LLDP致PoE攝像頭異常

引言： 單位因工作需要，加裝了5臺(tái)采用PoE遠(yuǎn)程供電方式球形攝像頭。安裝后，球形攝像頭電源指示燈顯示正常，但看不到視頻畫(huà)面，在采集到的攝像頭視頻信號(hào)中提示供電不足。本文介紹故障的排查過(guò)程。

現(xiàn)在很政府、企業(yè)、工廠、商店都會(huì)安裝很多安防設(shè)備，其中使用最多的就是監(jiān)控?cái)z像頭，監(jiān)控?cái)z像頭安裝方便快捷，使用靈活，采集影像直觀，技術(shù)也成熟。目前市場(chǎng)上很多監(jiān)控?cái)z像頭的供電方式主要采用2種：一種是架設(shè)電源線直接強(qiáng)電供電，另一種是使用PoE遠(yuǎn)程供電。因PoE存在技術(shù)優(yōu)勢(shì)，安裝施工方便，節(jié)省施工材料，安全性較高，越來(lái)越多的用戶都會(huì)首選PoE遠(yuǎn)程供電方式。但在日常使用過(guò)程中，因PoE供電規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，會(huì)導(dǎo)致攝像頭出現(xiàn)一些使用故障。筆者單位曾在一次加裝PoE攝像頭時(shí)，出現(xiàn)了因交換機(jī)配置問(wèn)題，導(dǎo)致監(jiān)控?cái)z像頭無(wú)法正常工作的故障。

故障現(xiàn)象

單位原安裝有很多槍形攝像頭，使用1臺(tái)華為S5700-52C-PWR-EI交換機(jī)作為各監(jiān)控?cái)z像頭的連接設(shè)備。各槍形攝像頭使用PoE遠(yuǎn)程供電方式，一切工作正常，后因工作需要加裝了5臺(tái)球形攝像頭，也是連接至這臺(tái)華為交換機(jī)上。新加裝的球形攝像頭也采用PoE遠(yuǎn)程供電方式，球形攝像頭電源指示燈顯示正常，使用計(jì)算機(jī)采用網(wǎng)頁(yè)方式訪問(wèn)方式可登錄各攝像頭的管理頁(yè)面，但看不到視頻畫(huà)面，在采集到的攝像頭視頻信號(hào)中提示供電不足。

剛開(kāi)始以為是因網(wǎng)線質(zhì)量不好、距離過(guò)長(zhǎng)造成供電不足，遂換了幾米長(zhǎng)質(zhì)量較好的網(wǎng)線進(jìn)行測(cè)試，但依舊提示供電不足。使用外置電源適配器對(duì)球形攝像頭供電，球形攝像頭工作正常，看來(lái)是交換機(jī)給球形攝像頭供電存在問(wèn)題。

分別查閱了球形攝像頭的技術(shù)參數(shù)和槍形攝像頭的技術(shù)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)槍形攝像頭的PoE供電規(guī)格為IEEE 802.af，而球形攝像頭的PoE供電規(guī)格為IEEE 802.at，兩種攝像頭的供電規(guī)格不同。在交換機(jī)上使用display poe power命令查詢交換機(jī)PoE供電屬性，發(fā)現(xiàn)各端口可提供的最大功率為30W，其總輸出功率為930W，因增加了5臺(tái)球形攝像頭供電，端口供電功率滿足要求，所有攝像頭總功率不到300W，不存在交換機(jī)供電功率不足的問(wèn)題。

后來(lái)查閱了相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)PoE的供電標(biāo)準(zhǔn)有2種：IEEE 802.af和IEEE 802.at，而這兩種供電方式在工作過(guò)程、供電功率等存在較大不同。

PoE系統(tǒng)和PoE供電標(biāo)準(zhǔn)

一個(gè)完整的PoE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備（PSE，Power sourcing Equipment）和受電端設(shè)備（PD，Power Device）兩部分。PoE系統(tǒng)中PSE使用以太網(wǎng)線纜給PD設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程供電，PSE設(shè)備一般是交換機(jī)、路由器、集線器等，需要這些設(shè)備具備PoE遠(yuǎn)程供電功能才能可以遠(yuǎn)程供電，并不是所有的交換機(jī)和路由器都具備PoE遠(yuǎn)程供電功能。PSE不僅是供電設(shè)備，同時(shí)也是整個(gè)PoE系統(tǒng)的管理端，如果出現(xiàn)了供電方面的問(wèn)題，除物理故障外，一般都是管理端設(shè)置的問(wèn)題。PD即PoE系統(tǒng)的客戶端設(shè)備，是接受PSE供電的負(fù)載，PD設(shè)備一般是IP電話、視頻電話、移動(dòng)電話、無(wú)線AP、掌上電腦、攝像頭、雙波段接入、PTZ視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，這些設(shè)備也需要支持PoE功能才可以。

