Что такое PoE и для чего он нужен?

Автор: Владимир Ефимцев

Содержание

• Введение
• PoE (Power over Ethernet)
  • Терминология и стандарты
  • Период детекции
  • Период классификации
  • Период работы
  • Passive PoE
  • Бюджет PoE и другие характеристики
• Реализация PoE на коммутаторах SNR
  • Обзор модельного ряда
  • Настройка и диагностика
• Заключение

Введение

В современных локальных и enterprise-сетях помимо стандартных SOHO-роутеров, компьютеров и ноутбуков используется огромное количество и других устройств: IP-телефоны, камеры и точки доступа также становятся уже обыденным и обязательным атрибутом практически любой сети.

Возникает вопрос: каким образом можно запитать все эти устройства? Ведь вариантов может быть масса, и везде будут свои нюансы по стоимости, по способам реализации и т.д.

Не будем ходить вокруг да около: самый популярный и рациональный на сегодняшний день вариант - технология PoE (Power over Ethernet). Благодаря данной технологии не нужно ломать голову, каким образом организовать питание для устройства, и чтобы при этом устройство еще могло передавать данные и корректно функционировать.

В этой небольшой статье мы рассмотрим принципы работы данной технологии, различные стандарты и нюансы, а также реализацию и применение PoE на коммутаторах SNR. Но обо всем по-порядку.

PoE (Power over Ethernet)

Терминология и стандарты

Power over Ethernet или PoE (дословно: энергия через Ethernet) - это технология, позволяющая передавать удаленному устройству электрическую энергию вместе с данными через стандартную витую пару в сети Ethernet.

Устройства, которые подают питание (питающие устройства), называются PSE (Power Sourcing Equipment). Это могут быть инжекторы питания, маршрутизаторы, коммутаторы.

Устройства, которые подключаются по PoE (принимают питание), называются PD (Powered Device). В основном, это IP-камеры и точки доступа AP (Access Points). Но также это могут быть и IP-телефоны, СКУДы, датчики и многие другие устройства, к которым нежелательно или невозможно проводить отдельный электрический кабель.

Еще немного терминологии.

Endspan (конечные источники питания) - коммутаторы, маршрутизаторы с поддержкой PoE. При подключении к такому коммутатору сетевого устройства, оно получит питание автоматически (если, конечно, тоже поддерживает PoE).

Midspan (промежуточные источники питания) - адаптеры (инжекторы) PoE и блоки питания PoE. Эти устройства используются, когда нужно организовать PoE на отдельных линиях сети. Они позволяют подключать PoE-потребителей к обычным коммутаторам (без поддержки PoE).

Сплиттеры - устройства, предназначенные для подключения к сети с PoE обычных сетевых устройств. Они разделяют (англ. «split» — разделять) поступающее по одному кабелю питание и данные, выводя их на два отдельных разъема: RJ-45 и разъем питания.

Принцип подключения различных устройств по PoE везде примерно один и тот же, главное уметь разбираться в инструкции и знать стандарты PoE.

На сегодняшний день существует три основных стандарта PoE (или как их еще называют - активный или Active PoE):

• IEEE 802.3af-2003
• IEEE 802.3at-2009 (или PoE+)
• IEEE 802.3bt-2018. (или PoE++).

(существует также пассивный или Passive PoE, который, по сути, не определен никаким стандартом).

IEEE 802.3af-2003 имеет также название Type 1, а IEEE 802.3at-2009 - Type 2. IEEE 802.3bt-2018 же подразделяется на два типа: Type 3 (4PPoE) и Type 4.

Основное отличие всех стандартов друг от друга - размер мощности PSE, предоставляемый для PD.

Какие-то устройства потребляют совсем немного энергии, а какие-то более требовательные, и им необходимо больше мощности для запуска и работы.

Более подробно сами стандарты и отличия мы рассмотрим чуть позже, а пока начнем разбираться в том, как же именно работает PoE.

Условно принцип работы PoE можно разделить на несколько этапов (периодов):

• Период детекции (Detection Phase).
• Период классификации (Classification Phase).
• Период работы (Operation или Power ON).

Период детекции

Изначально на линии, подключенной в PSE, присутствует стандартное небольшое напряжение 2,7 В. Так PSE проверяет, подключено ли к нему какое-то устройство.

Затем, при подключении к линии устройства, напряжение с 2,7 В поднимается до 10,1 В.

После этого напряжение падает до 0.

Существует множество различных алгоритмов, которые PSE используют для обнаружения PD. Независимо от того, какой метод используется, PD должен иметь сопротивление 25 кОм при подаче напряжения от 2,7 до 10,1 В. То есть, в PD должен находиться специальный резистор на 25 кОм (если быть точнее, резистор может быть с сопротивлением от 19 до 26,5 кОм, а также должен присутствовать параллельно подключенный конденсатор емкостью от 0 до 150 нФ, но в схемотехнику мы углубляться не будем, поэтому просто за критерий определения подключенного PD, как и описано во многих источниках, мы будем брать резистор с сопротивлением 25 кОм).

Если PSE в предыдущем шаге не обнаружила данный резистор у подключенного устройства (не видит нужного сопротивления на линии), значит там подключено не PD, а обычное устройство без поддержки PoE, поэтому PSE не будет больше подавать напряжение на это устройство. Но если вышеупомянутый резистор все-таки будет обнаружен, то уже через короткое время напряжение в линию возвращается и начинается следующий этап - классификация.

Период детекции суммарно занимает не более 500 мс (0,5 сек).

Период классификации

Период классификации - это классификация мощности или определение класса энергопотребления. Выполняется путем введения в кабель питающим устройством напряжения от 15,5 до 20,5 В и измерения тока в линии. То есть, когда PSE определила, что к нему подключено не простое устройство, а именно с поддержкой PoE, оно возвращает напряжение на линию в размере от 15,5 до 20,5 В (точное напряжение определяется со стороны PSE), в результате на PD с учетом различных потерь приходит примерное напряжение от 14,5 до 20,5 В. Данное напряжение держится в течение некоторого времени. Затем напряжение немного падает, а затем уже будет плавно переходить в рабочий режим. Это и есть период классификации.

