中心議題：

• 以太網交換機耗電情況
• 傳統的節能以太網
• 以太網供電係統（PoE）的節能機製
• 先進的以太網供電節能技術

解決方案：

• 將創新技術應用到以太網供電係統

引言：以太網交換機耗電情況

在現代網絡架構中，信息技術和數據中心管理人員正在為降低以太網交換機、路由器和服務器設備功耗尋找綠色可選方案。這就需要市場上有更多環保產品，從而降低運營成本。舉例來說，1993年全年的互聯網流量總計達幾百TB。而在17年後的2010年，每秒的互聯網流量就達幾百TB。事實上
，在今天
，超過50%的數據中心運營費用用於設備冷卻
，即為風扇和空調係統提供電力。

傳統的網絡設備設計要求高性能
，而對功耗和能效沒有清晰的衡量標準。具體來講
，能效與支持以太網供電協議（PoE協議）的網絡設備脫節。由此導致的結果是，在網絡市場領域，設備功耗飛速增長，尤其是高頻應用處理器的設備功耗。

考慮到每年有超過三億個以太網交換機端口售出，由閑置線路引起的電能耗損產生了一個值得關注的重大而普遍的問題。IEEE節能以太網規範應運而生，目標是大幅降低每年售出的六億多個以太網端口的功耗。然而，這一規範無法應對這一情況：當以太網供電係統部署後
，絕大部分的電能損耗發生在以太網供電子係統中——而不是在數據部分。

2010年

，近七千萬個以太網供電係統交換機端口被銷售到市場上。對於部署由以太網係統提供電力支持的IP電話、WLAN網絡
、IP安全應用及其他應用的企業來說，這是他們關注的焦點。舉例來說，一個標準的48端口以太網交換機僅須分配50瓦至80瓦功率的電力在傳統的以太網交換機和收發器集成電路上。而該交換機在以太網供電係統上，卻需要供應370瓦至740瓦功率的電力。這一8:1的對比係數意味著
，以太網供電係統能效上的小幅提升就可以大大提高以太網交換機的整體能效。

傳統的節能以太網（EEE）

為了應對不斷增長的以太網交換機功耗，IEEE研究製定並批準了802.3az標準。這一標準稱之為節能以太網標準（EEE）。該標準為以太網Base-T收發器（100Mb、1GbE及10GbE）及背板物理層提供低功耗閑置(LPI)模式應用。

節能以太網標準基於這樣一個基本理念：zaishebeiliyonglvdideshiduanhuoxianzhiqi
，duankaidianyuanlianjie
，erzaishujuchuanshushiqi，huifudianyuanlianjie。zheyilinianjiyuyigezhongsuozhouzhideshishi，najiushibiaozhunwangluohuanjingxiadekehuduanjifuwuqiyitaiwanglianjiezaidabufenshijianchuyuxianzhizhuangtai。qishujuliulianggaofengqizhishiouerfasheng。

EEE對低功耗閑置(LPI)協議進行詳細規定。該協議對物理連接兩端通過發送信號進行控製，實現對連接設備省電模式的快速調整——包(bao)括(kuo)在(zai)無(wu)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)期(qi)間(jian)，關(guan)閉(bi)電(dian)源(yuan)，停(ting)止(zhi)係(xi)統(tong)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)和(he)接(jie)收(shou)功(gong)能(neng)。此(ci)外(wai)

，節(jie)能(neng)以(yi)太(tai)網(wang)標(biao)準(zhun)還(hai)對(dui)另(ling)一(yi)個(ge)協(xie)議(yi)進(jin)行(xing)詳(xiang)細(xi)規(gui)定(ding)。此(ci)項(xiang)協(xie)議(yi)保(bao)持(chi)在(zai)低(di)功(gong)耗(hao)閑(xian)置(zhi)(LPI)moshixiadeyitaiwangwulicengxitongdeyunxingcanshusuishigengxin，congerbaochilianjiewending，fangzhilianjieduankai。ciwai