PoE有兩種供電標(biāo)準(zhǔn)，分別是IEEE 802.3 af和IEEE 802.3at。

IEEE 802.3 af是2003年6月由IEEE批準(zhǔn)通過(guò)，它明確規(guī)定了PoE系統(tǒng)中的電子檢測(cè)和控制事項(xiàng)，并對(duì)路由器、交換機(jī)和集線器等PSE設(shè)備通過(guò)以太網(wǎng)電纜向IP電話、視頻電話、移動(dòng)電話、無(wú)線AP、掌上電腦、攝像頭、雙波段接入、PTZ視頻監(jiān)控系統(tǒng)等PD等設(shè)備供電方式、連接方式、設(shè)備類型、功耗級(jí)別等進(jìn)行了規(guī)定。

標(biāo)準(zhǔn)的五類網(wǎng)線有四對(duì)雙絞線，802.3 af有兩種線序供電方法：第一種供電線序 是 4、5、7、8 線對(duì)上傳輸電流，并規(guī)定4、5為正級(jí)，7、8為負(fù)極。第二種供電線序是在 1、2、3、6，極性為任意，1、2為正極、3、6為負(fù)極或是 1、2為負(fù)極，3、6為正極都可以。該供電標(biāo)準(zhǔn)供電過(guò)程主要有3步：第一步是檢測(cè)（detect）。一開(kāi)始 PSE 在給PD供電前，先輸出一個(gè)低電壓來(lái)檢測(cè)PD是否符合802.3af標(biāo)準(zhǔn)，一般是在受電設(shè)備中，會(huì)選用一個(gè)阻值為24.9K的電阻，來(lái)確認(rèn)其是否符合802.3af供電標(biāo)準(zhǔn)，如果符合標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)進(jìn)行第二步。第二步是分級(jí)（class）：當(dāng)PSE檢測(cè)到符合要求的阻值后，會(huì)將輸出電壓進(jìn)一步提高，對(duì)受電設(shè)備進(jìn)行分級(jí)，如果受電設(shè)備此時(shí)沒(méi)有回應(yīng)分級(jí)確認(rèn)電流，PSE默認(rèn)給PD供電功率為0級(jí)，為其提供15.4W的輸出功率。該標(biāo)準(zhǔn)功耗級(jí)別分為class0、class1、class2、class3等4級(jí)，每一級(jí)的供電功率和電壓各有不同，class0最高工作功率為0-12.95W，class1的最高工作功率為0-3.84W,class 2的最高工作功率為3.85W-6.49W，class 3設(shè)備功率范圍介于6.5-12.95W，當(dāng)找到匹配的輸出功率后，就會(huì)進(jìn)行第三步。第三步是供電（Power on）：經(jīng)過(guò)確認(rèn)分級(jí)后，PSE會(huì)向受電設(shè)備輸出48V的直流電，并確認(rèn)受電設(shè)備不超過(guò)15.4W的功率要求，當(dāng)受電設(shè)備超載或短路后，PSE將停止為其供電，再次進(jìn)入第一步即檢測(cè)階段，直到找到符合要求的供電電壓。

IEEE 802.3 at是IEEE于2009年批準(zhǔn)通過(guò)的，是對(duì)IEEE 802.3af的一個(gè)擴(kuò)展。原有的802.3af標(biāo)準(zhǔn)在使用了多年以后，因其功率標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，已經(jīng)無(wú)法滿足越來(lái)越多的PD設(shè)備的供電需求了，特別是新型網(wǎng)絡(luò)攝像頭、雙波段接入、視頻電話和PTZ視頻監(jiān)控系統(tǒng)等高功率設(shè)備的出現(xiàn)，802.3 af的供電功率顯然不能滿足需求，很大程度上限制了PoE系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。為了克服PoE對(duì)功率要求的限制，IEEE曾成立了一個(gè)技術(shù)任務(wù)組，目的是提高PoE國(guó)際電源標(biāo)準(zhǔn)的功率限值的方法，802.3 at標(biāo)準(zhǔn)將功率擴(kuò)展到25W以上，并將其定義為class 4。與802.3af相 比，802.3 at可輸出2倍以上的電力，每個(gè)端口的輸出功率可在30W以上，就標(biāo)準(zhǔn)而言，兩者在功率、分級(jí)上有不同的定義。802.3 at規(guī)定，受電設(shè)備PD可以最大到29.95W，PSE將其提供30W以上的直流電源。其供電過(guò)程在802.3af原有3個(gè)步驟的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)步驟，即LLDP協(xié)調(diào)這一步驟，這一步驟可以理解為PSE和PD之間的鄰居發(fā)現(xiàn)、通告和參數(shù)協(xié)調(diào)。