В течение данного периода, PSE определяет PD какого класса подключена к нему. Делается это для того, чтобы определять диапазон мощностей, потребляемых PD устройством, чтобы затем управлять этой мощностью.

На самом деле, классификация проходит чуть сложнее и не всегда за один такт. В зависимости от типов устройств, им могут назначаться разные классы для нормальной их работы, и делается это в разное количество шагов.

Рассмотрим немного подробнее этот момент.

Во время классификации мощности PD и PSE выполняют так называемое “аналоговое рукопожатие”, в ходе которого PD запрашивает класс мощности, а PSE, если может удовлетворить данный запрос, отвечает PD, либо предоставляет какие-то другие параметры для работы.

Классификация состоит из серии событий (class events), во время которых PSE подает уровень напряжения (импульс), на который PD реагирует определенным заранее каким-то потреблением тока.

Когда PSE подает напряжение в диапазоне от 14,5 до 20,5 В, в это время PSE проверяет текущий потребляемый ток на PD, и исходя из этого, определяет запрашиваемый класс для PD.

Это и называется событием класса (class event).

Таблица 1

Токи классификации PoE

Класс	Максимальная мощность, потребляемая запитываемым устройством (PD), Вт	Токи классификации по стандартам IEEE 802.3af/at, измеряемые источником питания (PSE), мА	Потребление тока на PD, мА
0	0,44 - 12,95	0-5	1-4
1	0,44 - 3,84	8-13	9-12
2	3,84 - 6,49	16-21	17-20
3	6,49 - 12,95	25-31	26-30
4	12,95 - 25,5	35-45	36-44

После class event следует событие маркировки (mark event), в этот момент напряжение, подаваемое PSE, уменьшается до диапазона от 7 В до 10 В. Mark event позволяет PD распознать, что предыдущее событие класса завершилось. Связь между типом PSE и количеством class events, которые могут быть проведены, указана в таблице 2:

Таблица 2

Зависимость количества событий class event от типа PSE

Тип PSE	Максимальное количество событий класса	Наивысший класс, который может быть назначен
1	1	3
2	2	4
3	4	6
4	5	8

К примеру, во время классификации PD устройство типа 2 (Type 2) потребляет ток 40 мА (это класс 4), чтобы обозначить PSE, что оно запрашивает 4 класс питания, и что оно является PD типа 2. PSE типа 1 увидит этот запрос только для класса 3, и начнет сразу питать PD. Type 2 PSE обнаружит более высокий ток, и снизит напряжение до mark event, чтобы затем создать новый импульс, и процесс повторяется (см. рис. 1).

Рис. 1. Пример классификации с двумя импульсами

Два импульса дают понять PD, что со стороны PSE будет обеспечен класс 4. Однако PD не всегда может получить запрашиваемый класс (это мы рассмотрим чуть ниже), поэтому оно должна быть готово работать в другом классе PoE, например, в классе 3.

Если, к примеру, PD типа 3 будет запрашивать какой-то класс, то будет происходить до 4 импульсов (по 4 class event и mark event), а если PD типа 4, то будет происходить 5 импульсов (по 5 class event и mark event соответственно) (см. рис. 2). Подробно мы в это углубляться не будем, при желании это можно найти в сети Интернет, скриншоты здесь вставлены просто для наглядности.

Рис. 2. Пример классификации с пятью импульсами

Каждому питаемому устройству, в зависимости от заявленной потребляемой мощности, будет присвоен определенный класс.

Таблица 3

Классы потребления мощности питаемых устройств

Класс	Тип PoE	Стандарт	Максимальная мощность отдаваемая на выходе от PSE, Вт	Мощность запрашиваемая на PD в зависимости от класса, Вт	Кол-во пар, шт.
0	1	802.3af/802.3at	15,4	0,44 - 12,95	2
1	1	802.3af/802.3at	4,0	0,44 - 3,84	2
2	1	802.3af/802.3at	7,0	3,84 - 6,49	2
3	1	802.3af/802.3at	15,4	6,49 - 12,95	2
4	2	802.3at	30,0	12,95 - 25,5	2
5	3	802.3bt	45,0	до 40	2 пары - класс 0-4; 4 пары - класс 5-6
6	3	802.3bt	60,0	до 51
7	4	802.3bt	75,0	до 62	4
8	4	802.3bt	90,0	до 71,3	4

Многие Ethernet-коммутаторы с поддержкой PoE не предназначены для обеспечения полной мощности на каждом PoE порту. Стандарт PoE допускает понижение мощности (Power Demotion), когда PSE по-прежнему питает PD, но с меньшей мощностью, чем запрошено PD. Во время понижения мощности PSE присваивает PD более низкий тип PoE, чем запрошенный. PD, пониженный до более низкого типа, автоматически присваивается самый высокий класс мощности в этом типе.

Рассмотрим два примера, когда это может произойти:

1. PD запрашивает класс питания 8, а PSE поддерживает максимальный класс - 6. В этой ситуации PSE понизит тип PD до 3, а класс выдаст ему 6.
2. PD запрашивает класс питания 8, а PSE поддерживает максимальный класс - 5. PSE может только понижать PD только по типу, а назначен должен быть самый высокий класс мощности в этом типе, поэтому PD не может быть предоставлено питание 5-го класса. Вместо этого PSE должен предоставить питание PD типа 2, то есть класс 4.

Период работы

После того, как определен класс PD и требуемая ему мощность, PSE выдает на линию постоянное максимальное рабочее напряжение - 48 В (почему именно 48 - рассмотрим чуть ниже), причем не сразу, а плавно нарастает в течение короткого промежутка времени (фронт нарастания не быстрее 400 мс).

Очевидно, что нет смысла постоянно подавать питание на порт: вдруг мы выключили устройство, или отключили его насовсем от коммутатора, или подключаем какое-то новое устройство. Поэтому, постоянно происходит замер тока на порту: если питаемое устройство в течение 400 мс будет потреблять ток меньше 5 мА, то питающее устройство снимает питание с кабеля. Поэтому мы можем безопасно подключать новое устройство, отрезать кабель и т.д.

Существуют различные варианты подачи питания через кабель: в зависимости от реализации и стандарта питание и данные могут передаваться по разным жилам.

