端口问题：提供数据和电源

设计人员和最终用户现在将 USB 视为一种通用的、有点通用的充电源，在最佳情况下(USB 3.1/Type C)可提供高达约 100 瓦的功率。我们看到许多关于管理最新 USB 标准的电源传输和处理规范的应用笔记、文章和 IC。

同样，以太网供电 (PoE) 已经通过了三个标准，每个标准都提高了供电能力，也增加了布线和布线问题的复杂性。原始 PoE 规范 IEEE 802.3af-2003 在负载处提供高达约 13 W 的功率;更新后的 IEEE 802.3at-2009 标准(也称为 PoE+ 或 PoE plus)将其翻倍至约 25 W，最近发布的 IEEE 802.3bt 标准将 PoE+ 翻倍甚至三倍，具体取决于布线细节和连接器布线(CAT5、CAT6和其他因素)。

在这两种情况下，实现供电功能都不是一个简单的设计。尽管它们非常不同，但 USB 和 PoE 拓扑都需要在电源和负载之间、中间 IC 之间进行大量的“协商”和确认，并且为了确保外设可以使用和接受电源，硬件中没有冲突或软件。虽然这些对于用户来说可能会成为简单的“即插即用”电源(类似于我们基本的 AC/DC 壁式电源)，但在这些电缆、连接器和端口内部还有很多事情要做，以制作 USB 或 PoE-基于电力传输可能且安全。

以目前甚至可以预见的技术，除了几毫瓦之外，我们无法使用光纤进行电力传输。光子能量太低，存在光/电/光转换损耗，高强度的光能会导致光纤出现各种问题，发射超高功率LED光源将是一个有损耗的情况。尽管历史表明，在技术进步方面我们应该“永不言败”，但我敢打赌，我们不会在很长一段时间内看到光纤的力量(我应该注册“PoF”吗?)。

但这并不意味着光纤链路也不能以辅助的方式传输电力。光纤安装有一种趋势，即使用所谓的供电光纤电缆系统 (PFCS)，该系统使用混合光纤电缆，旁边有一条直流电源铜线，安装在同一外护套中。这很有意义，因为在新项目和改造项目的现实世界中，系统总成本的大部分是安装和电缆铺设，而不是材料清单。(请注意，海底光纤链路长期以来一直使用这种混合结构的高级形式，其光学中继器通过实心铜包裹获得直流电源。)

PFCS 的有趣之处在于，除了它提供的功率之外，该拓扑还与 PoE 集成，如下所示。

下面有用于混合光/铜电缆终端的特殊连接器，然后将电源端口分离到 PoE 节点。集成媒体转换器和 PoE 芯片组协同工作，将基本 PoE 或 PoE+ 输出传输到标准 RJ45 插孔。

在我看来，PFCS 似乎是一个聪明的方案，因为它利用了每种介质(光纤 + 铜缆，PoE)的优势，而不会妨碍另一种介质以及相关的复杂性。事实上，PFCS 声称的范围可达 3 公里，比 PoE 的 100 米限制大 30 倍——这是一个非常显着的增长(是的，I 2 R 损失和 IR 下降会影响最大可提供的功率和电压，但是它仍然令人印象深刻)。从系统的角度来看，在我看来，通过将长期的铜用于电力而不是数据，技术难度将降低，而性能将更加一致且更易于管理。

当我们尝试在网络媒体中的数据之上添加供电能力时，这里有点讽刺意味。从历史上看，交流电源线的可用性促使许多努力将其用作数据传输介质，并取得了一些成功，但仅限于有限的情况。由于以下几个原因，它从未真正成功过：交流线路是一个可怕的通道，噪音种类繁多，干扰众多;与其在吞吐量和 BER 方面实现的相比，每一端需要使其发挥有用、一致的介质的处理能力过于密集和昂贵;用户对更快连接的需求大大超过了使用电力线所取得的任何进展;有线和无线的替代品在性能和价格上都迅速提高。