合理配置PoE保障公司IMS安全穩(wěn)定運(yùn)行

王志軍

文章編號(hào)： 2095-2163（2018）03-0220-05中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

摘要： 關(guān)鍵詞： （State Grid Penglai Power Supply Company， Shandong Penglai 265600， China）

Abstract： Ethernet powered PoE technology provides a way to directly supply power to terminal devices. By using the network management function of network devices， the intelligent management of PoE powered by Ethernet becomes the necessary task of information communication operation and maintenance personnel. Based on the company's actual production environment， this paper introduces the specific method of configuring PoE reasonably.

Key words：

作者簡(jiǎn)介：

收稿日期： 引言

IMS（IP Multimedia Subsystem），IP多媒體子系統(tǒng)，即融合通訊，以IP網(wǎng)絡(luò)為承載平臺(tái)，可為用戶提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻一體化的綜合接入，滿足用戶多媒體業(yè)務(wù)的各種要求。

某公司進(jìn)行了IMS系統(tǒng)綜合布線改造工作，改造后公司所有辦公場(chǎng)所都具備了各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入的條件。但給設(shè)備供電問(wèn)題也隨之而來(lái)，接入點(diǎn)設(shè)備附近很難有合適的電源插座，即使有插座，接入點(diǎn)設(shè)備需要的交直流轉(zhuǎn)換器也難有位置安置。針對(duì)以上問(wèn)題，以太網(wǎng)供電PoE（Power over Ethernet）技術(shù)提供了較好的解決方案，設(shè)備可以通過(guò)網(wǎng)線直接供電。由于在很多大型的局域網(wǎng)應(yīng)用中，管理員同時(shí)需要管理多個(gè)接入點(diǎn)設(shè)備，這些設(shè)備需要統(tǒng)一的供電和統(tǒng)一的管理，因而利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理功能對(duì)其統(tǒng)一管理成為很好的解決途徑。本文采用華為S2700-26TP-PWR-EI系列交換機(jī)提供數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)和設(shè)備的供電。能否有效地利用其供電的網(wǎng)管功能，合理地配置好PoE，從而保證企業(yè)通訊既安全又經(jīng)濟(jì)地運(yùn)轉(zhuǎn)，是本文要解決的重要課題。

1PoE供電系統(tǒng)

1.1系統(tǒng)原理

PoE是目前本地局域網(wǎng)應(yīng)用最廣泛的一種有線以太網(wǎng)供電技術(shù)。該技術(shù)允許電功率通過(guò)傳輸數(shù)據(jù)的線路或空閑線路傳輸?shù)浇K端設(shè)備。通過(guò)10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)供電，其可靠供電的距離最長(zhǎng)可達(dá)100米。通過(guò)該技術(shù)可以有效地解決IP電話、無(wú)線AP（Access Point）、便攜設(shè)備充電器、刷卡機(jī)、攝像頭、數(shù)據(jù)采集等終端的集中式電源供電。因此，在接入網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的供電，不再需要考慮其室內(nèi)電源系統(tǒng)的布線問(wèn)題。

PoE具有如下幾方面優(yōu)勢(shì)：

（1）可靠性。電源集中供電，備份方便。

（2）連接簡(jiǎn)捷性。網(wǎng)絡(luò)終端不需外接電源，只需要一根網(wǎng)線。

（3）標(biāo)準(zhǔn)。符合IEEE 802.3af、IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)，使用全球統(tǒng)一的電源接口。

（4）大量節(jié)省電源布線成本，提供簡(jiǎn)單、方便的電源安裝方式。

（5）與UPS（Uninterruptible Power Supply）不間斷電源結(jié)合使用，可以給IP攝像頭、視頻服務(wù)器和IP電話等提供冗余供電，防止斷電情況發(fā)生。

1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PoE供電系統(tǒng)包括如下幾部分：

（1）供電設(shè)備PSE（Power-sourcing Equipment）。供電設(shè)備指通過(guò)以太網(wǎng)給受電設(shè)備供電的PoE設(shè)備，其提供檢測(cè)、分析、智能功率管理等功能。

（2）受電設(shè)備PD（Powered Device）。包括如：無(wú)線AP（Access Point）、便攜設(shè)備充電器、刷卡機(jī)、攝像頭等受電方設(shè)備。按照是否符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)，PD分為標(biāo)準(zhǔn)PD和非標(biāo)準(zhǔn)PD。

