端口問題：提供數(shù)據(jù)和電源

設計人員和最終用戶現(xiàn)在將 USB 視為一種通用的、有點通用的充電源，在最佳情況下(USB 3.1/Type C)可提供高達約 100 瓦的功率。我們看到許多關于管理最新 USB 標準的電源傳輸和處理規(guī)范的應用筆記、文章和 IC。

同樣，以太網(wǎng)供電 (PoE) 已經(jīng)通過了三個標準，每個標準都提高了供電能力，也增加了布線和布線問題的復雜性。原始 PoE 規(guī)范 IEEE 802.3af-2003 在負載處提供高達約 13 W 的功率;更新后的 IEEE 802.3at-2009 標準(也稱為 PoE+ 或 PoE plus)將其翻倍至約 25 W，最近發(fā)布的 IEEE 802.3bt 標準將 PoE+ 翻倍甚至三倍，具體取決于布線細節(jié)和連接器布線(CAT5、CAT6和其他因素)。

在這兩種情況下，實現(xiàn)供電功能都不是一個簡單的設計。盡管它們非常不同，但 USB 和 PoE 拓撲都需要在電源和負載之間、中間 IC 之間進行大量的“協(xié)商”和確認，并且為了確保外設可以使用和接受電源，硬件中沒有沖突或軟件。雖然這些對于用戶來說可能會成為簡單的“即插即用”電源(類似于我們基本的 AC/DC 壁式電源)，但在這些電纜、連接器和端口內(nèi)部還有很多事情要做，以制作 USB 或 PoE-基于電力傳輸可能且安全。

以目前甚至可以預見的技術，除了幾毫瓦之外，我們無法使用光纖進行電力傳輸。光子能量太低，存在光/電/光轉(zhuǎn)換損耗，高強度的光能會導致光纖出現(xiàn)各種問題，發(fā)射超高功率LED光源將是一個有損耗的情況。盡管歷史表明，在技術進步方面我們應該“永不言敗”，但我敢打賭，我們不會在很長一段時間內(nèi)看到光纖的力量(我應該注冊“PoF”嗎?)。

但這并不意味著光纖鏈路也不能以輔助的方式傳輸電力。光纖安裝有一種趨勢，即使用所謂的供電光纖電纜系統(tǒng) (PFCS)，該系統(tǒng)使用混合光纖電纜，旁邊有一條直流電源銅線，安裝在同一外護套中。這很有意義，因為在新項目和改造項目的現(xiàn)實世界中，系統(tǒng)總成本的大部分是安裝和電纜鋪設，而不是材料清單。(請注意，海底光纖鏈路長期以來一直使用這種混合結構的高級形式，其光學中繼器通過實心銅包裹獲得直流電源。)

PFCS 的有趣之處在于，除了它提供的功率之外，該拓撲還與 PoE 集成，如下所示。

下面有用于混合光/銅電纜終端的特殊連接器，然后將電源端口分離到 PoE 節(jié)點。集成媒體轉(zhuǎn)換器和 PoE 芯片組協(xié)同工作，將基本 PoE 或 PoE+ 輸出傳輸?shù)綐藴?RJ45 插孔。

在我看來，PFCS 似乎是一個聰明的方案，因為它利用了每種介質(zhì)(光纖 + 銅纜，PoE)的優(yōu)勢，而不會妨礙另一種介質(zhì)以及相關的復雜性。事實上，PFCS 聲稱的范圍可達 3 公里，比 PoE 的 100 米限制大 30 倍——這是一個非常顯著的增長(是的，I 2 R 損失和 IR 下降會影響最大可提供的功率和電壓，但是它仍然令人印象深刻)。從系統(tǒng)的角度來看，在我看來，通過將長期的銅用于電力而不是數(shù)據(jù)，技術難度將降低，而性能將更加一致且更易于管理。

當我們嘗試在網(wǎng)絡媒體中的數(shù)據(jù)之上添加供電能力時，這里有點諷刺意味。從歷史上看，交流電源線的可用性促使許多努力將其用作數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，并取得了一些成功，但僅限于有限的情況。由于以下幾個原因，它從未真正成功過：交流線路是一個可怕的通道，噪音種類繁多，干擾眾多;與其在吞吐量和 BER 方面實現(xiàn)的相比，每一端需要使其發(fā)揮有用、一致的介質(zhì)的處理能力過于密集和昂貴;用戶對更快連接的需求大大超過了使用電力線所取得的任何進展;有線和無線的替代品在性能和價格上都迅速提高。