理解對認(rèn)證和測試過程的潛在影響
[摘要] 以太網(wǎng)供電(PoE)是一項具有創(chuàng)新意義的技術(shù),并被越來越多的用來為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電,包括IP 電話、無線LAN接入點、網(wǎng)絡(luò)攝像頭和其它網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。已經(jīng)部署了PoE 或正準(zhǔn)備部署PoE 的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)員,以及提供這一技術(shù)作為其服務(wù)部分的安裝者應(yīng)該認(rèn)識到PoE 對網(wǎng)絡(luò)測試過程的一些潛在影響。安裝某種類型的PoE 設(shè)備將需要重新認(rèn)證現(xiàn)有的布線裝置。在測試過程中,網(wǎng)絡(luò)上現(xiàn)有的PoE 設(shè)備可能需要進(jìn)行改動,以確保準(zhǔn)確測試數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。對新PoE 設(shè)備進(jìn)行額外的測試將有助于驗證和證明其工作正常。本文將介紹PoE 對網(wǎng)絡(luò)測試過程的影響,并說明如何對測試過程和設(shè)備進(jìn)行相對簡單的改動來保證測試的成功。
PoE 技術(shù)簡介
當(dāng)前的PoE 技術(shù)已經(jīng)通過IEEE 802af 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布形成條文,它規(guī)定了以太網(wǎng)供電設(shè)備(PSE)和受電設(shè)備(PD)的操作。技術(shù)指標(biāo)包括通過非屏蔽雙絞線電纜在標(biāo)稱48 V 直流電壓下提供最大15 W 的功率。它和現(xiàn)有的線纜設(shè)備一起工作,包括CAT 5、5e 或6 類線纜,水平電纜或跳線、配線架、插座和連接硬件,無需改動。
所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都需要數(shù)據(jù)連通性和電源。PoE 的優(yōu)勢在于它利用一組電纜即可完全滿足這些需求,減少了安裝時間和費用,節(jié)省空間。由于PoE 設(shè)備可以方便地插入到支持PoE 的網(wǎng)絡(luò)插座,因此可非常容易地進(jìn)行移動。
供電設(shè)備的類型
有兩種基本類型的PSE:末端跨接法(End-Span)和中間跨接法(Mid-Span)。這些PSE 對網(wǎng)絡(luò)測試的影響具有明顯的不同。
End-Span 系統(tǒng)采用內(nèi)置有電源的以太網(wǎng)交換機來提供電源和傳輸數(shù)據(jù)。IEEE 標(biāo)準(zhǔn)802.3af 允許End-Span 設(shè)備利用4對銅線中的1/2 和3/6 線對或4/5 和7/8 線對提供電源。End-Span PSE 可以和10BASE-T、100 BASE-TX 或1000BASE-T 數(shù)據(jù)傳輸兼容。
End-Span PoE 設(shè)備位于永久鏈路之外。End-Span 設(shè)備對永久鏈路的認(rèn)證沒有影響。
Mid-Span PSE 位于舊式交換機或路由器和受電設(shè)備之間。Mid-Span PSE 可以是獨立使用的設(shè)備,也可以被集成到跳線中。在后一種情況下,電源插入配線架上的每個Mid-Span 端口均形成永久鏈路的一端。802.3af 兼容的Mid-Span 設(shè)備僅允許使用4/5 和7/8 線對提供電源,而4/5 和7/8 線對不通過Mid-Span PSE 傳輸數(shù)據(jù)流量。由于1000BASE-T 流量需要全部4對線來傳輸數(shù)據(jù)流量,因此,802.3af Mid-Span PSE 僅限于10/100BASE-T。Mid-Span PSE 可以支持1000BASE-T,但是這些技術(shù)與IEEE Std 802.3af 標(biāo)準(zhǔn)不兼容。
