PoE原理描述

PoE供电系统的组成

PoE供电的工作过程

设备实现PoE供电的步骤如下：

1. 检测PD：PSE在端口周期性输出电流受限的小电压，用以检测PD设备的存在。如果检测特定阻值的电阻，说明线缆终端连接着支持IEEE 802.3af标准或IEEE 802.3at标准的受电端设备（电阻值在19kΩ～26.5kΩ的特性电阻，通常的小电压为2.7V～10.1V，检测周期为2秒）。
2. 供电能力协商：PSE对PD进行分类，并协商供电功率。供电能力协商的方式有两种，分别为：解析检测到的特性电阻和通过LLDP协议进行供电能力协商。
3. 开始供电：在启动期内(一般小于15μs)，PSE设备开始从低电压向PD设备供电，直至提供48V的直流电压。
4. 正常供电：电压达到48V之后，PSE为PD设备提供稳定可靠48V的直流电，PD设备功率消耗不超过30W。
5. 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，并重复检测过程。

PoE供电管理模式

当PSE下挂的PD越来越多时，PoE电源无法支撑给所有的PD供电，此时需要PSE对供电行为进行管理。根据供电方式的不同，将供电管理模式分为：自动模式和手动模式。

• 自动模式：PSE根据优先级，自动给PD设备上下电。用户可以根据接口下的PD重要性给各接口设置优先级，分别为：Critical、High、Low三个等级。在PSE对外供电接近满负荷的情况下，优先对优先级为Critical的端口连接的PD设备进行供电；次之为优先级为High的端口连接的PD设备供电。端口优先级相同的情况下，优先为端口号小的端口连接的PD设备供电。

• 手动模式：手动控制端口的上下电。手动模式不考虑优先级，单个接口的上下电不会对原有的供电状态作任何改动。如果在PSE对外供电接近满负荷的情况下，无法继续给新的PD设备上电。

PoE设备供电方式

按照IEEE标准的定义，PSE设备主要用于给PD设备供电，包括MidSpan（PoE功能模块在设备外）和Endpoint（PoE功能模块集成到设备内）两种类型。华为支持PoE供电设备的PoE功能模块全部集成在设备的内部，属于Endpoint的PSE设备。Endpoint模式的PSE设备可兼容10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T接口，应用场景较MidSpan模式广泛。

一般来说，标准的PD设备必须支持两种受电方式，但PSE设备只需支持其中一种，华为支持PoE供电的设备作为PSE只支持Alternative A供电模式。

通过LLDP协议进行供电能力协商

传统的供电能力协商（即PD设备分类过程）是通过解析PSE与PD发送的电流实现的，设备除了支持电流解析外，还支持通过链路层发现协议LLDP（Link Layer Discovery Protocol）协议进行媒体独立接口MDI（Media Dependent Interface）供电能力的发现和通告。IEEE 802.1ab定义了可选的TLV：Power via MDI TLV，LLDP报文封装Power via MDI TLV，进行MDI供电能力的发现和通告，同时可进行网络管理。

当PSE检测到PD后，PSE和PD即周期性地向对方发送LLDP报文，这个报文里包含了定义的TLV字段。将本端信息发送给对方，对方记录下报文中包含的信息，达到信息交互的作用。

Power via MDI TLV的格式由两字节的TLV报文头和12字节的TLV信息字段组成，报文格式如图7-1所示：

图7-1  TLV报文格式

TLV报文中几个主要字段的含义如下：

• MDI power support

  Bit	功能	含义
  0	端口类型	1：PSE端接口 0：PD端接口
  1	PSE设备是否支持MDI供电	1：表示支持 0：表示不支持
  2	PSE设备MDI供电状态	1：表示使能 0：表示未使能
  3	PSE设备供电线对控制能力	1：表示线对选择可控 0：表示线对选择不可控
  4–7	预留	-

• PSE power pair：

  • 1：表示采用Alternative A供电模式供电（使用1/2和3/6线对）。
  • 2：表示采用Alternative B供电模式供电（使用4/5和7/8线对）。

• power class

  等级	电流（单位：mA）	参考功率（单位：W）	等级描述
  0	0～4	15.4	在无法对PD进行分类时，使用的缺省等级。
  1	9～12	4	非常低的功率
  2	17～20	7	低的功率
  3	26～30	15.4	中等功率
  4	36～44	30	高功率，802.3at标准支持此等级。

• Type/source/priority

  字段	功能	含义
  Power Priority	接口供电优先级	11：表示最低的优先级 10：表示次高的优先级 01：表示最高的优先级 说明： 本字段包括4位，其中，高两位为系统预留。
  Power Source	供电源	PD： 11：PSE和本地 10：预留 01：PSE PSE： 11：预留 10：备用电源 01：主电源
  Power Type	供电类型	11：不支持IEEE 802.3at标准的PD 10：不支持IEEE 802.3at标准的PSE 01：支持IEEE 802.3at标准的PD 00：支持IEEE 802.3at标准的PSE

• Power value：包含PD requested power value（PD设备请求的功率）和PSE allocated power value（PSE设备为PD设备分配的功率）两个字段。在PoE电源功率充足的情况，两者相等。该字段的取值为整数的1～255，交互功率=0.1*该字段表示的十进制值。例如发送值为255时，表示交互功率为25.5W。