هر آنچه باید در باره Power over Ethernet (PoE)بدانید!

7 دی 1402

0 46 زمان تقریبی مطالعه 9 دقیقه

یکی از مقرون به صرفه ترین راهکارهای تامین انرژی دستگاه های موجود در شبکه بکارگیری از فناوری Power over Ethernet می باشد. حال ببینیم فناوری Power over Ethernet (PoE) چیست و چگونه کار می کند؟ دراین مقاله از مجله شبکه ارغوان سعی کرده ایم اطلاعات جامع و رایج ترین اصطلاحات مربوط به فناوری PoE در اختیار خوانندگان قرار دهیم.

فهرست مقاله

انتقال انرژی برق از طریق اترنت یا Power over Ethernet (PoE)

انتقال نیروی برق از طریق کابل اترنت به یک دستگاه در شبکه را Power over Ethernet (PoE) می گویند. مکانیسم این فناوری بگونه ای است که به کابل اترنت اجازه می دهد تا برق را حمل کند. همچنین کابل های اترنت رابرای انتقال همزمان برق و داده استفاده می کند. این ویژگی به عنوان یک استاندارد صنعتی محسوب می گردد.

همچنین قناوری Power over Ethernet (PoE) نیاز به یک کابل جداگانه یا یک منبع برق برای هر دستگاه از بین می برد و نصب آن را آسان می کند. یعنی برای اتصال نودها نیازی نیست که سیم کشی کنید یا برقکار خبر کنید تا برای شما پریز برق را نصب کند. می توانید به راحتی فقط با یک کابل اترنت دستگاهی که نیاز به برق دارد powered device (PD) را به یک منبع برق power source (PSE) متصل کنید. PoE شامل دو بخش است: PSE و PD.

نحوه عملکرد PoE

روش کار کردنش سادست. کابل اترنت براساس استانداردهای CATx از چهار جفت کابل به هم تابیده تشکیل شده است و PoE انرژی را از طریق این جفت ها به دستگاه های دارای قابلیت PoE ارسال می کند. استانداردهای اول PoE از دو جفت پیچ خورده برای انتقال داده ها استفاده می کنند، در حالی که دو جفت باقی مانده برای انتقال نیرو استفاده می شوند. با استانداردهای جدید PoE، توان و داده ها هر دو روی هر چهار جفت پیچ خورده ارسال می شوند.

وقتی از جفت‌ کابل های یکسانی هم برای برق و هم برای داده استفاده می‌شود، انتقال برق و داده با یکدیگر تداخلی ندارند. این به این دلیل است که الکتریسیته و داده ها در انتهای مخالف طیف فرکانس منتقل می شوند. الکتریسیته دارای فرکانس پایین 60 هرتز یا کمتر است و انتقال داده دارای فرکانس هایی است که می تواند بین 10 میلیون تا 100 میلیون هرتز باشد.

انواع PoE و سطوح نیرو

برق از طریق اترنت با استفاده از کابل‌های شبکه CATx، برق را به دستگاه‌های دارای PoE می‌رساند. فناوری PoE قبلی شامل PoE Type 1 بود که IEEE 802.3af نیز نامیده می شد و PoE Type 2 که بیشتر با نام 802.3at یا PoE شناخته می شود. هر دو از 2 جفت برق روی اترنت، نوع 1 با حداکثر 15.4 وات در هر پورت و نوع 2 با حداکثر 30 وات در هر پورت استفاده می کنند.

با استاندارد جدید 802.3bt دو گزینه جدید ارائه می شود: نوع 3 و نوع 4. نوع 3 به نام های 4 جفتی PoE، 4PPoE، PoE، یا UPoE نیز شناخته می شود. 60 وات برق در هر پورت ارائه می کند و برای تجهیزات ویدئو کنفرانس، نقاط دسترسی بی سیم چند رادیویی، دوربین های PTZ و دستگاه های مدیریت ساختمان ایده آل است.

نوع 4 (نام دیگر PoE پرقدرت است) بالاترین قابلیت های توان را ارائه می دهد، به طور بالقوه تا 100 وات برق DC (71.3 وات برای هر دستگاه)، و می تواند از صفحه نمایش تخت و لپ تاپ پشتیبانی کند. برای مشخصات دقیق تر PoE Type 4 و انواع دیگر می توانید به جدول زیر مراجعه کنید.