電源插入配線架和End-Span PSE 之間的一個重要區(qū)別就是電源插入配線架是永久鏈路的一部分,而End-Span 設(shè)備則不是。電源插入配線架的連接性能和端接質(zhì)量對永久鏈路性能有很大影響,因此只要安裝了電源插入配線架,就需要重新認(rèn)證永久鏈路。End-Span 設(shè)備不在永久鏈路之中,對網(wǎng)絡(luò)測試具有很小的影響。
在Mid-Span PoE 配置下,供電設(shè)備(PSE)被包含在跳線中,是永久鏈路的一部分。 在進(jìn)行認(rèn)證時應(yīng)該關(guān)閉PSE,并且利用回?fù)p、插入損耗和NEXT 測試結(jié)果的推斷進(jìn)行接線圖測試。
PoE 系統(tǒng)工作原理
為了防止損害不支持PoE 的現(xiàn)有以太網(wǎng)設(shè)備,PSE 采用了一個發(fā)現(xiàn)過程,它在向線路供電之前查找符合PoE 技術(shù)指標(biāo)的設(shè)備。該發(fā)現(xiàn)過程向電纜中提供一個電流受限的小電壓并檢查遠(yuǎn)程設(shè)備中的25 kΩ 電阻。該探測電壓一般小于10V,可以頻繁至每2 毫秒進(jìn)行探測。
如果它發(fā)現(xiàn)電阻,PSE 就會施加PoE 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的全48V 電壓,功率可高達(dá)13 W。只要設(shè)備存在,就會提供電源,并且可以吸收最大水平的電流。如果設(shè)備被關(guān)閉或移除,PSE 就會斷開電源并開始發(fā)現(xiàn)過程。
對網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證測試的影響
鏈路上的直流電壓和高頻數(shù)據(jù)信號是隔離的,但是它會影響測試儀器。幾乎所有的測試儀都采用直流信號進(jìn)行基本的連通性測試,例如線圖和電阻測試。另外,許多測試儀都具有用于保護(hù)敏感測量電路免受其它有源通信設(shè)備(例如ISDN 和POST)損壞的功能,這些設(shè)備可能會在不同的線對上使用直流電壓,并且可能會被意外連接至測試儀。
在測試電纜時,在線路上沒有受電設(shè)備,因此PSE 處于發(fā)現(xiàn)模式。發(fā)現(xiàn)過程發(fā)送的直流電壓不會對數(shù)據(jù)傳輸測試產(chǎn)生影響,例如回波損耗、插入損耗和近端串?dāng)_。它們會干擾絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)測試儀在認(rèn)證過程中用來測量鏈路阻抗和生成線圖所進(jìn)行的直流測量。PSE 在發(fā)現(xiàn)過程中產(chǎn)生的直流電壓會意外觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)測試設(shè)備的保護(hù)功能。
因此,當(dāng)在測試任何線路時,直流電源都應(yīng)該被關(guān)閉。最簡單的方式就是從PSE 設(shè)備斷開電源。但是斷開所有鏈路而不僅僅是被測鏈路的電源往往會產(chǎn)生不希望的影響。幸運的是,多數(shù)PSE 具有軟件配置工具,可以單獨打開或關(guān)閉某些端口。當(dāng)被測端口被關(guān)閉電源后,就可以像測試傳統(tǒng)鏈路一樣測試支持PoE 功能的鏈路的數(shù)據(jù)傳輸特性。
測試PSE
接下來的問題是如何測試PSE。有幾種可能的方法:從復(fù)雜和非常準(zhǔn)確的方法到簡單的合格/不合格測試,以及介于中間的有些方法。
- 利用設(shè)計用于評估電源性能的實驗室設(shè)備即可測試PSE。這些高端設(shè)備可被配置為評估PSE 的性能,無論是在發(fā)現(xiàn)模式下還是在供電模式下。問題是這些設(shè)備非常昂貴、體積大、使用復(fù)雜。其本意是供設(shè)備制造商使用的,而不是現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員。