Как известно, медные UTP-кабели для передачи данных бывают 4-жильные (двухпарные) для передачи данных на скорости до 100 мбит/с и 8-жильные (четырехпарные) для передачи данных на скорости до 1000 мбит/с.

Также существуют различные категории исполнения медного кабеля. На сегодняшний день самая популярная категория UTP - Cat5e.

Категория кабеля Cat5e позволяет проводить через себя максимально 80 В. Разъем, который используется на данном кабеле (RJ-45), максимально может пропускать до 250 В и 1,5 A, однако, разумеется, на практике такого нет, потому что люди постоянно работают с медными кабелями и такое напряжение и ток были бы небезопасными. Поэтому существует так называемый стандарт “Self”, который ограничивает напряжение до 60 В.

Напряжение для PoE выбрано по максимальной границе, ближайшее к нему стандартное напряжение - 48 В. При этом стандарт допускает использование напряжения от 44 до 57 В.

Таблица 4

Напряжение и максимальный ток

Тип PoE	IEEE 802.3af PoE (тип 1)	IEEE 802.3at / PoE+ (тип 2)	IEEE 802.3bt / PoE++ (тип 3)	IEEE 802.3bt / PoE++ (тип 4)
Выходное напряжение PSE, В	44 - 57	50 - 57	50 - 57	52 - 57
Напряжение PD, В	37 - 57	42,5 - 57	42,5 - 57	41,1 - 57
Максимальный ток, мА	350	600	600	960

Технология PoE использует два метода передачи данных по витой паре, называемые метод (или режим, или тип) «А» и метод «В» (метод A и B для 802.3af/at, или же Type 3 и Type 4 для 802.3bt соответственно).

По методу «А» питание передается по тем же жилам, что и данные (пара 1-2 и пара 3-6).

По методу «В» питание передается по другим отдельным жилам: пара 4-5 и 7-8. В сетях 10Base-T и 100Base-TX (10 Мбит/с и 100 Мбит/с соответственно) данные жилы не задействованы, что позволяет использовать для них недорогой четырехжильный кабель. Очевидно, метод «В» с такими кабелями работать не будет.

В сети Интернет можно найти множество различных таблиц с распиновкой при подключении по различным методам.

Вот пример такой наглядной таблицы:

Рис. 3. Пример распиновки коннектора при использовании PoE

Это, что касается стандарта 802.3af. В стандарте же 802.3at используется только метод (тип) B.

Passive PoE

Cуществует другой нестандартизированный вариант реализации PoE - Passive PoE.

В Passive PoE передача питания по кабелю осуществляется парой отдельных устройств: подключенный к питанию инжектор подает напряжение на свободные пары, а сплиттер снимает его и выводит на отдельный разъем (розетку), к которому уже подключается обычное сетевое оборудование.

Инжектор Passive PoE подает питание в кабель сразу после включения (то есть ничего не опрашивает, ничего не согласовывает, в отличии от Active PoE), и, если с другой стороны кабеля подключить не сплиттер Passive PoE, а непосредственно сетевое устройство, оно может выйти из строя сразу или через некоторое время.

Кроме того, поскольку Passive PoE может передавать питание только по свободным парам (как метод В в РоЕ и РоЕ+), в сетях 1000Base-T его использовать нельзя.

Бюджет PoE и другие характеристики

Бюджет PoE

При подключении нескольких потребителей необходимо рассчитывать бюджет PoE.

Бюджет PoE - это, грубо говоря, сколько мощности в сумме может предоставить PSE подключенным потребителям. Например, если к коммутатору с PoE-бюджетом менее 60 Вт, подключить 5 PD, максимальная потребляемая мощность каждого из которых 15 Вт, то одно из устройств либо не заработает сразу же, либо перестанет работать позднее.

Поэтому нужно уметь грамотно рассчитать заранее PoE-бюджет.

При расчете бюджета PoE нужно учитывать общую мощность всех потребителей PoE на линии. Подсчет необходимо производить по пиковой нагрузке, с учетом все работающих модулей оборудования.

В Passive PoE каждый выходной порт резервирует максимальное потребление. А вот в Active PoE, как мы уже обсуждали, имеет классы энергопотребления, и перед подключением производится согласование. Из-за этого порт может зарезервировать меньше мощности: ровно столько, сколько понадобится.

Т.е. Active PoE позволяет использовать оборудование эффективнее.

И также у Passive PoE есть еще один недостаток - длина кабеля для подключаемых устройств.

Требования к кабелю

Для подключения питания через PoE рекомендуется использовать витую пару не ниже категории cat.5e.

Проводники должны быть медными, а не омедненными, толщиной не менее 0,51 мм (24 AWG). Сопротивление в проводниках не должно превышать 9,38Ом/100 м.

Обычно на практике рекомендуют не использовать кабели длиной более 75 м., хотя стандарты 802.3af и 802.3at говорят о поддержке 100 м. (т.е. максимально допустимая длина медного кабеля). В случае с Passive PoE практические рекомендации носят еще более пессимистичный характер - реальная длина кабеля для нормальной работы не должна превышать 30-60 м.

Расчет линии надо проводить с учетом:

• какое напряжение нужно питаемому устройству (в том числе при пиковой нагрузке),
• какое напряжение выдает источник,
• какое сопротивление витой пары и, соответственно, какие будут потери напряжения на линии.

Extended PoE

Также в сети есть упоминания некоторых производителей о такой технологии как Extended PoE (или Long Range PoE). Судя по описанию, данная технология позволяет обойти ограничение Ethernet в 100 метров и питать устройства на расстоянии до 250 метров на скорости 10 мбит/с без подключения промежуточных устройств (например, коммутаторов). Однако, во-первых, ограничение по скорости - это уже минус. Во-вторых, данная технология весьма специфична, нет никакой гарантии, что на длине линии, которая превышает максимально допустимое ограничение по стандарту, данные и питание будут передаваться корректно. В-третьих, данный режим не подходит для точек доступа (разве что для датчиков или видеонаблюдения). Вероятно, такие схемы лучше использовать, когда действительно есть острая потребность и необходимо как-то запитать устройство, а установить промежуточный коммутатор нет возможности.