（3）PoE電源。PoE電源為整個(gè)PoE系統(tǒng)供電，PSE下接的PD數(shù)量受制于PoE電源的功率。PoE電源根據(jù)是否可插拔，分為內(nèi)置和外置兩種類型。

2實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境描述

IMS的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案采用層次化、模塊化的設(shè)計(jì)思路，按照接入層、匯聚層和核心層進(jìn)行設(shè)計(jì)部署，滿足業(yè)務(wù)需求。該方案具有盡量避免網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)故障，交換機(jī)設(shè)備和鏈路都存在冗余備份等特征。接入方式主要采用IP話機(jī)通過(guò)交換機(jī)接入和普通話機(jī)通過(guò)IAD設(shè)備接入2種方式。圖1示出了IMS整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。圖1公司IMS整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

Fig. 1Overall network topology of company IMS

3總體設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境，對(duì)各場(chǎng)所的接入交換機(jī)實(shí)現(xiàn)交直流雙路供電模式，其電源的不間斷性得到可靠保障，但接入層交換機(jī)及接入終端（這里主要指IP電話）由于各種原因，如：設(shè)備損壞，將導(dǎo)致其用電很容易出現(xiàn)大幅度波動(dòng)情況的發(fā)生，若不加以智能化地管理，將出現(xiàn)整個(gè)接入場(chǎng)所的通信中斷，給公司帶來(lái)不可估量的損失。PoE的智能管理主要體現(xiàn)在S2700-26TP-PWR-EI系列交換機(jī)的合理配置上，下面進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3.1使能PoE功能

實(shí)現(xiàn)對(duì)某接口下的PD進(jìn)行供電，需首先確保對(duì)應(yīng)的接口PoE功能處于使能狀態(tài)。部分代碼如下：

system-view

[HUAWEI] interfacegigabitethernet 1/0/0

[HUAWEI-GigabitEthernet1/0/0]poe enable

3.2配置LLDP供電能力協(xié)商

配置LLDP可選的TLV字段，使設(shè)備具有通過(guò)LLDP功能，解析PD設(shè)備的能力。該功能可以幫助管理者實(shí)現(xiàn)對(duì)接入設(shè)備的種類及信息進(jìn)行有效的掌握。各功能代碼實(shí)現(xiàn)如下：

（1）使能全局LLDP功能代碼：[Huawei]lldp enable

（2）使能接口LLDP功能代碼：

[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]lldp enable

Info： LLDP on the port is already enabled

（3）配置LLDP發(fā)布Power Via MDI TLV。配置發(fā)布Power Via MDI TLV，可進(jìn)行端口類型、PSE設(shè)備是否支持MDI供電、PSE設(shè)備MDI供電狀態(tài)、PSE設(shè)備供電線對(duì)控制能力、供電線對(duì)、供電等級(jí)的解析。具體代碼如下：

[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]lldp tlv-enable ？

basic-tlvLLDP basic TLV configuration

dot1-tlv Enable 802.1 TLV

dot3-tlv Enable 802.3 TLV

med-tlvEnable med TLV

[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]lldp tlv-enable dot3-tlv ？

all Enable 802.3 all TLV

eee Enable 802.3 EEE TLV

link-aggregationEnable 802.3 link aggregation TLV

mac-physicEnable 802.3 MAC/PHY configuration TLV

max-frame-sizeEnable 802.3 max frame size TLV

power Enable 802.3 power TLV

[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]lldp tlv-enable dot3-tlv power

（4）配置LLDP發(fā)布擴(kuò)展的Power via MDI TLV。配置發(fā)布擴(kuò)展的Power Via MDI TLV，可進(jìn)行供電類型、供電電源、接口供電優(yōu)先級(jí)的解析。具體代碼如下：

[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]lldp tlv-enable med-tlv ？

allEnable med all TLV， except Location id TLV

capability Enable med capability TLV， and will enable 802.3 MAC/PHY configuration TLV

inventoryEnable med inventory TLV

location-idEnable med Location id TLV

network-policy Enable med network policy TLV

power-over-ethernetEnable med extend power TLV

[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]lldp tlv-enable med-tlv power-over-ethernet

