一條線纜走天涯 PoE縱橫企業市場

2007-10-16
隨著技術的演進,今日的網路線不但可以傳遞語音與數據資料,也同樣可以傳遞電力,成為各種新興應用的最大支撐。這也難怪有人開玩笑的說,在PoE技術愈趨成熟以後,只要一條網路線纜就能行遍天下了。
有線電話的發明,實現了透過同一條纜線,傳送電源和訊號到終端或主機的方式。在這樣的環境下,電話設備利用交換機房供電交換語音,讓用戶在停電的時候,就不會因電力中斷而無法使用。也因此,這項原理在今日的網路應用中,演變為更高階的供電技術,也就是乙太網路供電(Power over Ethernet, PoE)。  

根據近期市調機構Venture Development Corporation(VDC)的調查,2008年全球乙太網路供電受電端(PD)設備的市場規模將突破52億美元,年複合成長率(CAGR)也有機會達到38%。另外,在晶片價格部分,每單元價格預計將會低於0.5美元。這些數字都顯示,PoE已成為乙太網路的熱門應用技術之一,包括北電(Nortel)在內的多家電信設備供應業者,也都開始提供與IEEE 803.3af標準相容的網路設備,來完成PoE的需求。  

一般認為,針對須要布建新乙太網路、電話線路與裝潢新辦公室的企業而言,透過PoE技術來完成網路設備的供電與訊號傳送,將是既便捷又可降低成本的一種方式。  

PoE應用廣泛 監控/電話/基地台皆在列  

PoE技術之所以能在市場上蓬勃發展,乃因為其涵蓋範圍廣泛,包括網路電話、保全監視器或照明裝置、無線區域網路(WLAN)節點、無線區域網路基地台(WAP)以及各類存取控制裝置等應用,都能利用此技術。  

PoE技術主要供有線乙太區域網路(LAN)使用,讓每個裝置運作所需的電流,在不須利用電源線的情況下,皆能透過乙太區域網路纜線承載。這項技術的應用可在架設網路時,大幅減少線路的串聯使用。  

和傳統配線工程比起來,PoE可帶來更低的成本、更少的停機時間、更簡易的維護功能,以及更大的安裝彈性。  

若要PoE發揮功能,電流就必須進入乙太區域網路纜線,並分開電流與訊號,使它們不至於彼此影響。電流會藉由零組件進入纜線中,而若纜線的另一端,具備PoE技術相容性,那麼該裝置將可發揮PoE供電功能,而毋須變更整體配置。簡而言之,PoE技術讓網路電話等終端裝置,只需一條纜線,便可同時達到連結和供電的功能,而再也不用同時嵌入網路和電源兩條線路。  

PoE+問世在即 上看45瓦電壓  

在2003年6月,IEEE宣布802.3af標準正式生效,自此規範PoE利用乙太網路纜線作為用電裝置,供應12.95瓦電力的標準。此舉雖被視為PoE技術的正式起源,但在幾年之後,業界也開始期待,透過一條纜線同時傳輸15.4瓦電源和數據資料的新一代技術。  

其實,802.3af標準的內容僅涵蓋遠端系統中的電力檢查與控制,不過這也使得PoE應用的環境得以產生,只要符合802.3af標準的路由器、交換機與集線器,都可以透過CAT-5(RJ-45)的乙太網路纜線,向包括網路語音通訊協定(VoIP)、WLAN基地台、藍牙基地台、網路印表機、網路攝影機、安全防盜系統、門禁讀卡機與監測系統等遠端設備,同時提供電力與資料封包。這麼一來,各種建置的整體系統架構就更加簡化,且適用於110伏特與220伏特電壓。  

業界早已獲得共識,就是現今的12.95瓦不足以應付一般和未來的應用,尤其像是日益發展的全球微波存取互通標準(WiMAX)、IEEE 802.11n基地台、網路型攝影機(Pan Tilt Zoom, PTZ)等,都需要更大瓦數才能運作。為此,IEEE 802在2005年9月,批准成立一個名為IEEE 802.3at或稱作PoEPlus(PoE+)的專案小組,以提高乙太網路標準為宗旨,負責研發至少可支援30瓦的裝置。雖然目前最大的供電功率仍在研發,但最高達到45瓦的PoE技術仍指日可待。  

