几个具有PoE功能的端口,网络管理员常常无法证明升级到新PoE交换机的成本是合理的。此外,中跨使管理员能够按需要升级他们的交换机,无需同时更改电源设施。最后,中跨使网络管理员能够远程管理PD,同时集中所有的电源管理和备用系统,进一步改进了能源效率和使用中的设施可靠性,减少了运营成本,并增强了安全性。因为在过载、短路或欠载状态等事件发生时,中跨可以检测并自动断开非PoE兼容(non-PoE-compliant)的PD设备。
  额外的节能机会
  使用中跨在网络中获取尽可能大的功效,有三个主要方法。第一个是尽用中跨通过所有四对结构化电缆电线来输送功率的能力。今天的中跨具有两个接口,每个可获取25.5W到同一个箱体中(一个接口在两对线缆上使用1、2、3和6线,另一个接口在两对线缆上使用4、5、7和8线)。连接两个接口可使标准输送功率加倍,达到51W,同时仍然完全符合802.3at-2009标准(见图3)。

图3:四对线供电

  另一个方法是使用四对线供电来消减功率耗散。这一相同的四对线结构可以用来为具有30W功率的两对设备供电,替代通过CAT5电缆来提供51W控制工程网版权所有,这会耗散了多达一半的功率,同时相比传统的两对线解决方案,功耗几乎减少了15%,每个端口节省超过2.5W。使用此方法,采用一个12端口中跨,功率耗散可减少将近30W,每年可节省约263度(kWh)电能(30W x 24 小时 x 365 天)。以每kWh电能0.10美元计算,每年每12个WLAN AP可以节省26美元。
  为改进能效,下一步策略就是使用中跨的远程PD监控和配置能力。网络管理员可以监控每个PoE端口的功耗和总体功耗,并设置PD以实现即时和预设的端口开/关(ON/OFF)功能,以及UPS状态端口的开/关功能。例如一家采用12个WLAN AP的机构可以将运行时间从每天24小时降低至每天10小时(从周一至周五早上8点至下午6点),将用电量从2,933KWh(12个AP x 27.9W x 24小时x365天) 减少至837KWh (12个APx27.9Wx10小时x250天),每年可节省2,096KWh,以每kWh电能0.10美元计算,每年节约了210美元。
  第三种改进功率效率的方法就是使闲置功耗的影响最小化。许多PoE中跨和交换机使用开关电源(switching power supply,SPS),其在满载下可达到90%的效率,这意味着对于200W的PoE电源,消耗了多达220W的AC功率,或者对于400W的PoE电源www.cechina.cn,消耗功率高达440W。问题是SPS设备在闲置时具有高开关功率损耗—对于额定200W的设备,在0W负载时,功耗多达20W至40W,而对于额定400W的设备,在0W负载时,功耗多达40W至80W。
  解决方案就是开发使用中跨的分布式电源架构(distributed power architecture),其中PSE使用内部或默认电源,然后可以取决于客户的需求,按需要使用额外的电源来增加供电。使用此方法,可采用内置电源来配置中跨,为真实的需求供电,并仅在需要的时间和地点上控制工程网版权所有,通过外部电源使每个端口提升至全功率。采用这一效率提升,有可能使用小型(450W)内部电源来处理所有实时需求,然后当需要时才采用外部450W至1kW的电源来增加供电。这样每年可节省394kWh(45W x 24小时x 365 天),以每kWh电能0.10美元计算,对于每12个WLAN AP,相当于每年节省39美元。
  通过采用这些方法,将节省机会累积起来,机构使可以使用最新的节能PoE中跨技术,显著降低成本。节省的机会包括:
  四对线供电:每端口节省2W或每年节省53美元
  电源管理:当无需使用时,通过将端口关闭,每年节省210美元。
  较小的内部电源(需要时可采用外部电源来增加供电):通过减少闲置功耗,每年节省39美元
  PoE技术的部署和网络扩展非常简便,机构可以使用PoE技术来进一步提升网络可用性和能效,同时通过选择最新的大功率PoE中跨控制工程网版权所有,减少设备支出和运营开支。这些系统实现了四对线供电并内置功率管理能力控制工程网版权所有,同时通过使用较小的内部电源,最大限度地减小闲置功耗。

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