نام	IEEE Standard	میزان برق انتفالی به دستگاه برقی (PD)	حداکثر برق در هر پورت	نوع کابل انتقال نیرو	دستگاههای پشتیبانی شده
PoE	IEEE 802.3af	12.95 W	15.4 W	2-pair(جفت)	دوربین های مداربسته ثابت، تلفن های ویپ، اکسس پوینت ها
PoE+	IEEE 802.3at	25.5 W	30 W	2-pair	دوربین های PTZ، تلفن های IP تصویری، سیستم های دزدگیر
PoE++	IEEE 802.3bt (Type 3)	51 W	60 W	4-pair	تجهیزات ویدئو کنفرانس، نقاط دسترسی بی سیم چند رادیویی
PoE++	IEEE 802.3bt (Type 4)	71.3 W	100 W	4-pair	لپ تاپ، صفحه نمایش تخت

PoE powered device (PD) چیست؟

PD دستگاهی است که توسط PSE تغذیه می شود. یعنی هر دستگاهی که از طریق PoE نیروی برق دریافت می کند را در رده Powered Device قرار می دهند. برخی از نمونه های این دستگاه ها عبارتند از:

دروازه (gateway) صنعتی یا کنترل کننده صنعتی
دوربین مداربسته IP
Wireless access point
VOIP (voice over internet phone) تلفن اینترنتی
علائم هوشمند و نمایشگرهای صفحه تخت
روشنایی LED
پایانه های POS خرده فروشی
سایر حسگرها و دستگاه های IoT اینترنت اشیا

PoE Power Sourcing Equipmentچیست؟

برق و نیروی یک دستگاه در یک شبکه از طریق تجهیزات تامین کننده برق تامین می گردد. (PSE) دستگاهی است که برق را از طریق یک کابل استاندارد اترنت تامین می کند. این دستگاه علاوه بر تامین برق شبکه، همزمان داده ها را از طریق کابل اترنت به یک PD متصل ارسال می کند. به عنوان مثال سوئیچ PoE، Injector، Repeater یا حتی یک کامپیوتر صنعتی با قابلیت های مناسب اشاره کرد. تجهیزات منبع نیرو (PSE) به دو دسته “midspan ” و “endspan”طبقه بندی می شوند.

نقطه پایانی ENDSPAN

معمولا ENDSPAN در انتهای یک سوئیچ شبکه PoE می گیرد. از آنجایی که سوئیچ خود می تواند دستگاه های متصل را تغذیه کند، نیازی به منبع تغذیه اضافی بین سوئیچ PoE (PSE) و دستگاه لبه PoE متصل (PD) نیست.

نقطه میانی MIDSPAN

اگر قرار است از یک سوئیچ شبکه بدون PoE با یک دستگاه PoE استفاده شود، منبع نیرویی لازم است که به اتصال برق اضافه کند. این دستگاه بین (“در وسط”) سوئیچ شبکه غیر PoE و دستگاه PoE قرار می گیرد. یک نوع بسیار رایج از فاصله میانی PoE، انژکتور PoE است.

سوئیچ PoE

سوئیچ PoE چندین پورت اترنت را ارائه می دهد و عملکرد یک سوئیچ و یک منبع تغذیه را ترکیب می کند. می توانید از آن برای اتصال چندین دستگاه برقی (PDs) استفاده کنید. یک سوئیچ با قابلیت PoE به عنوان PSE عمل می کند.

مزایای سوئیچ های PoE

همانطور که تصمیم می گیرید کدام سوئیچ را انتخاب کنید، مهم است که مزایای سوئیچ های PoE را درک کنید:

کاهش هزینه ها

PoE نیاز به راه اندازی کابل های برق اضافی را به دستگاه ها حذف می کند، در هزینه کابل های برق، پریزهای برق و تجهیزات زیرساخت مورد نیاز برای نصب برق صرفه جویی می کند. کابل های اترنت هزینه کمتری دارند و اغلب از قبل در ساختمان ها نصب می شوند. اگر قبلاً نصب نشده باشد، هزینه نصب از راه دور کمتر از فیبر است، زیرا نیازی به برق نیست.

تطبیق پذیری

دستگاه های دارای برق PoE را می توان به راحتی به مکان هایی بدون پریز برق منتقل کرد. این به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد در مکان‌هایی که دسترسی به آن‌ها سخت است یا مکان‌های دیگری که کمتر به منبع برق نزدیک هستند، قرار گیرند. یکی از نمونه‌های آن دوربین‌های امنیتی است، زیرا پریزهای برق به ندرت بالای سقف در دسترس هستند.

