cisco-poe

简介随着思科IP电话的出现思科创造了一种新的以太网供电PoE机制让CiscoCatalyst多服务交换器可以通过现有铜缆为IP电话提供电能对于通过10/100BASE-T以太网为IP电话提供48伏V电力的需求源自于人们对于支持传统电话的基本功能的要求关键的要求之一是消除连接到IP电话的本地电缆从思科于2000年3月推出馈线供电技术以来思科已经售出了超过1600万个基于CiscoCatalyst35004500和6500系列以太网交换机的馈线供电端口由于IP电话解决方案的迅速普及IEE802.3af以太网供电委员会思科是其中的重要成员领导了为以太网供电制定标准的工作于2003年6月12日获得通过的IEEE802.3af-2003带有冲突检测的载波侦听多路存取CSMA/CD接入方法和物理层规范修正数据终端设备DTE介质供电标准规定了如何向10BASE-T100BASE-T或者1000BASE-T附加设备供电此前思科宣布CiscoCatalyst多服务交换机可以提供兼容IEEE802.3af-2003的10/100/1000BASE-T支持这样思科可以提供基于标准的以太网供电功能并且向后兼容现有的思科预标准以太网供电交换机这项声明凸现了思科对于为部署了思科以太网供电解决方案的企业提供基于标准的解决方案和投资保护的承诺尽管以太网供电的最初目的是为思科IP电话供电但是其他支持以太网供电设备的出现进一步促进了这项技术的发展提升了它的价值其中包括将以太网供电支持扩展到思科802.11无线接入点这些进展需要提供更高的功率因为以太网供电被用于支持一些更加复杂的应用以太网供电思科馈线供电和IEEE802.3af白皮书图1以太网供电设备的功率需求设备需要的功率(Watts)笔记本电脑IP安全摄像机无线接入点磁卡读卡器IP电话手持式计算机打印服务器最高40瓦表示所需功率的范围以太网供电以太网供电思科馈线供电和IEEE802.3af很多供应商都迅速地意识到了以太网供电的广泛用途尽管以太网供电最初是为IP电话供电而设计的但是它现在被越来越多地用于其他一些应用例如视频监控摄像机数字标牌电子证件扫描器甚至电吉他1例如磁卡读卡器和磁门锁就可以采用以太网供电它可以通过将IP监控与用户的最后地点联系到一起跟踪人员踪迹从而确保安全IEEE802.3af标准支持的以太网供电技术最多可以在每个端口上为不同的设备提供15.4瓦的功率如图1所示IEEE802.3af标准还定义了功率类别的概念一个预留类别可以在将来用于支持向PD提供更高的功率例如该类别可以用于满足一台笔记本电脑的供电需求――它所需要的功率通常远高于目前的IEEE802.3af所能提供的15.4瓦随着越来越多的企业希望利用新的应用来提高他们的运营效率CiscoCatalyst模块化交换机系列对于10/100/1000以太网供电的支持和所有CiscoCatalyst交换机产品对于10/100的支持显得尤为重要10/100/1000BASE-T接口对于IEEE802.3af的支持让企业可以灵活地部署适应未来需要的基础设施这种基础设施不仅可以通过支持能够发挥1Gbps以太网优势的下一代PC而提高现有应用的效率还可以为基于以太网供电的下一代应用提供一个平台另外以太网供电和千兆位以太网桌面连接的结合为旨在有效使用七年时间的网络系统提供了全面的投资保护本文介绍了思科馈线供电ILP和IEEE802.3af在通过以太网供电方面的差异以及功率管理方面的注意事项1GibsonMagic以太网供电IEEE802.3af-2003以太网供电标准定义了描述充当电源供电设备PSE到受电设备PD的端口的术语检测受电设备的方法以及两种为所发现的受电设备提供以太网供电的方法IEEE802.3af电力可以通过一个支持以太网供电的以太网端口被称为终端PSE提供或者由一个中程PSE提供它可在已经使用了一个不支持以太网供电的以太网交换机的情况下提