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H3C园区交换机 PoE技术白皮书-6W102

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  • 发布时间:2024/12/13 20:43:46
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H3C园区交换机 PoE技术白皮书

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Copyright © 2024 新华三技术有限公司 版权所有,保留一切权利。

非经本公司书面许可,任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本文档内容的部分或全部,并不得以任何形式传播。

除新华三技术有限公司的商标外,本手册中出现的其它公司的商标、产品标识及商品名称,由各自权利人拥有。

本文中的内容为通用性技术信息,某些信息可能不适用于您所购买的产品。



概述

1.1  PoE产生背景

网络技术的发展促进了各种基于IP的终端设备的普及,例如IP电话、无线APAccess Point,接入点)、便携设备充电器、刷卡机、网络摄像头等。然而这些设备不仅需要网线来传输数据,也需要额外的电源设备为其供电。新增的电源和电缆需要额外的成本,同时也给设备部署和后期维护带来了困难。

PoEPower over Ethernet,以太网供电),又称远程供电,是指设备通过以太网电口,利用双绞线对外接PDPowered Device,受电设备)进行远程供电。PoE能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作,最大限度地降低成本。

PoE++技术基于最新的PoE标准802.3bt,支持的最大输出功率为90W,并且可以兼容现有的其他PoE标准,可以极大地满足各种设备的供电需求。

1.2  PoE技术优点

PoE技术具有如下优势:

·     可靠性强:电源集中供电,备份方便。不需要为各个受电设备单独提供电源,便于统一管理。

·     连接简单:网络终端不需外接电源,只需要一根网线即可同时传输数据和获得供电。

·     标准化:与PoE相关的协议规范有802.3af802.3at802.3bt三种PoE的区别在于电力传输的能力和使用的线数

·     应用前景广泛:可以用于IP电话、无线AP、便携设备充电器、刷卡机、网络摄像头、数据采集等终端。

1.3  PoE相关标准

根据时间先后,IEEE分别发布了802.3afPoE)、802.3atPoE+)和802.3btPoE++)等PoE标准,后发布的标准兼容先发布的标准,先发布的标准不能兼容后发布的标准。基于802.3af标准的PoE支持的最大功率为15.4W,基于802.3at标准的PoE+支持的最大功率为30W,基于802.3bt标准的PoE++支持的最大功率为90WH3C PoE++单端口的最大输出功率为99W

说明

部分交换机POE++端口最大输出功率无法自协商到99W,需要使用poe max-power命令配置POE接口的最大功率。

 

表1 PoE性能参数对比表

类别

PoE

PoE+

PoE++

PoE++

协议标准

802.3af

802.3at

802.3bt

802.3bt

供电距离

100m

100m

100m

100m

分级(Classification

03

4

56

78

PSE输出电压

4457V DC

5057V DC

5057V DC

5257V DC

PSE输出功率

<=15.4W

<=30W

<=60W

<=90W

PD输入电压

3657V DC

42.557V DC

42.557V DC

42.557V DC

PD最大功率

12.95W

25.5W

51W

71W

线缆要求

不限制

CAT-5以上

CAT-5以上

CAT-5以上

供电线缆对数

2

2

4

4

 

PoE技术实现

2.1  PoE系统组成

PoE系统如1所示,包括PoE电源、PSEPower Sourcing Equipment,供电设备)、PIPower Interface,电源接口)和PD

·     PoE电源:为整个PoE系统供电。

·     PSE:直接给PD供电的设备。根据设备中携带的PSE的数量可以分为单PSE设备和多PSE设备。

¡     PSE设备:设备中只携带了一块PSE,通常将整个设备视为一个PSE

¡     PSE设备:设备中携带了多块PSE,系统使用PSE ID来识别不同PSE,使用display poe device命令可以查看PSE ID和接口板槽位号的对应关系。

·     PI:具备PoE供电能力的以太网接口,也称为PoE接口。

·     PD:接受PSE供电的设备,如IP电话、无线APAccess Point,接入点)、便携设备充电器、刷卡机、网络摄像头等。PD设备在接受PoE电源供电的同时,可以连接其他电源,进行电源冗余备份。

图1 PoE系统示意图

2.2  PoE设备的供电方式

PoE接口远程供电根据使用的供电线分为SignalSpare两种模式(即AlternativeA模式和AlternativeB模式):

