Die Technologie „Power-over-Ethernet“ oder kurz „PoE“ ist fest in unserem Leben verankert und untrennbar mit der überwiegenden Mehrheit der Installationen von IP-Telefonie, Videoüberwachung und drahtlosen Netzwerken verbunden. Die letzte Aktualisierung des IEEE 802.3-Standards in Bezug auf den bekannten PoE wurde 2012 durchgeführt. Bei der nächsten Überarbeitung des Standards wurden bereits übernommene Ergänzungen hinzugefügt, darunter 802.3at-2009 (Power over Ethernet-Verbesserungen - 25,5 W), das uns als „PoE +“ bekannt ist. Heute treten Produkte, die Fast-PoE- und Perpetual-PoE-Technologien unterstützen, in den Markt für Netzwerk-Switches ein. Ob diese Funktionen der Switches Teil des Standards sind oder nicht, versuchen wir, unseren Artikel zu verstehen.
Derzeit enthält der IEEE 802.3-Standard die folgenden genehmigten Ergänzungen in Bezug auf PoE:
802.3af || 2003-06 || Power over Ethernet (15,4 W)
802.3at || 2009-09 || Power over Ethernet-Verbesserungen (25,5 W)
802.3au || 2006-06 || Isolationsanforderungen für Power over Ethernet (802.3-2005 / Cor 1)
802.3bt || 2018-09 || Power over Ethernet der dritten Generation mit bis zu 100 W unter Verwendung aller 4 Paare symmetrischer Twisted-Pair-Verkabelung (4PPoE), einschließlich 10GBASE-T, geringerer Standby-Leistung und spezifischer Verbesserungen zur Unterstützung von IoT-Anwendungen (z. B. Beleuchtung, Sensoren, Gebäudeautomation).
Die 802.3af / at / au-Standards wurden erfolgreich implementiert und sind weit verbreitet. 802.3bt (PoE ++) wurde erst im letzten Jahr ratifiziert und gewinnt allmählich seine Marktnische. Eigenschaften von Normen:
Ebenfalls im laufenden Jahr 2019 plant die IEEE 802.3cq-Arbeitsgruppe, redaktionelle und technische Korrekturen, Klarstellungen und Erläuterungen zu Abschnitt 33 des Standards (IEEE Std 802.3-2018, Abschnitt 33) vorzunehmen, ohne neue Funktionen hinzuzufügen. Dies ist notwendig, um die Genauigkeit und Klarheit des Standards zu verbessern.
802.3cq || (TBD) || Power over Ethernet über 2 Paare (Wartung) - geplant für Sommer 2019
Tatsächlich beschreibt keine der oben genannten Ergänzungen des Standards Konzepte wie "Fast-PoE" und "Perpetual-PoE". Tatsache ist, dass der Standard die Anforderungen und den wechselseitigen Betrieb von PSE, PD und Kabel („Power Source Equipment“, „Powered Device“) beschreibt. Ungefähr wie in der folgenden Abbildung:
PSE ist im Allgemeinen jeder Switch mit PoE. Die uns bekannte Switch-Architektur besteht aus "Control Plane" und "Data Plane", und im Fall von PoE wird dieser Schaltung auch ein unabhängiger PoE-Controller hinzugefügt. Es ist der PoE-Controller, der für die Klassifizierung der PD und die Spannungsversorgung der Leitung verantwortlich ist. Die logische Grenze in dieser Schaltung verläuft direkt durch den PoE-Controller. Auf der einen Seite dieser Grenze haben wir also den PoE-Standard, der die Arbeit in Richtung der Kabelleitung beschreibt, und auf der anderen Seite haben wir den Betrieb derselben Steuerung mit den übrigen Schalterelementen und ihrem Betriebssystem nicht beschrieben. Das heißt, bevor angenommen wurde, dass der PoE-Controller mit Strom versorgt wird und 100% der Zeit funktioniert, werden die Switches nie neu gestartet und verlieren keinen Strom. Die Fast-PoE- und Perpetual-PoE-Technologien verbessern den Betrieb des Switches und dienen nur dazu, diese Lücken zu schließen.