PoE現身 突破斷電/成本瓶頸  

就反對採用IP電話的企業用戶來說,最常出現的理由之一便是斷電的問題。當電源停止供應時,仰賴牆上插座供電的IP電話將無法使用。雖然有些設備配有昂貴的備用發電器,但採用PoE技術、透過在網路交換層級中不斷電電源供給器(Uninterruptible Power Supply, UPS)解決方案,便可直接因應斷電的問題。  

除了解決斷電問題外,PoE可帶來的益處遠大過於純粹減少纜線使用數量。舉例來說,今日所使用的網路裝置大多被部署在網路連結可以建立的地方,可是電源並非得以任意架設,如無線網路存取橋接器和保全監視器,就常被架設在不顯眼又不方便之處,如高牆、天花板等,若在這些地方要布建新電源線路,成本不可小覷。  

此外,對企業網路管理者來說,內外部總計成千上百個裝置須要管理,即使只是電源開機或重新開機,就需要高昂的成本。再加上派遣人員至裝置所在處,並不符合成本效益,因而看到PoE的抬頭。  

目前只要藉由PoE解決方案,企業網路管理者便可利用網路管理工具,透過自己的桌面管理系統、簡易地控制特定電源埠開關,達到節省營運成本和縮減停機時間的效果。  

身為整合方案 PoE組成元素多  

事實上,PoE技術並非單純的供電或通訊技術,亦非一個單一基礎架構,它是一種整合性的解決方案,為用戶帶來簡化度更高、運作成本更低的效能。雖然出發點很單純,卻擁有各種元素,包括:

供電設備
  供電設備(Power Supplying Equipment, PSE)即在同一條纜線上輸入電源的設備來源。PSE可以是一個被建立在纜線終端的交換機,或者位於交換機和受電裝置、中跨設備(Midspan)的獨立裝置。
受電裝置
  形成PoE連結的終點可以是IP電話、無線存取橋接器,或是網路攝影機,而PD便是這些使用來自PSE的電源、透過乙太網路纜線取得電流的裝置。
IEEE 802.3af標準
  如前所述,IEEE 802.3af則是PoE的IEEE標準。符合IEEE 802.3af規範的智慧功能被納入PSE中,而這些智慧功能擁有為數可觀的資料處理電源和管理介面。IEEE 802.3af便是讓PD可以發揮強大功能、成為簡化且具經濟效益的硬體解決方案核心要素。
中跨設備
  即在交換機和用電裝置之間、位於跨界中點的PSE裝置。其連接至標準的乙太網路交換機,並透過標準UTP Cat 5纜線傳送電力。PoE技術中最為核心的概念為乙太網路交換機和中跨設備兩個單位必須實際存在,才能使乙太網路供電發揮作用。
分流器
  分流器(Splitter)是分開直流電壓和乙太網路數據傳輸的重要裝置,電流被分至電源埠,乙太網路數據傳輸被傳送到RJ-45槽座。它的存在使得PoE技術能被應用到原本不支援PoE功能的裝置上。

網路應用蓬勃 企業優先  

PoE技術的概念相當簡單,但應用上卻頗為抽象。以大樓的網路系統為例,大樓網路的效能、可靠性和安全性成為網路架設的關鍵。而用戶又要求將主幹網路部署成高交換速率的核心交換網路,並提高資料傳輸速率,以大幅提高業務處理能力,並同時須確保網路不間斷運作以及絕對安全性。  

因此,指揮中心大樓的網路系統主體分為兩種結構:核心設備和存取設備。核心設備採用一般的網路路由交換機,透過叢集技術(Cluster)將核心設備的交換能力提高到1.4T。在存取設備方面,則採用具PoE功能的乙太網路路由交換機,讓網路存取毋須透過更多繁複的線路布建,以達到降低營運成本的效果。  

PoE技術的誕生,實現了透過一條纜線同時承載乙太網路數據通訊和供電的簡化概念,經過IEEE 802.3af標準的催生、各類網路或裝置的應用演進,PoE如今已成為大型機構或企業用戶在考量建置網路、保全等管理系統時,簡化部署架構、節省營運成本上的得力助手。因此,網路相關基礎設備和終端裝置納入PoE功能的普及率不斷提升,由此可見PoE的必要性。  

無疑的,PoE技術將使乙太網路終端的電力供應問題得到解決。相信在不久的將來,隨著下一代PoE技術PoE+的問世,各項網路產品都可以透過乙太網路線來獲得電力,而電纜交錯、布線繁雜的情況,也將會因為PoE技術而解決。  

(本文作者為北電企業網路事業部產品技術經理)

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