Более того, вполне возможно, что это просто такой маркетинговый ход. Если у вас есть действительно качественная линия связи, то можно точно так же вручную установить скорость в 10 мбит/с, и у вас все будет работать (скорее всего, ведь на коммутаторах SNR нет поддержки такого режима, поэтому на практике такой метод не проверялся).

Реализация PoE на коммутаторах SNR

Обзор модельного ряда

Стоит сразу оговориться, что на коммутаторах SNR нет поддержки Passive PoE. Поэтому далее речь пойдет только об Active PoE: есть поддержка только стандартов IEEE 802.3af и 802.3at. А вот PoE++ (802.3bt) на данный момент отсутствует.

Из актуальных моделей, поддержка PoE есть на следующих моделях коммутаторов SNR:

• SNR-S1904GP-2S
• SNR-S1908GP-2S
• SNR-S2200G-8T-POE
• SNR-S215Gi-8T-POE
• SNR-S225Gi-8T-POE
• SNR-S2982G-24T-POE
• SNR-S2982G-24T-POE-E
• SNR-S2985G-8T-POE
• SNR-S2989G-8TX-POE
• SNR-S2989G-24TX-POE
• SNR-S2989G-48TX-POE
• SNR-S2995G-24TX-POE
• SNR-S2995G-48TX-POE
• SNR-S5210G-24TX-POE
• SNR-S5210G-24TX-POE-R
• SNR-S5310G-48TX-POE

Как видите, выбор достаточно большой: здесь присутствуют самые разные модели, которые отличаются как по функционалу, так и по области применения. В основном, это, конечно, коммутаторы уровня доступа, но есть и модели, которые подойдут для небольшой агрегации. Сейчас рассмотрим все подробно.

SNR-S1904GP-2S и SNR-S1908GP-2S

Рис. 4. SNR-S1908GP-2S

Серия SNR-S1900 - неуправляемые Ethernet-коммутаторы, предназначенные для организации небольших сетей и их расширения. Наличие интерфейсов SFP позволяет подключать удаленные объекты, а металлический корпус защищает от прямого физического воздействия. Коммутаторы этой серии отлично подходят для реализации экономичных решений предоставления услуг связи в малоэтажных зданиях.

Даже в данной неуправляемой серии есть модели с PoE. Рассмотрим их характеристики.

Таблица 5

Обзор характеристик SNR-S1904GP-2S и SNR-S1908GP-2S

Характеристики	SNR-S1904GP-2S	SNR-S1908GP-2S
Интерфейсы	4x 10/100/1000 Base-T, 2x 1000 Base-X SFP	8x 10/100/1000 Base-T, 2x 1000 Base-X SFP
Матрица коммутации	12 Gbps	20 Gbps
Таблица MAC	1K	1K
Пакетный буфер	0,125 Мб	0,25 Мб
Система охлаждения	Пассивная	Пассивная
PoE-бюджет	65 Вт	120 Вт

SNR-S2200G-8T-POE и SNR-S215Gi-8T-POE

 

Рис. 5. SNR-S2200G-8T-POE и SNR-S215Gi-8T-POE

 

Переходим к управляемым коммутаторам.

Данные модели объединяем в одну группу, потому что обе модели - Web-smart коммутаторы, т.е. управление осуществляется только через веб-интерфейс.

Зачастую, функционал полностью управляемых коммутаторов является избыточным, и требуется простое, недорогое оборудование с простым и понятным WEB-интерфейсом, с помощью которого можно распределить несколько VLAN по портам, а также увидеть статус Ethernet-портов и PoE.

Рассмотрим сравнение основных характеристик в таблице ниже:

Таблица 6

Обзор характеристик SNR-S2200G-8T-POE и SNR-S215Gi-8T-POE

Характеристики	SNR-S2200G-8T-POE	SNR-S215Gi-T-POE
Интерфейсы	8x 10/100/1000 Base-T, 2x 100/1000 Base-X SFP	8x 10/100/1000 Base-T, 2x 100/1000 Base-X SFP
Матрица коммутации	20 Gbps	20 Gbps
Скорость пересылки пакетов	14,9 Mpps	14,9 Mpps
Таблица MAC	8K	8K
Пакетный буфер	0,5 Мб	0,5 Мб
Система охлаждения	Пассивная	Пассивная
PoE-бюджет	100 Вт	180 Вт

SNR-S215Gi-8T-POE является промышленным PoE-коммутатором с двумя входами DC 50~57V, расширенным диапазоном рабочих температур (-40~85 ℃) и степенью защиты IP40. Бюджет PoE составляет 180 Ватт. Как видно из характеристик, коммутатор предназначен для outdoor-применения и имеет возможность крепления на DIN-рейку.

SNR-S2200G-8T-POE - это стандартный 8-портовый PoE-коммутатор с пассивным охлаждением и PoE-бюджетом 100 Ватт. При необходимости его можно установить в стандартную 19" стойку. Набор креплений идет в комплекте с коммутатором.

Отметим, что обе модели имеют консольный порт, предназначенный для восстановления ПО в режиме загрузчика, что является редкостью для Web Smart коммутаторов.

Оба коммутатора используют единую версию ПО и функционал.

Данные модели подойдут для небольших сетей, где используется малое количество простых устройств, и где нет необходимости применять какие-то сложные настройки и политики безопасности.

SNR-S225Gi-8T-POE

Рис. 6. SNR-S225Gi-8T-POE

Данная модель по характеристикам и области применения очень похожа на предыдущую модель SNR-S215Gi-8T-POE (даже по внешнему виду), однако данная модель не Web-smart - у нее есть полноценный CLI.

Рассмотрим основные характеристики:

Таблица 7

Обзор характеристик SNR-S225Gi-8T-POE

Характеристики	SNR-S225Gi-T-POE
Интерфейсы	8x 10/100/1000 Base-T, 2x 100/1000 Base-X SFP
Матрица коммутации	20 Gbps
Скорость пересылки пакетов	14,9 Mpps
Таблица MAC	8K
Пакетный буфер	0,5 Мб
Кол-во IGMP групп	512
ACL	1408
Система охлаждения	Пассивная
PoE-бюджет	180 Вт

Данные коммутаторы предназначены для использования в интеллектуальных сетях со сложными условиями эксплуатации.

