随着网络设备的不断发展，更多的设备需要通过网络连接进行供电。为了满足这些需求，PoE( Power over Ethernet)交换机应运而生。本文将介绍PoE交换机的基本概念、特点和应用场景。

什么是PoE交换机

PoE交换机是一种可以为网络设备提供电力供应的交换机。它可以通过网络线缆提供电力，无需使用额外的电源线路。PoE交换机通常用于需要通过网络连接进行供电的设备，如IP电话、无线接入点、监控摄像头等。PoE 技术可确保现有结构化布线的安全性同时保证网络的正常运行，大大降低了成本。

PoE交换机的供电原理和协议介绍

PoE交换机通过其内部的PSE实现供电，PSE本质上是一个电源管理芯片。交换机的交流电源将220V交流电转换为低压直流输出，供交换机内部器件使用，PSE芯片是其工作负载之一； PSE芯片向PD输出低压直流电，PD是其唯一的工作负载。PoE总供电量、单端口供电量、供电端口数等参数由PSE芯片决定。

IEEE标准委员会为了解决不同制造商的电源和受电设备之间的适应性问题，先后发布了三个PoE标准：IEEE 802.3af标准、IEEE 802.3at标准、IEEE 802.3bt标准。那么这三个标准有什么区别呢？

2003年6月，IEEE 802.3工作组制定了IEEE 802.3af标准，作为以太网标准的延伸，对网络电源的供电、传输和接收进行了仔细的规定。例如，IEEE 802.3af 标准规定 PSE 设备需要在每个端口上提供高达 15.4W 的直流电源。

由于电缆中存在一定的功耗，受电设备只能获得 12.95 W 的功率。 2009年10月，IEEE 802.3at标准诞生，以对应大功率终端的需求。 IEEE 802.3at标准与802.3af标准兼容，并提供高达25.5W的功率以满足新的要求。

2018年9月，为了进一步提升PoE供电能力并优化标准，IEEE标准委员会发布了IEEE 802.3bt标准。 IEEE 802.3bt 标准进一步增强了供电能力，Type 3 提供高达 51 W 的供电，Type 4 提供高达 71.3 W 的供电。还包括对 2.5GBASE-T、5GBASE-T 和 10GBASE-T 的支持，扩展了高性能无线接入点和监控摄像头等应用的使用范围。

IEEE 802.3af标准对应的供电技术一般称为PoE供电，IEEE 802.3at标准对应的供电技术称为PoE+供电，IEEE 802.3bt标准对应的供电技术标准称为PoE++供电，也称为4PPoE。三种供电技术对应的参数如下表所示。

PoE交换机的应用场景

随着物联网和智慧城市的兴起，无线AP、摄像头、IP电话等移动终端越来越多。该类终端部署位置非常灵活，有线供电方式难度较大，导致布线成本较高。另外，在许多大型局域网应用中，管理员需要同时管理多个终端设备。这些设备需要统一供电和管理。由于供电地点的限制，给供电管理带来很大不便。基于此，通过以太网本身提供电力支持的需求变得越来越迫切。供电正好解决了上述需求。

星融元面向园区场景设计的接入交换机都提供了PoE款型，其中的智能供电单元支持设置PoE供电时间段，空闲时自动给PD设备断电，非空闲时自动给PD设备上电，提供更灵活的PoE供电方案；支持智能电源管理。当所有PD设备的供电需求超过PSE芯片组所能提供的供电需求时，系统将根据接口供电的优先级优先处理关键业务的供电需求。设备支持过载检测，实时监控PD设备工作负载，并在发生短路、电流电压超过阈值等异常情况时终止对PD设备供电。

数据中心交换机 (Data Center Switch)

当今互联网时代，数据中心交换机是数据中心网络架构不可或缺的一部分。集成多种功能的数据中心交换机，是支持数据中心各种应用和服务的核心设备。本文将介绍数据中心交换机的基本概念，特点和应用场景。

什么是数据中心交换机

数据中心交换机是连接数据中心各种设备的核心网络设备，包括服务器、存储设备、网络设备等。数据中心交换机具有高性能、高可靠性、高扩展性、高安全性等特点，可以实现快速、可靠和安全的数据交换和传输。

数据中心交换机的功能包括数据转发、路由、安全、负载均衡、QoS等，可以满足不同数据中心网络的需求。数据中心交换机的性能通常使用端口速率、转发性能、交换能力等指标来衡量。

在这其中，带宽和吞吐量是与交换机性能相关的两个术语。然而带宽和吞吐量这两个概念相似但不相同。网络带宽定义了在一段时间内网络中可能传输的数据量。网络吞吐量指的是数据在一段时间内的实际传输量。吞吐量和带宽有时也会跟时延同时提起，但时延是指数据通过网络到达目的地的速度。

带宽的测量单位包括比特、千比特、兆位（Mb）和千兆位（Gb）。例如，一个网络的带宽为每秒 1 Gb（Gbps）。吞吐量指的是在整个网络中传输和处理的实际数据量，如果说带宽描述的是理论数据量，那么吞吐量描述的就是实际数据量。吞吐量的测量单位与带宽的比特率单位相同。一个网络的带宽可能是 1 Gbps，这意味着它能够处理 1 Gbps 的数据。但根据具体情况，其吞吐量可能只有 500 Mbps，网络处理能力只有其一半。

数据中心交换机的特点

数据中心交换机具有以下特点：

1. 高可靠性：数据中心交换机通常采用冗余设计，包括冗余电源、风扇、端口等，以确保设备的高可靠性和稳定性。
2. 高性能：数据中心交换机通常采用高速芯片和高速端口，以提供高效的数据转发和处理能力。
3. 高扩展性：数据中心交换机通常支持堆叠、聚合、虚拟化等技术，以实现在不断增长的数据中心网络中的性能和容量扩展。
4. 高安全性：数据中心交换机通常支持访问控制、安全认证、数据加密等技术，以保护数据中心网络的安全性和隐私性。

数据中心交换机的应用场景

数据中心交换机广泛应用于各种大规模数据中心、云计算、虚拟化等场景。在这些场景下，数据中心交换机可以提供高性能、高可靠性、高安全性的网络连接和数据传输，以满足业务和应用的需求。数据中心交换机还可以支持多种网络协议和技术，包括VLAN、VXLAN等，以满足不同业务和应用的需求。同时，数据中心交换机的管理和监控也非常重要，可以通过集中管理工具、可视化监控等方式实现。

一个典型的数据中心overlay架构图如下所示，该方案采用高性能的单芯片盒式数据中心交换机进行Spine-leaf组网。这种基于SONiC（什么是SONiC？）+ 白盒交换机的开放网络解决方案，已成为了世界范围内最为流行的数据中心网络部署方案之一，适用于一般云业务，高性能计算（HPC）以及超大规模AI计算集群。

星融元作为国内开放网络的先行者和推动者，提供25G/100G/200G/400G/800G的数据中心交换机，帮助构建中立、透明，易于运维、高性价比的网络基础设施。