"Perpetual PoE" : Unterhält die Stromversorgung der Leitung während des Soft-Reset ("Warm-Neustart").
Schneller PoE :
Versorgt die Leitung nach einem Kaltstart mit Strom, bis der Switch OC vollständig geladen ist
Perpetual PoEBietet die Möglichkeit, Switches neu zu starten und Geräte, die an PoE angeschlossen sind, kontinuierlich mit Strom zu versorgen. Derzeit führt ein Neustart des Switches zu einem vorübergehenden Stromausfall an den Ports, was zu einem vollständigen Neustart aller angeschlossenen Geräte führt. Dies ist in der Arbeitsumgebung sehr unerwünscht. Perpetual PoE verringert dieses unangenehme Problem, indem externe Geräte auch beim Neustart des Netzschalters weiterhin über die PoE-Ports mit konstanter Stromversorgung versorgt werden.
Bei Netzwerk-Switches wird das PoE-Subsystem von derselben Stromquelle wie der Switch selbst gespeist. Die Leistung jedes Switch-Subsystems, einschließlich des PoE-Subsystems, wird vom FPGA gesteuert. Wenn der Switch heute mit einem Befehl vom Betriebssystem neu gestartet wird, schaltet das FPGA zuerst die Stromversorgung aus und dann alle Switch-Subsysteme, einschließlich des PoE-Subsystems. Wenn das PoE-Subsystem heruntergefahren wird, wird die Stromversorgung an allen Ports unterbrochen, wodurch alle angeschlossenen Geräte getrennt werden. Das heißt, während der Switch selbst an das Netzteil angeschlossen ist und Strom von diesem empfängt, stellt die Perpetual PoE-Technologie sicher, dass das FPGA das PoE-Subsystem eingeschaltet lässt und alle PoE-Ports für alle angeschlossenen Geräte kontinuierlich mit Strom versorgt, selbst wenn der Betriebssystem-Switch neu gestartet wird.
"Fast PoE"Die Standardimplementierung der Switches sah vor, dass PoE nach einem Kaltstart erst an die Leitung gesendet wird, nachdem der Switch sein eigenes Betriebssystem geladen und Anweisungen an den PoE-Controller ausgegeben hat. Dies geschieht normalerweise einige Minuten nach der Stromversorgung des Schalters. Fast PoE dient zur Stromversorgung von PoE-Geräten, sobald sich der Schalter einschaltet. Hierzu werden die PoE-Einstellungen im EEPROM des PoE-Controllers gespeichert. Wenn der Switch eingeschaltet ist, lädt der PoE-Controller die zuletzt gespeicherte Konfiguration aus dem EEPROM und startet automatisch, ohne auf den Start des Switch-Betriebssystems zu warten. Innerhalb weniger Sekunden nimmt der PD die Stromversorgung wieder auf und PD und PSE werden parallel und nicht nacheinander gestartet. Dies minimiert die Zeit einer möglichen Unterbrechung der Kommunikation.
Obwohl diese Verbesserungen aus Sicht des Clients eher prosaisch erscheinen, bestehen sie aus mehreren sehr wichtigen Änderungen in der Architektur des Switch. Sowohl im Hardwareteil - dem PoE-Controller selbst als auch im Softwareteil - im Teil des FPGA-Codes, der die Aktivierung des Zurücksetzens des PoE-Subsystems verhindert, als auch im Teil der Betriebssystemschalter, der das FPGA unter dem Deckmantel der „Perpetual PoE“ -Steuerung steuert. Es ist auch wichtig zu beachten, dass „Perpetual PoE“ und „Fast PoE“ sowohl voneinander als auch vom PoE-Standard selbst völlig unabhängig sind.
Diese Verbesserungen können äußerst beliebt und nützlich für kritische Infrastrukturprojekte sein, bei denen Störungen sowohl aus geschäftlicher als auch aus sicherheitstechnischer Sicht immer schmerzhaft sind.
Als Teil der Extreme Networks-Produktlinie unterstützen die Switches der ExtremeSwitching X465-Serie Fast-PoE und Perpetual-PoE sowie PoE ++ (802.3bt).
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