SNR-S2982G-24T-POE(-E) и SNR-S2985G-8T-POE

Рис. 7. SNR-S2982G-24T-POE-E

Переходим к “полноценным” управляемым коммутаторам доступа. Обе серии S2982G и S2985G построены на одном чипсете, единственное, что серия S2985G является чуть более производительной. При этом поддержка PoE есть только на 8-портовой модели. Рассмотрим сравнительные характеристики.

Таблица 8

Обзор характеристик SNR-S2982G-24T-POE(-E) и SNR-S2985G-8T-POE

Характеристики	SNR-S2982G-24T-POE	SNR-S2982G-24T-POE-E	SNR-S2985G-8T-POE
Интерфейсы	24x 10/100/1000 Base-T, 4x 100/1000 Base-X SFP	24x 10/100/1000 Base-T, 4x 100/1000 Base-X SFP	8x 10/100/1000 Base-T, 2x 100/1000 Base-X SFP
Матрица коммутации	56 Gbps	56 Gbps	20 Gbps
Скорость пересылки пакетов	41,7 Mpps	41,7 Mpps	14,9 Mpps
Таблица MAC	8K	8K	8K
Пакетный буфер	0,5 Мб	0,5 Мб	0,5 Мб
Кол-во IGMP групп	512	512	512
ACL	1408	1408	1408
Система охлаждения	Активная	Активная	Пассивная
PoE-бюджет	185 Вт	370 Вт	124 Вт

Серии S2982G и S2985G - являются самыми популярными сериями управляемых коммутаторов доступа. Хоть мы и говорили выше, что серия S2985G - является более производительной, но как видно из таблицы, характеристики конкретно модели SNR-S2985G-8T-POE чуть похуже, чем у 24-портовых коммутаторов серии S2982G, поэтому данная модель более бюджетная.

Можно также заметить, что модели SNR-S2982G-24T-POE и SNR-S2982G-24T-POE-E очень похожи даже в названии, отличаются только наличием буквы E в модели SNR-S2982G-24T-POE-E. В данном контексте “E” значит - Extended (не путать с Extended Range PoE), потому что потенциально максимальная выдаваемая мощность PoE в два раза выше чем на стандартной модели.

SNR-S2989G-8(24/48)TX-POE

Рис. 8. SNR-S2989G-48TX-POE

Если предыдущие коммутаторы доступа были строго L2-коммутаторами, то серия коммутаторов S2989G - L2+ коммутаторы, то есть коммутаторы с поддержкой статической маршрутизации (inter-vlan routing), пусть и с небольшим кол-вом маршрутов. Модели из этой серии с поддержкой PoE являются новинкой, которая уже пользуется большим спросом. Рассмотрим их характеристики:

Таблица 9

Обзор характеристик SNR-S2989G-8(24/48)TX-POE

Характеристики	SNR-S2989G-8TX-POE	SNR-S2989G-24TX-POE	SNR-S2989G-48TX-POE
Интерфейсы	8x 10/100/1000 Base-T, 4x 1/10GE SFP+	24x 10/100/1000 Base-T, 4x 1/10GE SFP+	48x 10/100/1000 Base-T, 4x 1/10GE SFP+
Матрица коммутации	96 Gbps	128 Gbps	176 Gbps
Скорость пересылки пакетов	71 Mpps	95 Mpps	131 Mpps
Таблица MAC	16K	16K	16K
Пакетный буфер	1.5 МБ	1.5 МБ	3 МБ
Кол-во IGMP групп	4096	4096	4096
ACL	512	512	512
Система охлаждения	Пассивная	Активная	Активная
PoE-бюджет	125 Вт	370 Вт	740 Вт

SNR-S2995G-24TX-POE и SNR-S2995G-48TX-POE

Рис. 9. SNR-S2995G-48TX-POE

Серия S2995G - L3-light серия коммутаторов SNR, то есть с поддержкой динамической маршрутизации, но с небольшим количеством маршрутов, поэтому и “light”. В данной серии есть две похожие модели с поддержкой PoE: SNR-S2995G-24TX-POE и SNR-S2995G-48TX-POE. Несмотря на то, что данные модели очень похожи и, по сути, отличаются только количеством портов, для 48-портовой модели используется отдельный файл ПО, необходимо не забывать об этом.

Рассмотрим характеристики.

Таблица 10

Обзор характеристик SNR-S2995G-24TX-POE и SNR-S2995G-48TX-POE

Характеристики	SNR-S2995G-24TX-POE	SNR-S2995G-48TX-POE
Интерфейсы	20x 10/100/1000 Base-T, 4x 10/100/1000Base-T|100/1000Base-X SFP 4x 1/10GE SFP+	48x 10/100/1000 Base-T, 4x 1/10GE SFP+
Матрица коммутации	128 Gbps	176 Gbps
Скорость пересылки пакетов	95 Mpps	131 Mpps
Таблица MAC	16K	16K
Размер таблицы маршрутизации	1K	512
Количество маршрутов PIM	1K	512
Размер таблицы ARP	1K	512
Пакетный буфер	1,5 МБ	3 МБ
Кол-во IGMP групп	4096	4096
ACL	1024	512
Система охлаждения	Активная	Активная
PoE-бюджет	370 Вт	740 Вт

SNR-S5210G-24TX-POE и SNR-S5310G-48TX-POE

Рис. 10. SNR-S5210G-24TX-POE

Серии S5210 и S5310 являются сериями с российским программным обеспечением, и некоторые модели из данной серии обладают ТОРП статусом. И конечно, и здесь не обошлось без PoE моделей.

Таблица 11

Обзор характеристик SNR-S5210G-24TX-POE и SNR-S5310G-48TX-POE

Характеристики	SNR-S5210G-24TX-POE(-R)	SNR-S5310G-48TX-POE
Интерфейсы	24x 10/100/1000 Base-T, 4x 1/10GE SFP+	48x 10/100/1000 Base-T, 6x 1/10GE SFP+
Матрица коммутации	128 Gbps	216 Gbps
Скорость пересылки пакетов	95,2 Mpps	162 Mpps
Таблица MAC	16K	32K
Пакетный буфер	1,5 Мб	2 Мб
Кол-во IGMP групп	1024	16K
ACL	1536	1536
Система охлаждения	Активная	Активная
PoE-бюджет	370 Вт	450 Вт

Коммутаторы серий S5210/S5310 - это универсальные коммутаторы для доступа и агрегации в сетях предприятий и операторов связи. Программное обеспечение поддерживает весь необходимый функционал уровня 2, что вкупе с различными вариантами резервирования электропитания позволяет строить отказоустойчивые сети уровней доступа и агрегации операторов связи и Enterprise сегмента.