·     Signal供电模式:PSE使用双绞线中传输数据所用的(1/23/6)线对向PD传输数据的同时也传输直流电,其中1/2线对形成负极、3/6线对形成正极,或者1/2线对形成正极、3/6线对形成负极。由于DC直流电和数据频率互不干扰,所以可以在同一对线同时传输电流和数据。10BASE-T100BASETX接口使用1//23//6线对传输数据,1000BASE-T接口使用所有线对传输数据

图2 Signal供电模式

 

·     Spare供电模式:PSE使用双绞线中的(4/57/8)线对向PD传输直流电,其中4/5线对形成正极,7/8线对形成负极。

图3 Spare供电模式

 

PSE可以只支持一种供电模式,但是PD则需要支持两种受电模式。H3C支持802.3afPoE)和802.3atPoE+)的设备支持Signal供电模式,即数据和电力都通过1/23/6线传输。支持802.3btPoE++)的设备同时支持SignalSpare两种供电模式,即设备使用全部8根线传输电力。

2.3  PoE实现供电的过程

PSE在向PD供电之前,会对PD进行检测,从而保证供电的安全。

(1)     检测PD:端口开启PoE功能后,PSE在端口周期性输出电流受限的小电压(2.8V10V)或者电流(170-260μA),用以检测线缆终端是否连接着支持PoE相关标准的PD设备。

(2)     供电能力协商:PSE在检测到PD设备后,会对PD进行分级,并协商供电功率。PSEPD通过检测分级电流或通过LLDPLink Layer Discovery Protocol,链路层发现协议)协议协商供电能力。支持不同协议的PD会被划分为不同的等级:

¡     802.3af支持class 0class 3四个分级,支持的PD最大功耗被限制为12.95W

¡     802.3at802.3af的基础上新增支持了class 4,支持的PD最大功耗为25.5W

¡     802.3bt802.3at的基础上新增支持了class 5class 8,支持的PD最大功耗为71W

(3)     供电:PSE在完成PD的分级之后,将会向PD设备供电。之后,PSE会为PD提供稳定可靠的直流电压,并根据分级为PD提供不同的功率。

(4)     断电:供电过程中,PSE会不断监测PD电流输入,当PD电流消耗下降到最低值以下,或电流激增,例如拔下设备、设备重启、或遇到PD设备功率消耗过载、短路、超过PSE的供电负荷等,PSE会断开电源,停止为PD供电,并重复检测过程。

2.4  PSE的快速供电功能

一般情况下,在PSE设备接通电源后,PoE接口需要等PSE设备启动完成后才能为PD供电,等待时间较长。本功能可以大大缩短PoE供电中断的时间,PSE设备上电后,PoE接口将在数秒内迅速开始PD供电。H3C仅部分机型支持配置本功能,详见各产品文档。

2.5  Perpetual PoE

PoE交换机使用reboot命令热重启时,PoE供电系统能够自动监测PD状态,保证PD的供电不会发生中断,维持终端业务的稳定运行。

2.6  AI POE

H3C AI PoE智能供电系统创新性地把AI技术融入PoE交换机的设计研发中,针对现网中的PoE供电痛点,通过软硬件结合,实现PoE供电的自动、自治、自愈、自优,给客户带来更便捷、更高质的PoE应用体验。H3C仅部分机型支持配置本功能,详见各产品文档。

1. 智能PD供电管理

通过AI软件算法自适应自调整供电参数,解决PD种类多、无法供电、掉电等问题,真正达到零维护的效果。设备通过如下两个重要的技术机制实现本功能:

·     解决PD无法供电问题。

端口开启PoE功能后,PSE芯片发出探测PD信号,AI PoE智能供电系统同步监测PD探测结果:若未检测到PDAI PoE智能供电系统自动调整检测范围,PSE芯片会扩大判断PD存在的条件范围;若仍未检测到PDAI PoE软件系统自动调整检测算法,调整采样及波形等参数,若成功检测到PD,则开始供电。

·     解决PD供电中断问题。

AI PoE智能供电系统会持续监测端口的供电状态,若端口掉电,则会监测端口LLDP邻居状态和PSE芯片供电状态:若监测到LLDP邻居长时间未响应,而PSE芯片供电正常,则自动调整供电功能相关寄存器。若监测到PSE芯片掉电,则自动判断掉电原因并进行相应调整:

