LLDP致PoE摄像头异常

引言： 单位因工作需要，加装了5台采用PoE远程供电方式球形摄像头。安装后，球形摄像头电源指示灯显示正常，但看不到视频画面，在采集到的摄像头视频信号中提示供电不足。本文介绍故障的排查过程。

现在很政府、企业、工厂、商店都会安装很多安防设备，其中使用最多的就是监控摄像头，监控摄像头安装方便快捷，使用灵活，采集影像直观，技术也成熟。目前市场上很多监控摄像头的供电方式主要采用2种：一种是架设电源线直接强电供电，另一种是使用PoE远程供电。因PoE存在技术优势，安装施工方便，节省施工材料，安全性较高，越来越多的用户都会首选PoE远程供电方式。但在日常使用过程中，因PoE供电规格标准不统一，会导致摄像头出现一些使用故障。笔者单位曾在一次加装PoE摄像头时，出现了因交换机配置问题，导致监控摄像头无法正常工作的故障。

故障现象

单位原安装有很多枪形摄像头，使用1台华为S5700-52C-PWR-EI交换机作为各监控摄像头的连接设备。各枪形摄像头使用PoE远程供电方式，一切工作正常，后因工作需要加装了5台球形摄像头，也是连接至这台华为交换机上。新加装的球形摄像头也采用PoE远程供电方式，球形摄像头电源指示灯显示正常，使用计算机采用网页方式访问方式可登录各摄像头的管理页面，但看不到视频画面，在采集到的摄像头视频信号中提示供电不足。

刚开始以为是因网线质量不好、距离过长造成供电不足，遂换了几米长质量较好的网线进行测试，但依旧提示供电不足。使用外置电源适配器对球形摄像头供电，球形摄像头工作正常，看来是交换机给球形摄像头供电存在问题。

分别查阅了球形摄像头的技术参数和枪形摄像头的技术参数，发现枪形摄像头的PoE供电规格为IEEE 802.af，而球形摄像头的PoE供电规格为IEEE 802.at，两种摄像头的供电规格不同。在交换机上使用display poe power命令查询交换机PoE供电属性，发现各端口可提供的最大功率为30W，其总输出功率为930W，因增加了5台球形摄像头供电，端口供电功率满足要求，所有摄像头总功率不到300W，不存在交换机供电功率不足的问题。

后来查阅了相关资料，发现PoE的供电标准有2种：IEEE 802.af和IEEE 802.at，而这两种供电方式在工作过程、供电功率等存在较大不同。

PoE系统和PoE供电标准

一个完整的PoE系统包括供电端设备（PSE，Power sourcing Equipment）和受电端设备（PD，Power Device）两部分。PoE系统中PSE使用以太网线缆给PD设备进行远程供电，PSE设备一般是交换机、路由器、集线器等，需要这些设备具备PoE远程供电功能才能可以远程供电，并不是所有的交换机和路由器都具备PoE远程供电功能。PSE不仅是供电设备，同时也是整个PoE系统的管理端，如果出现了供电方面的问题，除物理故障外，一般都是管理端设置的问题。PD即PoE系统的客户端设备，是接受PSE供电的负载，PD设备一般是IP电话、视频电话、移动电话、无线AP、掌上电脑、摄像头、双波段接入、PTZ视频监控系统等，这些设备也需要支持PoE功能才可以。

PoE有两种供电标准，分别是IEEE 802.3 af和IEEE 802.3at。

IEEE 802.3 af是2003年6月由IEEE批准通过，它明确规定了PoE系统中的电子检测和控制事项，并对路由器、交换机和集线器等PSE设备通过以太网电缆向IP电话、视频电话、移动电话、无线AP、掌上电脑、摄像头、双波段接入、PTZ视频监控系统等PD等设备供电方式、连接方式、设备类型、功耗级别等进行了规定。

标准的五类网线有四对双绞线，802.3 af有两种线序供电方法：第一种供电线序 是 4、5、7、8 线对上传输电流，并规定4、5为正级，7、8为负极。第二种供电线序是在 1、2、3、6，极性为任意，1、2为正极、3、6为负极或是 1、2为负极，3、6为正极都可以。该供电标准供电过程主要有3步：第一步是检测（detect）。一开始 PSE 在给PD供电前，先输出一个低电压来检测PD是否符合802.3af标准，一般是在受电设备中，会选用一个阻值为24.9K的电阻，来确认其是否符合802.3af供电标准，如果符合标准，会进行第二步。第二步是分级（class）：当PSE检测到符合要求的阻值后，会将输出电压进一步提高，对受电设备进行分级，如果受电设备此时没有回应分级确认电流，PSE默认给PD供电功率为0级，为其提供15.4W的输出功率。该标准功耗级别分为class0、class1、class2、class3等4级，每一级的供电功率和电压各有不同，class0最高工作功率为0-12.95W，class1的最高工作功率为0-3.84W,class 2的最高工作功率为3.85W-6.49W，class 3设备功率范围介于6.5-12.95W，当找到匹配的输出功率后，就会进行第三步。第三步是供电（Power on）：经过确认分级后，PSE会向受电设备输出48V的直流电，并确认受电设备不超过15.4W的功率要求，当受电设备超载或短路后，PSE将停止为其供电，再次进入第一步即检测阶段，直到找到符合要求的供电电压。