- 利用基本由電阻、LED 和RJ-45 插頭組成的簡單設(shè)備,可提供一個更加簡單、更加便宜的方法。這些設(shè)備被插入到網(wǎng)絡(luò)插孔,并對PSE 表現(xiàn)為一個電阻。PSE 則會發(fā)送48V 的電源,從而點亮LED 指示燈。這些設(shè)備為測試PSE 提供了快捷、簡單的途徑,但是不能提供關(guān)于電壓水平和PSE 功率的任何信息。它們也不能提供證明PoE 電源可用性的方法。可以將這些方法看作是快捷的合格/不合格判定解決方案。
最有效的方案將比簡單的合格/不合格判定方案提供更多的信息,并非常適合現(xiàn)場使用。福祿克網(wǎng)絡(luò)公司最近推出了供DTX CableAnalyzer 電纜認(rèn)證分析儀使用的DTX 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模塊。這款新模塊(DTX-NSM)插入到DTX CableAnalyzer 分析儀的背部,提供了更加深入的PoE 測試,作為認(rèn)證鏈路的一部分。該解決方案驗證PoE 應(yīng)用電壓是否存在以及是否合適,驗證PSE 提供的電源符合IEEE 802.3af 標(biāo)準(zhǔn)中的A 或B。將PoE 測試集成到鏈路認(rèn)證的另一個優(yōu)點是可以存檔PoE 測試的結(jié)果,并作為認(rèn)證測試過程的一部分。
新的標(biāo)準(zhǔn)和不兼容的PSE
在此之前,我們已經(jīng)介紹了如何在符合802.3af 標(biāo)準(zhǔn)的PoE 鏈路上測試電源和數(shù)據(jù)。但是該標(biāo)準(zhǔn)不支持千兆以太網(wǎng),千兆網(wǎng)使用全部4 對線傳輸數(shù)據(jù)。因此,大量的制造商已經(jīng)推出了千兆以太網(wǎng)PoE 設(shè)備,它們并不符合任何現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)。另外,有些PSE 可能提供的功率大于15W,以支持需要更大功率的設(shè)備。這些設(shè)備已經(jīng)占據(jù)了可觀的市場份額,并且已經(jīng)提請IEEE 成立一個任務(wù)組解決這些問題,對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更新。這個802.3at 任務(wù)組負(fù)責(zé)擴展802.3af 標(biāo)準(zhǔn)的能力。
在草案和正式發(fā)布時,新的標(biāo)準(zhǔn)都有望提供至少30W 的功率,高數(shù)據(jù)速率接入點和馬達(dá)驅(qū)動的設(shè)備特別需要這么高的功率,例如帶搖攝、傾斜和縮放控制的攝像機。
測試新的PSE
當(dāng)全部4 對線都用來傳輸數(shù)據(jù)時,需要應(yīng)對的挑戰(zhàn)是防止直流電壓被意外返回至網(wǎng)絡(luò)交換機或路由器,那樣會產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。已經(jīng)推出了千兆Mid-Span 設(shè)備的制造商目前已經(jīng)通過加入能夠阻止直流電流流向交換機或路由器的變壓器或電容器克服了這一問題。
這就為網(wǎng)絡(luò)測試過程造成了更加復(fù)雜的局面。變壓器或電容器不會影響進(jìn)行插入損耗、近端串?dāng)_和回波損耗測量時所使用的高頻信號。但是,即使是關(guān)閉電源,這些設(shè)備對于采用直流電流來檢查連通性的網(wǎng)絡(luò)測試儀將表現(xiàn)為開路。因此,鏈路的認(rèn)證將失敗。為了克服這一問題,將測試儀配置為避免使用獨立的接線圖測量。其它參數(shù),例如插入損耗、近端串?dāng)_和回波損耗,只有在線圖正確時才能通過。
結(jié)論
PoE 的快速普及意味著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)員需要理解它對認(rèn)證過程的影響。各種不同的PoE 設(shè)備具有不同的影響。通過對測試程序進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)員可以很容易地驗證PoE 系統(tǒng)的性能。
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