¡     如果瞬间电流过大,则自动调整PSE芯片inrush电流使其能够自适应大瞬间电流。

¡     如果负载电流太小,则自动调整PSE芯片MPS电流使其能够自适应小的负载。

¡     如果负载功率太大,触发过载保护,则自动调整PSE芯片功率,并将端口功率限制调整到最大。

2. 智能功率管理

当所有供电PD的功率需求超出PoE交换机可提供的功率时,系统会根据端口供电优先级,保障关键业务的供电需求,降低非高优端口的电力。

3. 智能电源管理

对于采用双可插拔电源结构的PoE交换机。交换机选配不同数量及型号的电源模块时,AI PoE智能供电系统能够自动计算并分配功率,充分发挥各电源模块的最大功率。当热插拔更换其中一个电源模块时,会自动重新计算,优先保证已经供电设备供电不中断。

4. 智能告警日志

AI PoE智能供电系统时刻监测PoE运行状态,如有异常,会自动判断、修复PoE功能,并输出相应的告警日志供用户参考。

5. 智能PoE安全

当出现短路、断路等突发异常情况时,AI PoE智能供电系统会立即启动自我保护,确保PoE交换机不会被破坏或烧毁。

2.7  PoE的传输距离

PSEPD之间的传输距离和端口速率、网线质量等因素有关。其中,端口速率越低,PoE的传输距离越大,10Mbps传输速率下,PSEPD之间的传输距离最大可以达到200250米。关于端口是否支持配置以太网接口速率自动降级协商功能,以及配置端口速率的方式,请以设备的实际情况为准:

·     对于支持开启以太网接口速率自动降级协商功能的接口(缺省处于开启状态,可通过设备Web配置页面的端口速率自协商功能、或设备命令行界面的speed auto downgrade命令配置),当传输距离超过100米时,系统会自动降低端口的速率,减小线路的损耗,保证信号和供电质量。

·     对于不支持开启以太网接口速率自动降级协商功能的接口,可手工修改接口速率为10Mbps(可通过设备Web配置页面的端口速率、或设备命令行界面的speed命令配置)。

支持POE++H3C园区交换机

3.1  H3C S6520X系列以太网交换机

H3C S6520X系列PoE机型S6520X-26MC-UPWR-SIS6520X-26XC-UPWR-SIS6520X-54XC-UPWR-SI支持标准的15.4W PoE30W PoE+60W PoE++,最大可支持99W PoE++

表2 S6520X系列以太网交换机支持PoE++的机型

产品型号

业务口支持情况

S6520X-26XC-UPWR-SI

2410G/5G/2.5G/1000/100 BASE-T自适应以太网端口

1个扩展卡插槽

S6520X-54XC-UPWR-SI

4810G/5G/2.5G/1000/100 BASE-T自适应以太网端口

4QSFP+

1个扩展卡插槽

S6520X-26MC-UPWR-SI

245G/2.5G/1000/100 BASE-T自适应以太网端口

1个扩展卡插槽

 

表3 S6520X系列以太网交换机多速率口PoE最大传输距离

产品型号

传输速率

网线类型

最大传输距离(m

S6520X-26XC-UPWR-SI

S6520X-54XC-UPWR-SI

10Gbps

CAT6 S/FTP及以上

100

CAT6 UTP

55

CAT5E

55

5Gbps

CAT5E及以上

100

2.5Gbps

CAT5E及以上

200

1Gbps

CAT5E及以上

140

100Mbps

CAT5E及以上

200

S6520X-26MC-UPWR-SI

5Gbps

CAT5E及以上

100

2.5Gbps

CAT5E及以上

200

1Gbps

CAT5E及以上

200

100Mbps

CAT5E及以上

200

 

说明

UTP:非屏蔽;STP:屏蔽双绞线;S/FTP:总屏蔽为丝网,线对屏蔽为铝箔。

PSEPD之间实际能够达到的最大传输距离和供电功率与对端设备能力以及所使用的双绞线的质量有关,以上数据仅供参考。

 

3.2  H3C S5130S系列以太网交换机

H3C S5130S系列PoE机型S5130S-10MS-UPWR-EIS5130S-28S-UPWR-EI-Q S5130S-16S-UPWR-EI-QS5130S-28S-UPWR-HI支持标准的15.4W PoE30W PoE+60W PoE++,最大可支持99W PoE++

表4 S5130S系列以太网交换机支持PoE++的机型

产品型号

业务口支持情况

S5130S-10MS-UPWR-EI

82.5G/1000/100BASE-T自适应以太网端口

2SFP+

S5130S-28S-UPWR-EI-Q

241000/100/10 BASE-T自适应以太网端口(前8个支持PoE++供电、后16个支持PoE+供电)