3.3配置PoE供電功率管理

該配置實(shí)現(xiàn)了根據(jù)配置的PoE電源備份模式、插有PoE電源模塊的數(shù)量、類型、以及輸入電壓，計(jì)算最大可供電功率。在最大供電功率范圍內(nèi)，可以指定設(shè)備供電功率上限，且可以配置PoE電源預(yù)留功率比例和電源告警閾值，以及各接口最大供電功率。根據(jù)設(shè)備接入的PD設(shè)備功率訴求，合理配置各功率參數(shù)，能夠有效利用PoE供電功率并保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

（1）配置PoE電源備份模式，如3+1模式。框式PoE設(shè)備，設(shè)備插入多塊PoE電源時(shí)，若功率有節(jié)余，可配置部分電源為備份電源，當(dāng)活動(dòng)電源出現(xiàn)故障時(shí)，備份電源接替故障電源繼續(xù)供電，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。 [HUAWEI] poe-power backup-mode 3

（2）配置設(shè)備單板的最大對(duì)外輸出功率。設(shè)備各單板下接的PD設(shè)備數(shù)量及功率訴求不同，當(dāng)設(shè)備總體的供電功率發(fā)生波動(dòng)時(shí)，可通過(guò)此配置單板供電功率，固定單板的供電功率可控。

[HUAWEI]poe max-power 216000 slot 5# 設(shè)備5號(hào)槽位單板的最大對(duì)外輸出功率為216000毫瓦

（3）配置接口最大供電功率

對(duì)一些非標(biāo)準(zhǔn)和不能分類的PD，PD功率協(xié)商的結(jié)果可能會(huì)跟PD實(shí)際所需功率發(fā)生偏差，設(shè)置接口最大功率，能夠保護(hù)PD不會(huì)出現(xiàn)功率過(guò)載，同時(shí)也能起到節(jié)約用電的作用。

[HUAWEI-GigabitEthernet5/0/0]poe power 20000#最大對(duì)外輸出功率為20000毫瓦

（4）配置PoE電源預(yù)留功率比例。每個(gè)PD設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，其功率消耗會(huì)不斷變化，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)突發(fā)性的功率消耗激增，系統(tǒng)剩余可用功率無(wú)法支撐這種需求激增，而軟件系統(tǒng)還未來(lái)得及作出判斷，讓優(yōu)先級(jí)較低的接口上的PD設(shè)備下電，PoE電源會(huì)因?yàn)檫^(guò)載而導(dǎo)致過(guò)載保護(hù)，導(dǎo)致所有PD設(shè)備下電。合理設(shè)置系統(tǒng)預(yù)留功率，在發(fā)生突發(fā)功率需求激增的情況下，系統(tǒng)預(yù)留功率可以支撐突發(fā)需求，保證軟件系統(tǒng)有時(shí)間通過(guò)讓優(yōu)先級(jí)低的接口上的設(shè)備下電，從而保證其他PD設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

[HUAWEI] poe power-reserved 30#預(yù)留比例為30%

（5）配置PoE電源的告警閾值功率百分比。突發(fā)性的功率需求，在一定范圍內(nèi)可以由預(yù)留功率滿足，當(dāng)這種需求過(guò)大，消耗的功率過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致部分PD設(shè)備下電。此時(shí)，可配置告警功能，當(dāng)消耗的功率超過(guò)告警閾值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生告警，通知用戶，當(dāng)前消耗的功率過(guò)大，應(yīng)采取措施，減小功率消耗。

[HUAWEI]poe-power utilization-threshold 80# 配置PoE電源功率消耗的告警上限比例為80%

3.4使能允許上電瞬間的高沖擊電流

不規(guī)范的PD上電瞬間會(huì)產(chǎn)生高沖擊電流，使設(shè)備啟動(dòng)自我保護(hù)并將PD斷電。在這種情況下，若一定要給此PD供電，需要允許上電瞬間的高沖擊電流。關(guān)閉設(shè)備的自我保護(hù)功能，允許上電瞬間的高沖擊電流，可能會(huì)對(duì)設(shè)備器件造成損害。

[HUAWEI]poe high-inrush enable slot 1# 使能1號(hào)槽位單板允許上電瞬間的高沖擊電流

3.5配置PoE的上下電管理

上下電管理分自動(dòng)和手動(dòng)上下電2種模式。自動(dòng)模式可配置接口優(yōu)先級(jí)為critical、high、lo。在剩余可用功率不足時(shí)，優(yōu)先保證給高優(yōu)先級(jí)接口下的PD設(shè)備供電。手動(dòng)模式下，用戶根據(jù)實(shí)際需要給指定接口下的PD上下電，在剩余可用功率不足時(shí)無(wú)法繼續(xù)給PD設(shè)備上電。除自動(dòng)和手動(dòng)2種方式，接口PD供電管理還提供設(shè)置上下電時(shí)間段功能和對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)PD設(shè)備進(jìn)行兼容功能。各功能代碼如下：

