标签: POE供电

01 背景简述 PoE供电技术简介(1) PoE供电技术简介(2) PoE供电技术简介(3) 此前分享了几篇关于以太网供电(PoE, Power over Ethernet)技术原理的简介。此文，分享一篇POE电路模块应用中无法建立连接的问题分析。 02 PSE AG6110和PD AG5510 由前文可知，POE电路分为供电设备PSE和受电设备PD。这部分介绍此文问题分析所使用的是Silvertel公司的PSE模块AG6110和PD模块AG5510。 图 0.1 Ag6110实物图 图 0.2 Ag6110封装图 图 0.3 Ag6110原理框图 图 0.1、图 0.2、图 0.3所示，分别是PSE Ag6110模块的实物图、封装图和原理框图。 图 0.4 Ag5510实物图 图 0.5 Ag5510封装图 图 0.6 Ag5510原理框图 图 0.4、图 0.5、图 0.6所示，分别是PD Ag5110模块的实物图、封装图和原理框图。 图 0.7 PSE Ag6110与PD Ag5510典型电路连接（10/100 BASE-T） 03 问题现象 图 0.8 正确的PSE和PD供电受电波形 图 0.8所示，我们在之前文章中所述，PSE和PD之间，通过V1和V2两个电压沟通成功之后，PSE会给PD供电48V。 图 0.9 PSE Ag6110无法给PD Ag5510供电48V 图 0.9所示，是在之前非POE电路基础上，通过增加PSE Ag6110和PD Ag5510升级为POE供电系统；但是，系统上电后，PSE Ag6110却无法成功为PD Ag5510供电。 注意：这里为我们问题埋下的伏笔就是，此文分析的PSE和PD供电受电问题电路板，是在之前非POE电路基础上改版的，增加了PSE Ag6110和PD Ag5510升级为POE供电系统。 04 问题原因 图 0.10 PD设备输入端存在1uF输入电容 图 0.10所示，之前非POE电路板上，在受电端的VIN输入端存在C1=1uF电容，在增加了PSE Ag6110和PD Ag5510升级为POE供电系统后，该C1=1uF电容仍然存在。就是该电容导致了PSE Ag6110无法成功为PD Ag5510供电这个问题。 那么，PD输入端电容为何如此重要，对容值大小或者其他参数有要求？ 图 0.11 POE规范“IEEE 802.3at-2009.pdf” 图 0.11所示，通过查看POE规范“IEEE 802.3at-2009.pdf”知道，PD设备输入端可以接受的特征电容最大值是0.15uF（这是为了PSE与PD之间的特征识别，或者叫做“握手”）。 而我们存在无法供电问题的电路板上，PS设备输入端电容是C1=1uF，远远超过了规定的最大容值0.15uF。 通过将该C1电容的容值调整到0.1uF之后，PSE Ag6110就可以正常给PD Ag5510供电48V了。 05 小结 此文分析了一个POE应用中PSE Ag6110无法给PD Ag5510供电48V的问题。 回头来看，问题原因是很简单的，就是规范对PD受电设备输入端电容值要求不超过0.15uF，出问题的电路板中该电容为1uF，远远大于0.15uF，导致PSE和PD之间的特征识别无法完成，从而PSE无法给PD供电48V。

关键词：树莓派 Compute Module 4 CM4 SSD PoE 固态硬盘 测速 以太网供电 路由器 交换机 Mcuzone 野芯科技 概述：树莓CM4平台引出了PCIe接口，虽然只是GEN2 x1，但是仍然为我们带来了很大的扩展空间。下面我们以CM4_PoE_SSD扩展板为硬件平台，来演示一下PCIe X1总线上外挂SSD固态硬盘的读速情况。由于CM4仅仅是X1接口，理论带宽5Gbps，实际可测得的最高带宽约3.4Gbps，所以我们只需要采用便宜的国产SSD模组(再差的SSD也能轻松上到1000MB/S即8Gbps，远远高于CM4的PCIE带宽)即可，测试用的就是一款用了两年的国产老SSD模组，下面我们来看一下测试数据。 