4SFP+

S5130S-16S-UPWR-EI-Q

121000/100/10 BASE-T自适应以太网端口

4SFP+

S5130S-28S-UPWR-HI

241000/100/10 BASE-T自适应以太网端口

4SFP+

 

表5 S5130S系列以太网交换机多速率口PoE最大传输距离

产品型号

传输速率

网线类型

最大传输距离(m

S5130S-10MS-UPWR-EI

2.5Gbps

CAT5E及以上

200

1Gbps

CAT5E及以上

200

100Mbps

CAT5E及以上

250

S5130S-28S-UPWR-EI-Q

1Gbps

CAT5E及以上

120

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

S5130S-16S-UPWR-EI-Q

1Gbps

CAT5E及以上

120

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

S5130S-28S-UPWR-HI

1Gbps

CAT5E及以上

120

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

 

说明

PSEPD之间实际能够达到的最大传输距离与对端设备能力以及所使用的双绞线的质量有关,以上数据仅供参考。

 

3.3  H3C IE4320系列以太网交换机

H3C IE4320系列以太网交换机PoE机型IE4320-12P-UPWRIE4320-10S-UPWRIE4320-28S-HPWR的多速率口支持标准的15.4W PoE30W PoE+60W PoE++

表6 IE4320系列以太网交换机支持PoE++的机型

产品型号

业务口支持情况

IE4320-12P-UPWR

81000/100/10 BASE-T自适应以太网端口

4SFP

IE4320-10S-UPWR

81000/100/10 BASE-T自适应以太网端口

2SFP+

IE4320-28S-HPWR

241000/100/10 BASE-T自适应以太网端口(前8个支持PoE++供电、后16个支持PoE+供电)

4SFP+

 

表7 IE4320系列以太网交换机多速率口PoE最大传输距离

产品型号

传输速率

网线类型

最大传输距离(m

IE4320-12P-UPWR

1Gbps

CAT5E及以上

120

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

200

IE4320-10S-UPWR

1Gbps

CAT5E及以上

120

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

200

IE4320-28S-HPWR

1Gbps

CAT5E及以上

120

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

200

 

说明

PSEPD之间实际能够达到的最大传输距离与对端设备能力以及所使用的双绞线的质量有关,以上数据仅供参考。

 

3.4  H3C S5570S系列以太网交换机

H3C S5570S系列以太网交换机PoE机型S5570S-30MS-UPWR-EI支持标准的15.4W PoE30W PoE+60W PoE++,最大可支持99W PoE++

表8 S5570S系列以太网交换机支持PoE++的机型

产品型号

业务口支持情况

S5570S-30MS-UPWR-EI

242.5G/1000/100 BASE-T自适应以太网端口

6SFP+

 

表9 S5570S系列以太网交换机多速率口PoE最大传输距离

产品型号

传输速率

网线类型

最大传输距离(m

S5570S-30MS-UPWR-EI

2.5Gbps

CAT5E及以上

100

1Gbps

CAT5E及以上

140

100Mbps

CAT5E及以上

200

 

说明

PSEPD之间实际能够达到的最大传输距离与对端设备能力以及所使用的双绞线的质量有关,以上数据仅供参考。

 

支持远距离PoEH3C园区交换机

说明

·     远距离PoE的支持情况与设备的型号有关,请以设备的实际情况为准,本章节仅列举部分型号。

·     对于不支持降速协商的产品,需要强制配置指定速率。

·     下表所列数据均为实验室测试数据,设备实际支持的传输距离、供电功率,受对端设备能力以及传输双绞线质量影响,具体以实际情况为准。

·     供电传输距离过长,可能会导致输出到远端的功率降低,具体以实际情况为准。

 

4.1  H3C S5120V3-LI系列以太网交换机

H3C S5120V3-LI系列以太网交换机PoE机型支持根据PSEPD间的传输距离自适应调整网络带宽,PSEPD之间的传输距离最大可以达到200250

表10 S5120V3-LI系列以太网交换机支持远距离PoE的机型

产品型号

业务口支持情况

S5120V3-28P-PWR-LI

2410/100/1000Base-T自适应以太网端口

4SFP

S5120V3-28S-PWR-LI

2410/100/1000Base-T自适应以太网端口

4SFP+

S5120V3-52P-PWR-LI

4810/100/1000Base-T自适应以太网端口

4SFP

S5120V3-52S-PWR-LI

4810/100/1000Base-T自适应以太网端口

4SFP+

S5120V3-28P-HPWR-LI-Q

2410/100/1000Base-T自适应以太网端口

4SFP

S5120V3-10P-PWR-LI

810/100/1000Base-T自适应以太网端口

2SFP

S5120V3-12TP-HPWR-LI

1010/100/1000Base-T自适应以太网端口

4SFP

S5120V3-28P-HPWR-LI

2810/100/1000Base-T自适应以太网端口

4SFP

S5120V3-28S-HPWR-LI

2410/100/1000Base-T自适应以太网端口

4SFP

4SFP+

 