IEEE 802.3 at是IEEE于2009年批准通过的，是对IEEE 802.3af的一个扩展。原有的802.3af标准在使用了多年以后，因其功率标准过低，已经无法满足越来越多的PD设备的供电需求了，特别是新型网络摄像头、双波段接入、视频电话和PTZ视频监控系统等高功率设备的出现，802.3 af的供电功率显然不能满足需求，很大程度上限制了PoE系统的应用范围。为了克服PoE对功率要求的限制，IEEE曾成立了一个技术任务组，目的是提高PoE国际电源标准的功率限值的方法，802.3 at标准将功率扩展到25W以上，并将其定义为class 4。与802.3af相 比，802.3 at可输出2倍以上的电力，每个端口的输出功率可在30W以上，就标准而言，两者在功率、分级上有不同的定义。802.3 at规定，受电设备PD可以最大到29.95W，PSE将其提供30W以上的直流电源。其供电过程在802.3af原有3个步骤的基础上增加了一个步骤，即LLDP协调这一步骤，这一步骤可以理解为PSE和PD之间的邻居发现、通告和参数协调。

LLDP协议

图1 LLDP数据包

LLDP（Link Layer Discovery Protocol,链路层发现协议）是一种国际标准的链路层发现方式，主要用于设备邻居间的发现，是一个与厂商无关的二层协议，其产生的背景为了使不同厂商的设备能够在网络中相互发现并交互各自的系统及配置信息，该协议可以将本端设备的设备类型、主要技术参数、IP地址、设备属性、接口标识等信息按照LLDP协议标准，将这些信息封装在 LLDPDU（Link Layer Discovery Protocol Data Unit，链路发现协议数据单元）中，发布给与自己直连的邻居，用于邻居之间的发现。当邻居收到这些信息后将其以标准MIB（Management Information Base，管理信息库）的形式保存起来，管理员可以通过相应命令进行查询及判断链路的通信状况，它的出现实现了国际标准协议替代部分供应商私有的协议的目的，如思科的CDP协议等。根据不同的用途，LLDP协议有4种工作模式：既发送也接收LLDP报文、只发送不接收LLDP报文、只接收不发送LLDP报文、既不发送也不接收LLDP报文。当端口的LLDP工作模式发生变化时，端口会对协议状态进行初始化操作，为了避免因端口工作模式频繁改变而导致端口不断执行初始化操作，一般都会在管理端口配置一定的初始化延迟时间。

故障排除

一是进入华为交换机全局管理模式，执行display poe power命令，查看交换机PoE相关信息，发现其接口最大功率为30W，满足供电条件。

二是镜像连接球形摄像头的端口，抓包发现摄像头一直在发LLDP协商报文，PD请求17.4W功率，而PSE（华为交换机）提供的为0（如图1）。

三是分别进入华为交换机全局管理和端口模式，开启LLDP功能，配置命令如下：

进入系统配置模式。

systemview

使能LLDP协议。

[Huawei] lldp enable

进入连接球形摄像头的交换机端口，并使能LLDP协议。

[Huawei] interface GigabitEthernet0/0/6

[Huawei] lldp enable

当执行以上命令时，交换机会出现“Info:Global LLDP is enabled successfully.”提示信息。

四是当交换机开启LLDP协议后，发现各球形摄像头工作全部恢复正常，故障排除。

经验总结

因802.2 at供电标准工作过程不同于802.2 af，其需要在PSE上使能LLDP协议才可以正常工作。如果在PSE未开启LLDP协议，会导致PD与PSE之间无法通过自动协商来协商供电功率。未开启LLDP功能不影响802.3 af规格设备供电，但对于802.3 at规格的设备，由于前三步已完成则软件可以启动，但802.3 at规格设备由于第四步无法协商成功，导致摄像头无法启动，从而会提示设备供电不足，必须有PSE上开启LLDP协议，才能确保使用802.3 at标准的PD正常工作。