硬件平台： 树莓派CM4_PoE_SSD扩展板 国产2242尺寸SSD 软件平台： 树莓派Raspberry Pi OS，32bit 首先，通过ls /dev确认SSD是否已经正确识别到，如果看到nvme...设备即代表已经识别。然后通过hdparm工具进行读速测试，注意，该测试仅用于测试接口带宽，并不代表实际使用时两个存储设备之间能达到的传输速率。 根据上图我们可以看到，速度基本都在360MB/s以上，即2900Mbps左右，接近CM4的PCIe实际极限。 要注意的是，按照我们的实际测试，SSD的实际持续读文件的速度也就偶发性的100MB/s出头，写入速度就更低，约为30-50MB/s左右。和U3及以上级别的TF卡的速度基本相同。 SSD扩展板最大的意义是两个： 1，提供了从SSD启动的选项，可以实现比eMMC更大容量，比TF卡更高可靠性的需求； 2，提供了大容量存储扩展的选项； 参考硬件： 可选配2242 SSD固态硬盘 可选配CM4尺寸4G模组 可选配PoE供电

近年来，PoE供电技术的发展势头越来越强劲。凭借简化用电设备的安装和部署、节能，安全等一系列优势，PoE供电成为无线覆盖、安防监控、以及智能电网等场景的新宠。在技术交流中，困惑最多的其中就有POE的问题。 今天就由小编与大家共同了解PoE交换机的重要指标，帮助大家了解PoE交换机技术参数，以便于用户选择更合适适合自己的PoE交换机产品。 一、交换机类别 1、网络构成方式 接入层交换机、汇聚层交换机、核心层交换机 2、OST模型 第二层交换机、第三层交换机、第四层交换机……第七层交换机 3、交换机的可管理性 可管理型交换机、不可管理型交换机。区别在于对SNMP/RMON等网管协议的支持 二、如何辨别标准和非标PoE交换机 1、标准POE交换机：符合IEEE802.3af、802.3at标准，就是标准POE交换机(俗称48V)，完整的POE包括供电端设备(PSE, Power Sourcing Equipment)和受电端设备(PD, Power Device)两部分，poe交换机为PSE设备的一种。PSE是为终端供电的设备,也是POE以太网供电过程的管理者。PD是接受供电的终端设备(48V国标设备含有PD芯片)。 2.非标准POE交换机：相反则为非标准POE交换机(“非标准”简称”非标”俗称24V,但是非标有48V、24V、12V、5V等)。 要判断一台交换机是普通交换机还是PoE交换机，方法很简单，用肉眼从产品外观即可判断。看产品标签正规厂家出厂的产品，都会有产品标签，一般来说在产品底部。仔细阅读标签上的产品信息，便能判断一二。看交换机面板，如果底部标签上没有上述信息，则可查看面板。有的品牌会将交换机名称和型号印在面板PVC上，而且面板上的LED指示灯往往也带有PoE标志。 3、看电源参数 使用外置电源的PoE交换机，其电源适配器上往往标有详细的参数，从供电电压来判断，如果为48V的话则为PoE交换机，如果为9V/12V的通常是普通交换机。 使用内置电源的交换机无法看到电源参数，但有的产品会在产品标签上标注额定功率，如果功率的数值较大（通常大于150W），则基本可以判断为PoE交换机。 三、交换机主要参考参数 1、线速是什么？ 线速是指交换机的端口上每秒钟传输的bit数，单位为bps（bit per second，即每秒传输多少bit，一个bit也就是一个二进制数0或者1）。 2、背板带宽是什么？ 热交换机的背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps，也叫交换带宽。所以只有模块交换机(拥有可扩展插槽，可灵活改变端口数量)才有这个概念，固定端口交换机是没有这个概念的，并且固定端口交换机的背板容量和交换容量大小是相等的。背板带宽决定了各板卡(包括可扩展插槽中尚未安装的板卡)与交换引擎间连接带宽的最高上限。由于模块化交换机的体系结构不同，背板带宽并不能完全有效代表交换机的真正性能。固定端口交换机不存在背板带宽这个概念。 计算公式：端口数×相应端口速率×2(全双工模式) 24口百兆+2口千兆：24*2*100+2*2*1000=8.8Gbps 3、吞吐量是什么？ 