表11 S5120V3-LI系列以太网交换机多速率口PoE最大传输距离

产品型号

传输速率

网线类型

最大传输距离(m

最大供电功率(W

S5120V3-28P-PWR-LI

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

S5120V3-28S-PWR-LI

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

S5120V3-52P-PWR-LI

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

S5120V3-52S-PWR-LI

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

S5120V3-28P-HPWR-LI-Q

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

S5120V3-10P-PWR-LI

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

1Gbps

CAT5E及以上

180

1Gbps

CAT5E及以上

250

S5120V3-12TP-HPWR-LI

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

S5120V3-28P-HPWR-LI

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

S5120V3-28S-HPWR-LI

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

 

4.2  H3C S1850V2[-X]系列以太网交换机

H3C S1850V2[-X]系列以太网交换机PoE机型支持根据PSEPD间的传输距离自适应调整网络带宽,PSEPD之间的传输距离最大可以达到200250

表12 S1850V2[-X]系列以太网交换机支持远距离PoE的机型

产品型号

业务口支持情况

S1850V2-28X-HPWR

2410/100/1000Base-T自适应以太网端口

4SFP+

S1850V2-52X-PWR

4810/100/1000Base-T自适应以太网端口

4SFP+

S1850V2-10P-PWR

810/100/1000Base-T自适应以太网端口

2100/1000Base-X SFP光口

S1850V2-26P-HPWR

2410/100/1000Base-T自适应以太网端口

2100/1000Base-X SFP光口

S1850V2-28P-HPWR

2410/100/1000Base-T自适应以太网端口

4100/1000Base-X SFP光口

 

表13 S1850V2[-X]系列以太网交换机多速率口PoE最大传输距离

产品型号

传输速率

网线类型

最大传输距离(m

最大供电功率(W

S1850V2-28X-HPWR

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

S1850V2-52X-PWR

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

S1850V2-10P-PWR

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

S1850V2-26P-HPWR

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

S1850V2-28P-HPWR

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

 

4.3  H3C S1850V2-EI系列以太网交换机

H3C S1850V2-EI系列以太网交换机PoE机型支持根据PSEPD间的传输距离自适应调整网络带宽,PSEPD之间的传输距离最大可以达到200250

表14 S1850V2-EI系列以太网交换机支持远距离PoE的机型

产品型号

业务口支持情况

S1850v2-28P-HPWR-EI

2410/100/1000Base-T自适应以太网端口

4SFP+

 

表15 S1850V2-EI系列以太网交换机多速率口PoE最大传输距离

产品型号

传输速率

网线类型

最大传输距离(m

最大供电功率(W

S1850v2-28P-HPWR-EI

1Gbps

CAT5E及以上

120

25.5

100Mbps

CAT5E及以上

180

10Mbps

CAT5E及以上

250

 

协议规范

PoE相关的协议规范有:

·     802.3af-2003 - IEEE Standard for Information Technology - Telecommunications and Information Exchange Between Systems - Local and Metropolitan Area Networks - Specific Requirements - Part 3: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications - Data Terminal Equipment (DTE) Power Via Media Dependent Interface (MDI)

·     802.3at-2009 - IEEE Standard for Information technology-- Local and metropolitan area networks-- Specific requirements-- Part 3: CSMA/CD Access Method and Physical Layer Specifications Amendment 3: Data Terminal Equipment (DTE) Power via the Media Dependent Interface (MDI) Enhancements

·     802.3bt-2018 - IEEE Standard for Ethernet Amendment 2: Physical Layer and Management Parameters for Power over Ethernet over 4 pairs

附录:缩略语

缩略语

英文全称

中文全称

PoE

Power over Ethernet

以太网供电

AP

Access Point

接入点

PD

Powered Device

受电设备

PSE

Power Sourcing Equipment

供电设备

PI

Power Interface

电源接口

LLDP

Link Layer Discovery Protocol

链路层发现协议

 

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