供以太网供电功能IEEE802.3af标准规定电力可以由一个终端PSE利用某个以太网端口的有效数据线路或者备用线路提供给受电设备一个终端PSE例如一个支持以太网供电的以太网交换机可以采用任何一种方式如果使用中程PSE那么它只能在备用铜缆对上供电而不能在1000BASE-T连接上提供以太网供电功能应当指出的是即使某个设备支持这两种供电的方式它只能使用一种方式为某个受电设备供电图2思科IP电话7970G以太网供电思科馈线供电和IEEE802.3af第一种方式――即CiscoCatalyst以太网交换机所支持的方式――是利用数据对1/2和3/6供电这有时也被称为幻象电力第二种供电方式是利用10/100BASE-T中未被使用的线路对4/5和7/8供电即所谓的中程供电方式思科馈线供电和IEEE802.3af思科自2000年3月推出思科馈线供电技术以来已经售出了超过1600万个基于CiscoCatalyst35004500和6500系列以太网交换机的馈线供电端口这种创新的功能迅速地得到了业界的认可IEEE开始制定以太网供电标准以便实现多厂商的互操作性从支持思科预标准的以太网供电的IP电话面世以来人们开发出了很多支持以太网供电的受电设备例如彩屏IP电话摄像机等随着IEEE802.3af的正式批准与其他的思科创新一样思科将会同时支持IEEE802.3af和预标准以太网供电思科还利用思科发现协议将预标准功率管理功能拓展到了思科IEEE802.3af兼容设备以便进一步优化PSE功率管理功能要通过以太网供电技术为受电设备供电需要解决很多问题这些问题大致可以分为以下几类电话检测电力供应功率管理线缆和带宽管理可以看出尽管电力供应是IP电话支持的重要组成部分但是必须考虑到系统的总体性能必须要记住的是IEEE802.3af并没有规定如何实现话音VLANQoS或带宽管理等功能而只是规定了在线路上供电的方式电话检测以太网供电的使用需要检测设备类型以防止为非受电设备供电为了防止发生意外事件和减轻网络管理负担思科和IEEE设计了让交换机可以确定某个端口连接的设备是否支持供电的方法但是思科预标准以太网供电部署和IEEE802.3af所使用的电话检测方式有所不同因为思科预标准以太网供电部署使用的是交流受电设备检测而IEEE802.3af使用的是直流受电设备检测直流检测与交流检测的区别在于交流检测需要发送一个低频交流信号并且预期会在接收对上收到相同的图3基于终端PSE的以太网供电方式以太网供电思科馈线供电和IEEE802.3af信号而直流检测则会在施加一个直流电流通过测量终端负载判断是否存在受电设备需要指出的是思科IEEE802.3af兼容设备可以支持预标准和IEEE802.3af检测机制利用一个支持思科馈线供电的交换机或者电源设备PSE交换机端口将会在有效的或者闲置的以太网端口上发送发现信号检测是否存在受电设备需要记住的是受电设备这时不会获得电力供应因而无法建立连接因此当某个受电设备插入到端口中时必须连续地发送发现信号在一个思科预标准受电设备中一个位于受电设备的接收和发送对之间的低通滤波器让低频发现信号可以返回到PSE这个低频滤波器的作用在于它一方面让电话发现信号可以返回到PSE一方面又可以防止10/100或者1000Mbps帧在接收和发送对之间传输一旦PSE检测到端口连接了一个受电设备思科PSE就会为该端口供电相比之下IEEE802.3af-2003标准采用了一种不同的受电设备检测技术它会通过直流检测确定端口是否连接了受电设备和设备属于哪种功率类别一个IEEE802.3af-2003PSE可以通过在发送和接收端之间施加一个直流电压并测量接收到的电流以安培为单位或者电压以伏为单位做到这一点如果在PSE的两对之间测得25K欧姆的阻抗即可认为该设备是一个有效的受电设备如果PSE没有检测到有效的25K欧姆电阻就不会为该端口供电一旦发现受电设备IEEE802.3afPSE可以通过向端口施加