На этом краткий обзор моделей с поддержкой PoE можно завершить. Как видите, у коммутаторов SNR есть решения любого уровня и для самых разнообразных сетей, с высокой отказоустойчивостью. Из такого многообразия моделей каждый сможет выбрать себе что-то, исходя из своих потребностей и возможностей.

Осталось рассмотреть уже непосредственно настройку и работу PoE на коммутаторах SNR.

Настройка и диагностика

Настройки функционала Power over Ethernet на коммутаторах SNR могут традиционно выполняться как в режиме глобальной конфигурации, так и в режиме конфигурации порта.

Настройка в режиме глобальной конфигурации

Рассмотрим какие настройки доступны нам в режиме глобальной конфигурации:

1. power inline enable

SNR-S2982G-24T-POE-E(config)#power inline enable ?
<cr>

Здесь, я думаю, все понятно - данной командой мы можем включить PoE на коммутаторе глобально. Однако, стоит сразу оговориться, что по умолчанию, функционал PoE и так включен на коммутаторах SNR.

Поэтому, если мы не отключали глобально PoE ранее командой:

SNR-S2982G-24T-POE-E(config)#no power inline enable ?
<cr>

то и включать его не потребуется.

Посмотреть информацию по состоянию PoE глобально на коммутаторе можно командой ‘sh power inline’.

Вообще, по умолчанию, когда ничего не подключено то вывод будет стандартно выглядеть так:

• Power Inline Status - статус PoE, подается ли сейчас питание или нет. То есть, если бы мы отключили PoE командой, которую рассматривали выше (‘no power inline enable’), то Power Inline Status принял бы значение “Off”.
• Power Available - максимально допустимая мощность, настроенная глобально на коммутаторе.
• Power Used - значение мощности потребляемое на коммутаторе глобально в данный момент времени.
• Power Remaining - сколько мощности соответственно осталось.
• Min/Max Voltage - глобальные трешхолды рабочего напряжения.
• Mode - тип подачи PoE (тип А или тип B, которые мы рассматривали в теоретической части):
• Signal: питание подается через те же жилы, что и данные (Mode A);
• Spare: питание подается через отдельные жилы (Mode B).
• PSE Type - тип PoE платы.
• HW Version - аппаратная версия PoE-модуля.
• SW Version - программная версия PoE-модуля.

В зависимости от модели коммутатора, в нем могут использоваться разные PoE-платы и соответственно аппаратные и программные версии PoE-модуля.

Вот, например, вывод с модели SNR-S2995G-48TX-POE:

Остальные параметры рассмотрим в процессе, пока идем дальше по командам.
Чтобы посмотреть информацию по всем интерфейсам может использоваться команда ‘sh power inline interface’, по умолчанию значения будут такие:

• Interface - порт коммутатора.
• Status - статус PoE (то что мы уже рассматривали ранее, enable по умолчанию).
• Oper (работа) - подается питание или нет:
  • on: PD нормально подключена и питается;
  • off - PD не подключена;
  • faulty - коммутатор не смог корректно обнаружить/определить PD;
  • deny - недостаточно доступного питания.
• Power - текущая мощность на порту.
• Max - максимальная мощность на порту.
• Current - рабочий ток.
• Volt - напряжение, которое подает коммутатор.
• Priority - приоритет (low - по умолчанию).
• Class - класс PoE (0 - по умолчанию).

После того, как подключим какое-либо устройство, выводы команд о состоянии PoE изменятся:

Отсюда видим, что мы подключили PD (а если быть точнее, PoE-камеру) в порт 1/0/2. Камера потребляет всего лишь 1,7 Вт, рабочий ток 33 мА. В глобальном выводе информации о PoE, потребляемая мощность, по всей видимости, была округлена в меньшую сторону.

Подключим еще одно устройство (IP-телефон в порт 1/0/23), потребляемая мощность еще увеличилась:

Данная PD потребляет чуть больше энергии, чем предыдущая. И работает с большим током.

Также, есть возможность посмотреть информацию по потребляемой мощности немного иным способом:

Продолжим рассматривать команды настройки в режиме глобальной конфигурации.
2. power inline high-inrush

Некоторым устройствам для запуска требуются повышенный пусковой ток. По умолчанию, если пусковой ток превысит допустимое по мощности значение, то система защиты коммутатора автоматически отключит PoE на порту (как и в случае с power inline max). Данный механизм возможно отключить на время запуска устройства, командой в глобальной конфигурации:

SNR-S2982G-24T-POE-E(config)#power inline high-inrush ?
enable Enable power inline high-inrush

SNR-S2982G-24T-POE-E(config)#power inline high-inrush enable ?
<cr>

По умолчанию функционал отключен.

3. power inline legacy

Некоторые устаревшие устройства, не поддерживающие стандарты PoE IEEE 802.3at/af, также возможно запитать от коммутатора, применив в режиме глобальной конфигурации:

SNR-S2982G-24T-POE-E(config)#power inline legacy ?

enable Enable power inline legacy PD detect

SNR-S2982G-24T-POE-E(config)#power inline legacy enable ?

<cr>

По умолчанию функционал отключен.

4. power inline police

Если необходимая мощность для всех подключенных устройств превышает бюджет коммутатора, некоторые порты PoE будут отключены. Для таких случаев можно указать приоритеты питания по портам - Low / High / Critical.