，jienengyitaiwangbiaozhunhaiduiyicedexinhaoxieyijinxingxiangxiguiding。zheyixieyixianshiwulilianjieheshixuyaobingshixianlianjiekuaisuhuifu。jieguoshi，zaigaoshuizhundeyitaiwangwulicengjishuzhong

，digonghaoxianzhi（LPI）應(ying)用(yong)可(ke)以(yi)為(wei)每(mei)個(ge)以(yi)太(tai)網(wang)連(lian)接(jie)節(jie)省(sheng)一(yi)瓦(wa)功(gong)率(lv)。盡(jin)管(guan)如(ru)此(ci)，節(jie)能(neng)以(yi)太(tai)網(wang)標(biao)準(zhun)不(bu)能(neng)應(ying)對(dui)以(yi)太(tai)網(wang)供(gong)電(dian)能(neng)耗(hao)損(sun)問(wen)題(ti)，也(ye)不(bu)能(neng)解(jie)決(jue)如(ru)何(he)降(jiang)低(di)能(neng)耗(hao)的(de)問(wen)題(ti)。
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以太網供電係統（PoE）的節能機製

利用以太網供電，而不是傳統的交流電（AC）供(gong)應(ying)模(mo)塊(kuai)應(ying)用(yong)於(yu)電(dian)力(li)設(she)備(bei)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)理(li)由(you)是(shi)
，它(ta)能(neng)遠(yuan)程(cheng)關(guan)閉(bi)設(she)備(bei)，還(hai)可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)電(dian)纜(lan)布(bu)線(xian)量(liang)。通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)設(she)備(bei)的(de)開(kai)啟(qi)與(yu)關(guan)閉(bi)，大(da)量(liang)的(de)電(dian)能(neng)得(de)到(dao)節(jie)省(sheng)。舉(ju)例(li)來(lai)說(shuo)，通(tong)過(guo)中(zhong)央(yang)控(kong)製(zhi)點(dian)
，在(zai)夜(ye)間(jian)使(shi)用(yong)的(de)攝(she)像(xiang)機(ji)在(zai)白(bai)天(tian)可(ke)以(yi)關(guan)閉(bi)使(shi)用(yong)（反之亦然）；IEEE 802.11 WLAN接入點可以開啟
，從而提高覆蓋和帶寬，或是在低利用期關閉
；而IP電話在夜間
、周末或閑置期可以關閉。

zaiduoduankoushebeizhong
，xiangguanshujuyezhengmingleyitaiwanggongdiandeyoushi。yigedandudejiaoliudiangongdianmokuaibixugongyingyitaishebeisuoyouyunxingmoshisuoxudedianneng
，erduogeyitaiwanggongdianshebeidegongxiangshigongdianmoshikeyigenjupingjundiannengliyonglvjinxingtiaozheng——這就如同已經被應用多年的POTS電話技術。這大大降低閑置期交換式電力供應的電能耗損量。而節省的這部分電能通常占到最高電力供應負載量的10%-20%。而(er)當(dang)有(you)必(bi)要(yao)提(ti)供(gong)更(geng)多(duo)的(de)電(dian)力(li)時(shi)，附(fu)加(jia)的(de)電(dian)力(li)供(gong)應(ying)設(she)備(bei)可(ke)以(yi)安(an)裝(zhuang)到(dao)以(yi)太(tai)網(wang)供(gong)電(dian)交(jiao)換(huan)機(ji)和(he)以(yi)太(tai)網(wang)中(zhong)間(jian)設(she)備(bei)中(zhong)，從(cong)而(er)保(bao)證(zheng)電(dian)力(li)供(gong)應(ying)量(liang)根(gen)據(ju)業(ye)務(wu)的(de)增(zeng)長(chang)需(xu)求(qiu)進(jin)行(xing)調(tiao)整(zheng)。