一个直流电压或者电流对受电设备进行分类如果受电设备支持可选的功率分类功能它就会向线路添加一个负载从而通过直流电压的减小向PSE说明该设备所需要的类别PSE随后会利用受电设备的信号所返回的伏安VA曲线确定该受电设备的类别如果受电设备不支持分类将会被分配缺省类别――类别0一旦PSE检测到受电设备的IEEE802.3af类别PSE就可以通过用总功率减去该受电设备的类别最大值管理功率分配如果该最大值超过了可用功率就无法为该端口供电如果该最大值不超过可用功率就可以为该端口供电管理功率的具体方法由不同的供应商决定图4思科受电设备检测对方是一个PDCatalyst馈线供电端口Catalyst供电线路卡端口PDPOE设备FLP快速链路脉冲思科IP电话网络广播端口低通滤波器以太网供电思科馈线供电和IEEE802.3af一个思科IEEE+CDP受电设备――例如思科IP电话7970G――将采用低电压模式6.3瓦它将发送一个思科发现协议消息和馈线供电ILP类型长度值TLV向PSE说明设备所需要的实际功率如果该功率低于缺省的15.4瓦PSE将会以可用功率答复该请求并且修改PSE的总功率如果提出请求的受电设备超出了线路卡或者交换机的总功率端口将会中断供电或者端口将保持在低功率模式下7瓦采用这种管理方式的目的是为已有的CiscoCatalyst预标准以太网供电线路卡和交换机提供向后兼容性和投资保护思科IP电话具有很高的功率效率最多只需要6.3瓦功率处于预标准以太网供电部署的范围之内但是新出现的高功率受电设备――例如无线接入点和配有彩色LCD显示屏的IP电话――需要超出预标准部署的额外功率通过在低功率模式下使用思科受电设备思科高功率受电设备在预标准线路卡上仍然可以使用不过功能会受到一定的限制2另外当思科受电设备明确地向PSE通报它的实际功率需求时PSE可以准确地制定功率分配计划即只为受电设备分配它们实际需要的功率这种管理智能可以提高功率分配效率因为受电设备不会占用无用的功率例如如果某个IEEE802.3af三类受电设备需要9瓦PSE必须为其分配全部的15.4瓦功率――即使该设备只需要使用9瓦这样每个受电设备就要浪费6.4瓦如果存在多个9瓦设备浪费的功率可能会导致其他低功率受电设备无法获得电力通过思科发现协议明确说明实际需要的功率浪费的功率会被返还到PSE的总功率中PSE将会定期检查受电设备是否仍然存在和是否需要供电以及检查其他一些工作条件例如发送和接收对之间是否存在短路现象思科为检测这些条件提供了两种方式第一种是对预标准发现协议的扩展即定期发送发现信号如果收到的发现信号的幅值与发送信号相同PSE将会停止供电因为存在短路如果PSE收到了被低通滤波器削弱的发现信号PSE将继续为受电设备供电思科所支持的第二种方式是EEEE802.3af-2003机制即监控受电设备所获取的功率如果在一段时间内超过了特定值即停止为该端口供电功率分类IEEE802.3af-2003将设备分为五5个功率类别应当指出的是PSE供应商并不一定要部署功率分类功能因为这些分类功能是可选的在部署以太网供电解决方案时一个重要的考虑因素是如何管理解决方案需要使用的功率和资源例如功耗冷却等如果某个供应商选择不采用功率分类那么IEEE802.3af中的缺省功率类别会为每个受电设备提供15.4瓦这可能需要网络或者设施管理人员比采用智能功率管理的思科以太网供电解决方案投入更多的功率和冷却资源还应当记住的是即使某个受电设备可能支持IEEE802.3af-2003功率分类PSE可能不支持那么15.4瓦将是两者的最小公分母另外即使PSE和受电设备都支持功率分类由于分类范围相当宽泛所以仍然有可能导致功率分配的浪费请参阅表1中列出的IEEE802.3af-2003功率类别详细信息2Cisco7970G是无彩屏电话AP1200单一受电图5CiscoAironet1200接入点以太网供电思科馈线供电和IEEE802.3af表1IEEE80