LLDP協(xié)議

圖1 LLDP數(shù)據(jù)包

LLDP（Link Layer Discovery Protocol,鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議）是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的鏈路層發(fā)現(xiàn)方式，主要用于設(shè)備鄰居間的發(fā)現(xiàn)，是一個(gè)與廠商無(wú)關(guān)的二層協(xié)議，其產(chǎn)生的背景為了使不同廠商的設(shè)備能夠在網(wǎng)絡(luò)中相互發(fā)現(xiàn)并交互各自的系統(tǒng)及配置信息，該協(xié)議可以將本端設(shè)備的設(shè)備類型、主要技術(shù)參數(shù)、IP地址、設(shè)備屬性、接口標(biāo)識(shí)等信息按照LLDP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，將這些信息封裝在 LLDPDU（Link Layer Discovery Protocol Data Unit，鏈路發(fā)現(xiàn)協(xié)議數(shù)據(jù)單元）中，發(fā)布給與自己直連的鄰居，用于鄰居之間的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)鄰居收到這些信息后將其以標(biāo)準(zhǔn)MIB（Management Information Base，管理信息庫(kù)）的形式保存起來(lái)，管理員可以通過(guò)相應(yīng)命令進(jìn)行查詢及判斷鏈路的通信狀況，它的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議替代部分供應(yīng)商私有的協(xié)議的目的，如思科的CDP協(xié)議等。根據(jù)不同的用途，LLDP協(xié)議有4種工作模式：既發(fā)送也接收LLDP報(bào)文、只發(fā)送不接收LLDP報(bào)文、只接收不發(fā)送LLDP報(bào)文、既不發(fā)送也不接收LLDP報(bào)文。當(dāng)端口的LLDP工作模式發(fā)生變化時(shí)，端口會(huì)對(duì)協(xié)議狀態(tài)進(jìn)行初始化操作，為了避免因端口工作模式頻繁改變而導(dǎo)致端口不斷執(zhí)行初始化操作，一般都會(huì)在管理端口配置一定的初始化延遲時(shí)間。

故障排除

一是進(jìn)入華為交換機(jī)全局管理模式，執(zhí)行display poe power命令，查看交換機(jī)PoE相關(guān)信息，發(fā)現(xiàn)其接口最大功率為30W，滿足供電條件。

二是鏡像連接球形攝像頭的端口，抓包發(fā)現(xiàn)攝像頭一直在發(fā)LLDP協(xié)商報(bào)文，PD請(qǐng)求17.4W功率，而PSE（華為交換機(jī)）提供的為0（如圖1）。

三是分別進(jìn)入華為交換機(jī)全局管理和端口模式，開(kāi)啟LLDP功能，配置命令如下：

進(jìn)入系統(tǒng)配置模式。

systemview

使能LLDP協(xié)議。

[Huawei] lldp enable

進(jìn)入連接球形攝像頭的交換機(jī)端口，并使能LLDP協(xié)議。

[Huawei] interface GigabitEthernet0/0/6

[Huawei] lldp enable

當(dāng)執(zhí)行以上命令時(shí)，交換機(jī)會(huì)出現(xiàn)“Info:Global LLDP is enabled successfully.”提示信息。

四是當(dāng)交換機(jī)開(kāi)啟LLDP協(xié)議后，發(fā)現(xiàn)各球形攝像頭工作全部恢復(fù)正常，故障排除。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

因802.2 at供電標(biāo)準(zhǔn)工作過(guò)程不同于802.2 af，其需要在PSE上使能LLDP協(xié)議才可以正常工作。如果在PSE未開(kāi)啟LLDP協(xié)議，會(huì)導(dǎo)致PD與PSE之間無(wú)法通過(guò)自動(dòng)協(xié)商來(lái)協(xié)商供電功率。未開(kāi)啟LLDP功能不影響802.3 af規(guī)格設(shè)備供電，但對(duì)于802.3 at規(guī)格的設(shè)備，由于前三步已完成則軟件可以啟動(dòng)，但802.3 at規(guī)格設(shè)備由于第四步無(wú)法協(xié)商成功，導(dǎo)致攝像頭無(wú)法啟動(dòng)，從而會(huì)提示設(shè)備供電不足，必須有PSE上開(kāi)啟LLDP協(xié)議，才能確保使用802.3 at標(biāo)準(zhǔn)的PD正常工作。