節能以太網供電係統（EEPoE）：先進的以太網供電節能技術

隨著以太網供電技術的發展，從電源功率相當低的水平（每端口12.95瓦）到電源功率達到25.5瓦的水平。在這期間，以太網電纜上的電力損耗呈現指數級增長。約有4.5瓦/端口的電能在CAT5、CAT5e、CAT6、CAT6A 電纜上損耗，且在百米之後遇到25,000米長度電纜上最壞的環路電阻問題（舉例來說
，電纜傳輸效率僅為25.5/30，相當於85%的傳輸率）。即使應用54伏的電壓來替換50伏的電壓，傳輸效率也不會超過87%。記住，傳統的節能以太網通常每個連接的電能節省不會超過一瓦。應對因低效以太網供電傳輸導致的每個連接4.5瓦的電能損失，我們需要節省更多的電能。

在同樣為25歐姆的電纜上進行電能傳輸時，新的節能以太網供電技術通過在同步的四對線中使用同IEEE802.3at 兼容技術可以將傳輸效率提升至94%。在使用同步的四對線時，利用所有的可利用的電線，設備的供電需求可以得到滿足。舉例來說
，在IEEE 802.3at-2009 Type 2係統的24端口（每端口傳輸功率達25.5瓦）中，超過50瓦的電能得到節省。

特別需要指出的是，結合節能以太網技術和節能以太網供電技術的參考交換機係統產品，證明可以節省大量的電能。請查看以下表格：

備注：節能以太網供電技術不需要更換用電設備。因此，隻需要通過升級交換機或以太網供電中間設備便可以即刻節省電能。

將創新技術應用到以太網供電係統

為實現先進的EEPoE技術，Marvell公司和Microsemi公司采用了嵌入在Marvell Prestera DX4100和DX2100產(chan)品(pin)係(xi)列(lie)的(de)獨(du)有(you)的(de)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)技(ji)術(shu)。這(zhe)一(yi)創(chuang)新(xin)方(fang)式(shi)為(wei)客(ke)戶(hu)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)個(ge)平(ping)台(tai)。這(zhe)一(yi)平(ping)台(tai)將(jiang)幫(bang)助(zhu)客(ke)戶(hu)構(gou)建(jian)成(cheng)本(ben)效(xiao)益(yi)高(gao)且(qie)強(qiang)大(da)的(de)網(wang)絡(luo)設(she)備(bei)。設(she)備(bei)內(nei)嵌(qian)有(you)主(zhu)CPU的卸載選擇程序，憑借集成的主CPU，Marvell Prestera DX4100和DX2100微處理器裝有附加的嵌入式微控製器Marvell Dragonite。該控製器能夠運行輕型

、獨立的應用程序。現在的Microsemi EEPoE管理軟件可以運行在Dragonite微控製器上，幫助客戶提高以太網供電係統性能
，同時降低係統15%的總體成本。

總結

隨著2009年9月IEEE 802.3az標準的批準，以太網供電技術（PoE）已(yi)經(jing)可(ke)以(yi)節(jie)省(sheng)更(geng)多(duo)的(de)電(dian)能(neng)。以(yi)太(tai)網(wang)供(gong)電(dian)技(ji)術(shu)通(tong)過(guo)同(tong)樣(yang)可(ke)以(yi)傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)的(de)以(yi)太(tai)網(wang)電(dian)纜(lan)架(jia)構(gou)為(wei)設(she)備(bei)提(ti)供(gong)動(dong)力(li)。這(zhe)帶(dai)來(lai)極(ji)大(da)的(de)好(hao)處(chu)。這(zhe)樣(yang)，我(wo)們(men)無(wu)需(xu)再(zai)安(an)裝(zhuang)成(cheng)本(ben)高(gao)昂(ang)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)接(jie)口(kou)。部(bu)署(shu)設(she)備(bei)時(shi)
，無(wu)需(xu)安(an)裝(zhuang)電(dian)纜(lan)，隻(zhi)需(xu)根(gen)據(ju)設(she)備(bei)的(de)開(kai)啟(qi)

、關閉及傳輸狀態實現節能自動化。

和節能以太網（EEE）標準相結合

，以太網供電技術（PoE）將會帶來更大的價值。兩者不能分離，而是以互補的方式相互利用。像Marvell和Microsemi這樣的技術提供商正在合作開發創新性的節能以太網供電解決方案（諸如交換機、以太網中間設備），從而幫助OEM廠商提供更多高成本效益和環保的產品——整個產業將會在近期及將來因此受益。