В первую очередь питание подается на порты с уровнем Critical, затем на High, и, в последнюю очередь, на Low (по умолчанию все порты Low). При нехватке питания PoE на портах с наименьшим приоритетом отключается. Если приоритеты равны, то отключается на порте со старшим номером. Приоритизация включается следующей командой в режиме глобальной конфигурации:

SNR-S2982G-24T-POE-E(config)#power inline police enable
SNR-S2982G-24T-POE-E(config)#

Включим функционал “power inline legacy” из предыдущего пункта и функционал “power inline police”, посмотрим, что изменилось в выводе ‘sh power inline’:

5. power inline max

Данная команда используется для ограничения суммарной потребляемой энергии:

SNR-S2982G-24T-POE-E(config)#power inline max ?
WORD Max power(W)

Причем, если мы укажем значение большее, чем может суммарно выдавать коммутатор, то получим ошибку:

После применения, посмотрим вывод ‘sh power inline’:

А вот в выводе ‘sh power inline interface’ ничего не поменялось, потому что ограничения для портов настраиваются отдельно, это мы рассмотрим позже.

6. power inline max-power-type

С помощью данной команды будет определено - какое максимальное питание выдать PD: user-defined означает, что питание будет выдано в соответствии с запросом PD, class означает, что максимальная мощность будет выдана в соответствии с классом.

SNR-S2982G-24T-POE-E(config)#power inline max-power-type ?

class class type

user-defined user-defined

Значение по умолчанию - user-defined. После выбора “class”, это также отразится и в выводе ‘sh power inline’:

7. power inline monitor

На каждом порту, на котором работает функционал PoE, можно использовать вспомогательную опцию "power inline monitor".

Задача "power inline monitor" - запускать таймер обратного отсчета, по истечении которого PoE на порту отключается и заново включается, иначе говоря, происходит перезагрузка подключенного устройства по питанию. Функция срабатывает только при тех обстоятельствах, когда подключенное устройство перестает присылать какие-либо данные. Если устройство присылает данные (хотя бы один пакет!), то таймер обновляется, и коммутатор начинает отсчет заново.

SNR-S2982G-24T-POE-E(config)#power inline monitor ?
interval Monitor interval

SNR-S2982G-24T-POE-E(config)#power inline monitor interval ?
<30-36000> time(30s-36000s)

По умолчанию функционал отключен.
8. power inline reset

Перезапустить PoE глобально на коммутаторе.

SNR-S2982G-24T-POE-E(config)#power inline reset ?
interval Reset interval
<cr>

Настройка в режиме конфигурации порта

1. power inline enable

Аналогично команде из глобальной конфигурации, данная команда включает PoE на определенном порту.

SNR-S2982G-24T-POE-E(config-if-ethernet1/0/2)#power inline enable ?
auto Auto mode
static Static mode
<cr>

Однако, здесь также есть режим static.

По умолчанию PoE включен на каждом порту коммутатора. Можно управлять PoE на каждом порту отдельно - включение/отключение осуществляется теми же командами, что и в режиме глобальной конфигурации. Также PoE на порту можно включить принудительно, в таком случае на порт будет постоянно подаваться питание 48В без согласования:

SNR-S2982G-24T-POE-E(config-if-ethernet1/0/2)#power inline enable static ?
<cr>

По умолчанию выбран режим auto.

2. power inline max и power inline max-power-type

Данные команды аналогичны соответствующим командам из глобальной конфигурации. Единственное, что надо быть осторожнее, потому что мощность в режиме глобальной конфигурации указывалась в Вт, а для порта указывается в мВт:

SNR-S2982G-24T-POE-E(config-if-ethernet1/0/2)#power inline max ?
WORD Max power(mW)

SNR-S2982G-24T-POE(config-if-ethernet1/0/23)#power inline max 20

SNR-S2982G-24T-POE(config-if-ethernet1/0/23)#

Oper статус “deny” мы можем встретить в случае, когда в предоставлении питания “отказано”, т.е. коммутатор отказался подавать напряжение на PD по каким-либо причинам. Например, как в случае выше, из-за ограничения мощности: мы “случайно” установили максимально разрешенную мощность на порту в 20 мВт, но понятно, что устройству такой мощности недостаточно, оно запрашивает больше, а коммутатор больше дать не может, поэтому и отказывает (deny).

Либо на сам коммутатор может приходить достаточно малое напряжение, чего будет хватать для работы коммутатора, но не будет хватать для работы PoE, поэтому коммутатор по всем портам с PoE, также может отказать в обслуживании (подаче питания).

3. power inline monitor

В режиме глобальной конфигурации мы уже объясняли, зачем нужна функция monitor, и настраивали для нее таймер. В режиме же конфигурации порта, мы можем включить или отключить эту функцию.

SNR-S2982G-24T-POE-E(config-if-ethernet1/0/2)#power inline monitor ?
off off
on on

SNR-S2982G-24T-POE-E(config-if-ethernet1/0/2)#power inline monitor on

SNR-S2982G-24T-POE-E(config-if-ethernet1/0/2)#

По умолчанию функционал отключен.

4. power inline power-off

Можно настроить отключение PoE по расписанию:

SNR-S2982G-24T-POE-E(config-if-ethernet1/0/2)#power inline power-off ?
time-range Time range

SNR-S2982G-24T-POE-E(config-if-ethernet1/0/2)#power inline power-off time-range ?
WORD Time range name, name length<1-64>

Предварительно нужно создать time-range в режиме глобальной конфигурации, например:

(config)#time range t1
(config-time-range-t1)#periodic Monday Friday 14:30:00 to 18:30:00

5. power inline power-on

По умолчанию коммутаторы SNR автоматически могут определять стандарт PoE, по которому работает PD, но можно выставить выбор стандарта и принудительно:

SNR-S2982G-24T-POE-E(config-if-ethernet1/0/2)#power inline power-up ?
mode power up mode

SNR-S2982G-24T-POE-E(config-if-ethernet1/0/2)#power inline power-up mode ?

af IEEE 802.3af mode

at IEEE 802.3at mode

high-inrush High Inrush mode

pre-at Pre-IEEE 802.3at mode

Режим high-inrush мы уже также рассматривали.

6. power inline priority

В режиме глобальной конфигурации мы упоминали команду ‘power inline police enable’ для включения приоритезации портов PoE.