吞吐量（也称为整机包转发率）是指网络、设备、端口或其他设施在单位时间内成功地传送数据的数量（以比特、字节等为测量单位），也就是说吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接收并转发的最大数据速率。 4、包转发率是什么？ 对于网络设备而言，除了吞吐量这个重要指标以外，报文转发率，也就是常说的包转发率是衡量网络设备性能的另一个主要指标。包转发率一般是指以64字节数据包的全双工吞吐量，该指标既包括吞吐量指标也涵盖了报文转发率指标。 下面以一个1000Mbps的线速端口计算一下其最大包转发率。 1000Mbps=1,000,000,000bps/（84*8bit）≈1,488,095pps=1.488Mpps 按照此算法以此类推，可以得出以下常用线速端口的包转发率： 万兆线速端口包转发率14.88Mpps 千兆线速端口包转发率1.488Mpps 百兆线速端口包转发率0.1488Mpps 包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps+百兆端口数量*0.1488Mpps+其余类型端口数*相应计算方法。 24口百兆口，2个千兆口：2*1.488+24*0.1488≈6.6Mbps 5、线速交换：是指能够按照网络通信线上的数据传输速度实现无瓶颈的数据交换。其实现首先依ASIC芯片，通过专用硬件完成协议解析和数据包的转发，而不是通过软件方式依交换机的CPU完成。线速交换的实现还借助于分布式处理技术，交换机多个端口的数据流能够同时进行处理。因此局域网交换机可以看做是CPU、RISC和 ASIC并用的并行处理设备。 6，PoE供电功率 既然是PoE交换机，必看的关乎其供电性能的参数就是PoE供电功率，包括PoE供电标准和总的PoE功率两个方面。PoE供电标准有af和at标准，前者允许端口最大供电功率为15.4W，后者许端口最大供电功率为30W，所以支持at标准的PoE交换机更好。 四、标准POE交换机的供电过程 1、检测： poe交换机先输出很小的电压,检测到含有支持IEEE802.3at/af标准芯片的受电端设备(支持IEEE802.3at/af标准芯片简称”PD”)。 2、PD分类：检测到PD后, poe交换机对PD设备进行分类,并评估PD设备的功率。 3、供电：在启动期内(一般小于15μs), poe交换机从低电压向PD供电，直到供够PD所需的电压，为PD设备提供稳定可靠的直流电。 4、断电：若PD设备断开, poe交换机会快速(一般在300～400ms之内)停止对PD供电,并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。 总的PoE功率一般都会在产品说明书中明确说明，表示的是整个PoE交换机可以提供的最大供电功率。 五、POE交换机选择时的注意事项 1、PoE交换机型号比较多，端口数有4、8、16、24，端口传输速率有百兆和千兆的，供电功率有100W、200W、300W、400W的，需要什么端口数和端口传输速率的，都需要选择正确。 2、网线质量的好坏对PoE供电的成功与否至关重要，一般推荐使用超五类网线、六类网线以及超六类网线。网线的内部材质也很重要，不要使用什么铝线、铜包铝线、铜包铁线、铁芯线等，使用无氧铜网线最佳。 距离在80米内理论上PoE供电的距离在100米，但鉴于市场上网线质量以及环境的影响，实际采用的供电距离尽量维持在80米内。 3、 PoE交换机尽量不要选择非标的。非标的之所以还存在一是因为成本低，虽然非标有些场所也可以使用。但非标的PoE交换机存在安全隐患，比如烧坏与之连接的网络设备。使用非标PoE交换机时，其供电电压和受电设备电压一定要一致。 POE供电只是众多工程项目供电方式的一种，还有很多其他方式，都有各自的适用性，无所谓好坏，大家可根据项目需求和施工难度选择使用。 官网：http://www.xmjisujia.cn 公众号：极速佳 搜索 复制