（1）配置設(shè)備供電管理方式

[HUAWEI]poe power-management ？

autoAutomatic（Default value）

manualManual

[HUAWEI]poe power-management manual ？

slotSlot ID

（2）配置該接口的供電的優(yōu)先級(jí)

[HUAWEI-Ethernet0/0/2]poe priorit

criticalCritical priority

highHigh priority

low Low priority（Default value）

（3）手動(dòng)給某個(gè)接口上的PD設(shè)備上下電

[HUAWEI]poe { power-on | power-off } interface interface-type interface-number

（4）定義一個(gè)PoE的下電時(shí)間段

[HUAWEI]time-range ？

STRING<1-32>Time-range name （ 32 letters max，start wi

[HUAWEI]time-range test ？

Starting time

from The beginning point of the time range

[HUAWEI]time-range test 19：00 ？

toThe ending point of periodic time-range

[HUAWEI]time-range test 19：00 to 23：00 ？

<0-6>Day of the week（0 is Sunday）

FriFriday

MonMonday

SatSaturday

SunSunday

ThuThursday

TueTuesday

WedWednesday

dailyEvery day of the week

off-daySaturday and Sunday

working-dayMonday to Friday

[HUAWEI]time-range test 9：00 to 18：00 working-day

（5）在接口下匹配已配置的下電時(shí)間段規(guī)則

下電時(shí)間段內(nèi)，如果切換供電管理方式，配置的時(shí)間段失效，需按照新配置的供電管理方式上電。如：在手動(dòng)方式下，時(shí)間段生效的狀態(tài)下切換到自動(dòng)模式，時(shí)間段失效，端口自動(dòng)上電。

[HUAWEI-Ethernet0/0/3]poe power-off time-range ？

STRING<1-32>Name of time-range

[HUAWEI-Ethernet0/0/3]poe power-off time-range test

（6）配置對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)PD設(shè)備進(jìn)行兼容

當(dāng)非標(biāo)準(zhǔn)PD接入設(shè)備，設(shè)備檢測(cè)不到滿足要求的特性電阻，無(wú)法識(shí)別PD。兼容性檢測(cè)功能能使設(shè)備檢測(cè)到不符合802.3af或802.3at標(biāo)準(zhǔn)的PD設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)給非標(biāo)準(zhǔn)PD供電。

4結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)交換設(shè)備PoE的合理配置，使管理人員能夠輕松掌握整個(gè)IMS系統(tǒng)的具體運(yùn)行情況并加以智能化管理。同時(shí)，解決了由于供電導(dǎo)致的諸多問(wèn)題，如不規(guī)范的PD上電瞬間會(huì)產(chǎn)生高沖擊電流問(wèn)題、突發(fā)性的功率需求問(wèn)題及計(jì)劃性設(shè)備用電問(wèn)題等。本文有效地利用設(shè)備供電的網(wǎng)管功能，合理地配置好PoE，保證了公司通訊既安全又經(jīng)濟(jì)地運(yùn)轉(zhuǎn)，給公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供了可靠的信息通信支撐。（下轉(zhuǎn)第226頁(yè)）參考文獻(xiàn)

[1] 熊文強(qiáng). dPMR標(biāo)準(zhǔn)中繼器的研究及有線接口的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用[D]. 華僑大學(xué)，2014.

[2] JamesF.Kurose， KeithW.Ross， 庫(kù)羅斯，等. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：自頂向下方法[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2014.

[3] 王海洲，李曉. 基于Web管理技術(shù)的安全網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)[J]. 計(jì)算機(jī)工程，2002（1）：171-172，239.

[4] 王宇，陸松年. Web應(yīng)用防火墻的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 信息安全與通信保密，2011（5）：104-106.

[5] 劉云. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)用教程[M]. 清華大學(xué)出版社， 2010.

[6] 伏曉，蔡圣聞，謝立. 網(wǎng)絡(luò)安全管理技術(shù)研究[J]. 計(jì)算機(jī)科學(xué)，2009，36（2）：15-19，54.