Саму приоритезацию мы включали глобально, а приоритеты выставляются в режиме конфигурации порта:

SNR-S2982G-24T-POE-E(config-if-ethernet1/0/2)#power inline priority ?

critical Critical priority

high High priority

low Low priority

В первую очередь питание подается на порты с уровнем Critical, затем на High, и, в последнюю очередь, на Low. При нехватке питания PoE на портах с наименьшим приоритетом отключается. Если приоритеты равны, то отключается на порту со старшим номером.

Чтобы функционал работал, необходимо не забыть включить ‘power inline police enable’ в режиме глобальной конфигурации.

По умолчанию у всех портов приоритет Low.

7. power inline reset

Аналогично режиму глобальной конфигурации - перезапустить PoE на порту.

SNR-S2982G-24T-POE-E(config-if-ethernet1/0/2)#power inline reset ?

<cr>

Немного попрактикуемся с настройками из режима конфигурации порта:

SNR-S2982G-24T-POE(config-if-ethernet1/0/2)#power inline priority high

SNR-S2982G-24T-POE(config-if-ethernet1/0/2)#power inline max 10000

SNR-S2982G-24T-POE(config-if-ethernet1/0/2)#

Так мы настроили приоритет подачи питания и максимально выдаваемую мощность на данную PD. А что если, мы после этого решили перезапустить PoE на порту?

SNR-S2982G-24T-POE(config-if-ethernet1/0/2)#no power inline enable

SNR-S2982G-24T-POE(config-if-ethernet1/0/2)#power inline enable

Как видим, ничего не менялось, кроме статуса PoE.

Но вот если перезапустить PoE глобально, то настройки PoE на порту пропадут:

SNR-S2982G-24T-POE(config)#power inline reset

Отладочную информацию по работе Power over Ethernet можно посмотреть в дебаге. Каких-то опций для PoE функционала в дебаге нет:

SNR-S2982G-24T-POE-E#debug power inline ?

<cr>

Выполняется в привилегированном режиме. Необходимо не забыть включить ‘terminal monitor’ (при подключении к коммутатору по telnet/SSH).

Собирать дебаг приходится лишь в редких случаях, потому что обычно все работает штатно: PD практически сразу же корректно определяются и получают требуемое питание.

Однако, всегда могут возникать нюансы: например, проблема на “физике”, проблема с самой PD, аппаратная неисправность PoE-модуля коммутатора, проблема с согласованием по определенным причинам (например, устройство не получает требуемое питание и ассоциируется с классом ниже, чем должно быть на самом деле, либо питание не обеспечивается вообще).

Приведем два примера, касаемо последней проблемы из предыдущего абзаца.

По какой-то причине коммутатор не подает питание на порты, хотя PoE включен и глобально, и на портах, но в питании по всем портам отказано (operation - “deny”). Это может быть, конечно, и аппаратная неисправность, но чаще всего, это происходит, потому что на сам коммутатор подается недостаточное напряжение. По стандарту напряжение для работы PoE должно быть не менее 44 В, если напряжение будет меньше, то PoE, скорее всего, не заработает, и в подаче питания будет отказано.

Обычно все устройства (телефоны, камеры, точки доступа) согласовывают параметры корректно, но точки доступа Cisco, чтобы работать с классом, начиная от 4 (все, что выше стандарта 802.3af), ждут дополнительного подтверждения по CDP/LLDP, что можно работать в данном классе, чтобы подключить дополнительный модуль. Учитывая. что CDP - проприетарный протокол, который не поддерживается на коммутаторах SNR, необходимо не забыть активировать работу LLDP (как в режиме глобальной конфигурации, так и в режиме конфигурации порта), также в конфигурации порта указать следующие настройки LLDP: ‘lldp transmit med tlv capability’ и ‘lldp transmit med tlv extendPoe’. Дополнительно можно попробовать вручную выставлять стандарт питания на коммутаторе (ранее рассматривали команду ‘power inline power-up mode …’).

То есть примеры выше были к тому, что каким бы многофункциональным и дорогим не было бы оборудование, всегда возможны какие-то нюансы в его работе особенно вкупе с другими вендорами, и если что-то работает не так, как ожидалось, то нужно разбираться в этом. Но разумеется, если после диагностики какой-либо проблемы, причины ее появления остаются непонятны, либо не получается устранить их своими силами, то вы всегда можете обратиться к нам на nag.support, а мы постараемся вам помочь.

Заключение

В данной статье мы постарались раскрыть подробно (без углубления в схемотехнику) принцип работы такой необходимой технологии в современном мире как Power over Ethernet (или по-простому PoE), ведь PoE используется практически во всех Ethernet-сетях на сегодняшний день.

Также мы рассмотрели модельный ряд коммутаторов SNR с поддержкой данной технологии, а также реализацию PoE функционала на этих коммутаторах.

В качестве заключения можем рассмотреть вопрос: “Существует ли идеальный PoE-коммутатор для клиента на сегодняшний день?”. На мой взгляд: и да, и нет.

Почему “нет”.

У каждого клиента свои потребности и свои возможности, свои представления о требованиях сети и работе оборудования (не хватает мощности для всех устройств клиента, не хватает функционала управлением PoE).

В каких-то моментах может возникать персональная аппаратная несовместимость устройств, что они не могут работать вместе корректно. В таком случае, PoE может и не работать, либо подавать меньшую мощность, чем того требует PD.

Почему “да”.

Что значит идеальный PoE-коммутатор? Это коммутатор, который помимо своей основной функции (коммутации пакетов) также без каких-либо проблем питает все подключенные к нему устройства, и позволяет удобно управлять PoE-функционалом.

Даже если функционала недостаточно, всегда по возможности можно что-то доработать.

И коммутаторы SNR вполне соответствуют двум данным пунктам, мы всегда идем навстречу клиентам и прислушиваемся к их мнению. А большой модельный ряд позволит выбрать любому клиенту что-то подходящее для его сети, но мы и не останавливаемся на этом, и все равно периодически выпускаем новые модели. Соответственно текущий модельный ряд с PoE никак не ограничен, всегда могут появиться новые модели и функционал, исходя из запросов клиентов.

Поэтому оставайтесь с нами и следите за новостями в нашем телеграм-канале. А всю интересующую вас информацию по каким-либо моделям коммутаторов SNR вы всегда сможете найти в даташитах или на сайте shop.nag.