以太网供电(PoE):一种节能的以太网方案

2013-01-09 00:03:23来源: 互联网

概述

 

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
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
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,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,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,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,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,同时通过使用较小的内部电源,最大限度地减小闲置功耗。

关键字:节能  以太网  方案

编辑:心随风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2013/0109/article_9728.html
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