Технология «Power-over-Ethernet», или сокращенно «РоЕ», плотно вошла в нашу жизнь и неразрывно связана с преобладающим большинством инсталляций систем IP-телефонии, видеонаблюдения и беспроводных сетей. Последнее обновление стандарта IEEE 802.3, в части нам привычного «РоЕ», было проведено в 2012 году. Тогда, во время очередного пересмотра стандарта, в него были включены уже принятые дополнения, включая 802.3at-2009 (Power over Ethernet enhancements — 25.5 W), известный нам как «PoE+». Сегодня на рынок сетевых коммутаторов выходят продукты с поддержкой технологий «Fast-PoE» и «Perpetual-PoE». Являются ли данные возможности коммутаторов частью стандарта или нет, давайте попробуем разобраться в нашей статье.



Непосредственно сейчас стандарт IEEE 802.3 включает следующие утвержденные дополнения касаемо PoE:

802.3af || 2003-06 || Power over Ethernet (15.4 W)
802.3at || 2009-09 || Power over Ethernet enhancements (25.5 W)
802.3au || 2006-06 || Isolation requirements for Power over Ethernet (802.3-2005/Cor 1)
802.3bt || 2018-09 || Third generation Power over Ethernet with up to 100 W using all 4 pairs balanced twisted-pair cabling (4PPoE), including 10GBASE-T, lower standby power and specific enhancements to support IoT applications (e.g. lighting, sensors, building automation).

Стандарты 802.3af/at/au успешно реализованы и повсеместно используются, 802.3bt (PoE++) был ратифицирован только в прошлом году и начинает завоёвывать свою нишу на рынке. Характеристики стандартов:


Также в текущем 2019 году рабочая группа IEEE 802.3cq планирует внести редакционные и технические исправления, уточнения и пояснения к разделу 33 стандарта (IEEE Std 802.3-2018 Clause 33), без добавления новых функций. Это необходимо для повышения точности и ясности стандарта.

802.3cq || (TBD) || Power over Ethernet over 2 pairs (maintenance) – scheduled for summer 2019

Собственно, ни одно из вышеупомянутых дополнений к стандарту не описывает такие понятия как «Fast-PoE» и «Perpetual-PoE». Дело в том, что в стандарте описывается требования и встречная работа PSE, PD и кабельной линии (“Power Source Equipment”, “Powered Device”). Примерно как на схеме ниже:



PSE, в самом общем случае, это любой коммутатор с РоЕ. Привычная для нас архитектура коммутатора состоит из «Control Plane» и «Data Plane», а в случае с РоЕ, в эту схему добавляется еще и независимый РоЕ-контроллер. Именно РоЕ-контроллер отвечает за классификацию PD и за подачу напряжения в линию. Логическая граница в этой схеме проходит как раз через PoE-контроллер. Так с одной стороны этой границы мы имеем стандарт PoE, который описывает работу в сторону кабельной линии, а с другой стороны у нас нигде не описана работа этого же самого контроллера с остальными элементами коммутатора и его операционной системой. То есть до этого считалось, что PoE-контроллер запитан и работает 100% времени, коммутаторы никогда не перезагружаются и не теряют питание. Технологии «Fast-PoE» и «Perpetual-PoE» являются усовершенствованием работы коммутатора, и разработаны как раз для того чтобы устранить эти пробелы.

«Perpetual PoE»: сохраняет подачу питания в линию при программной перезагрузке («warm reboot»)
«Fast PoE»: обеспечивает подачу питания в линию после перезагрузки по питанию («cold reboot») до полной загрузки OC коммутатора

«Perpetual PoE»
Предоставляет возможность перезагружать коммутаторы, в то же время обеспечивая непрерывное питание для устройств, подключенных к PoЕ. В настоящее время перезагрузка коммутатора приводит к временной потере питания на портах, что приводит к полной перезагрузке всех подключенных устройств. Это очень нежелательно в рабочих условиях. «Perpetual PoE» облегчает эту неприятную проблему, продолжая обеспечивать постоянную подачу питания через порты PoE на внешние устройства, даже когда коммутатор, подающий питание, перезагружается.

В сетевых коммутаторах подсистема PoE питается от того же источника питания, что и сам коммутатор. Питание каждой подсистемы коммутатора, включая подсистему PoE, контролируется FPGA. Сегодня, когда коммутатор перезагружается командой из OS, FPGA сначала выключает питание, а затем включает все подсистемы коммутатора, включая подсистему PoE. Когда подсистема PoE выключается, подача питания прекращается на всех портах, тем самым отключая все подключенные устройства. То есть пока сам коммутатор подключен к БП и получает от него питание технология «Perpetual PoE» гарантирует, что FPGA будет держать подсистему PoE включенной и обеспечивать непрерывное питание на всех портах PoE для всех подключенных устройств, даже при перезагрузке OS коммутатора.

«Fast PoE»
Стандартная реализация коммутаторов предусматривала, что после перезагрузки по питанию («cold reboot») РоЕ подается в линию только после того, как коммутатор загрузит собственную OS и она отдаст инструкции на PoE-контроллер. Обычно это происходит через несколько минут после подачи питания на коммутатор. «Fast PoE» предназначен для подачи питания на устройства PoE, как только включается коммутатор. Для этого настройки РоЕ сохраняются в EEPROM PoE-контроллера. Когда коммутатор включается, контроллер PoE подгружает последнюю сохраненную конфигурацию из EEPROM и начинает автоматически подавать питание, не дожидаясь загрузки OS коммутатора. В течение нескольких секунд будет возобновлено питание PD, и загрузка PD и PSE будет происходить параллельно, а не последовательно. Этим самым минимизируется время возможного прерывания связи.

И хотя данные усовершенствования могут показаться достаточно прозаичными с точки зрения клиента, они состоят из нескольких очень важных изменений архитектуры коммутатора. Как в аппаратной части – самого РоЕ-контроллера, так и программной — в части кода FPGA, которая предотвращает активацию сброса подсистемы PoE, и части OS коммутаторов, которая управляет FPGA под видом управления «Perpetual PoE». Важно также отметить, что «Perpetual PoE» и «Fast PoE» полностью независимы как друг от друга, так и от самого стандарта PoE.

Данные улучшения могут оказаться крайне востребованными и полезными для проектов критической инфраструктуры, где нарушение работы всегда переносится очень болезненно, как с точки зрения бизнеса, так и с точки зрения безопасности.
В составе продуктовой линейки компании Extreme Networks коммутаторы серии ExtremeSwitching X465 поддерживают «Fast-PoE» и «Perpetual-PoE», а также PoE++ (802.3bt).



Если у вас есть вопросы, можете обращаться в наше локальное представительство компании Extreme Networks.