به حداکثر رساندن منابع انرژی

یک سوئیچ PoE می تواند به طور خودکار مصرف برق توسط دستگاه های مجهز به انرژی PoE را تشخیص دهد و میزان برق مورد نیاز را تامین کند. این توانایی برای تخصیص نیرو، اتلاف برق را به حداقل می رساند و به کسب و کارها کمک می کند در هزینه خود صرفه جویی کنند.

اثبات آینده فضای اینترنت اشیا در حال رونق است.

گنجاندن سوئیچ‌های PoE در زیرساخت شبکه شما تضمین می‌کند که می‌تواند از تعداد روزافزون دستگاه‌های بهینه‌سازی شده برای استفاده از این فناوری پشتیبانی کند.

انژکتور PoE

انژکتور PoE دستگاه کوچکی است که می توانید از آن برای اتصال PD خود به یک پورت LAN معمولی استفاده کنید.انژکتورهای PoE داده و برق را به طور همزمان از طریق یک کابل اترنت منتقل می کنند. این نوع انژکتورها تلفن های مختلف VoIP، دوربین های سیستم امنیتی، نقاط دسترسی شبکه بی سیم، نقاط دسترسی Bluetooth® و سایر تجهیزات سازگار با 802.3af را تغذیه می کنند. با استفاده از هزینه و دردسر نصب برق متناوب در دوربین های راه دور، نقطه دسترسی یا تین کلاینت جلوگیری می کنید. وسایل را از اتاقی به اتاق دیگر بدون سیم کشی مجدد پرهزینه و وقت گیر منتقل می کنید.

انژکتور PoE به یک پریز برق متصل می شود و دارای 2 اتصال اترنت است. شما به سادگی انژکتور PoE را به دیوار وصل می کنید و ورودی داده خود را به یکی از پورت های اترنت متصل می کنید. سپس می توانید از دومین اتصال اترنت برای اشتراک گذاری داده ها و رساندن برق به دستگاه خود استفاده کنید.

PoE Reapeter

حداکثر طول کابل برای PoE 100 متر است. اگر نیاز دارید دستگاه خود را حتی دورتر از PSE خود قرار دهید می توانید از یک تکرار کننده PoE Repeater یا توسعه دهنده PoE برای دو برابر کردن فاصله خود استفاده کنید. بدین منظور این دستگاه کوچک را بین PSE و PD نصب کرده و کابل هر طرف می تواند 100 متر باشد. اگر به فاصله بیشتری نیاز دارید برخی از اکستندرها به شما این امکان را می‌دهند که چندین اکستندر را زنجیره‌ای به هم وصل کنید.

PoE Splitter چیست؟

اسپلیتر PoE دستگاهی است که می توانید در مواقعی که یه نیاز به برق رسانی به یک دستگاه را دارید ویک PoE PD و هیچ پریز ی در دسترس نیست، از آن استفاده کنید. اساساً داده ها را از برق جدا می کند و یک کابل اترنت وارد می شود و 2 کابل از آن خارج می شود، یکی برای برق و دیگری برای داده می باشد.

PoE Converter

مبدل های رسانه ای PoE راه ایده آلی برای گسترش شبکه شما از طریق فیبر یا مس هستند و همچنین برق را برای دستگاه های PoE از راه دور به لینک های داده از راه دور ارائه می دهند. آنها به عنوان مبدل مس به فیبر و تجهیزات منبع تغذیه در یک دستگاه عمل می کنند

مزایای PoE

فناوری Power over Ethernet نصب دستگاه ها را آسان تر می کند. براحتی فقط با یک کابل، برق و دیتا یا هم اجرا می شود. لذا از یک مجموعه از سیم های جفت تابیده هم برای دیتا و هم برای وسایل برقی کم مصرف استفاده کنید.
نیازی به استخدام یک برقکار برای سیم کشی پریز در مکان های صعب العبور نیست. اگر نیاز به نصب صدها دستگاه دارید، با از بین بردن نیاز به سیم کشی برق، در هزینه خود صرفه جویی کرده اید.
به طور کلی، به دلیل کاهش تجهیزات و کابل کشی لازم برای ارائه نیروی برق و توان شبکه، نقاط خرابی کمتری وجود دارد. به راحتی می توانید دستگاه را با کمترین اختلال حرکت دهید.

استانداردهای اترنت IEEE 802.3

استاندارد PoE بخشی از مجموعه استانداردهای اترنت IEEE 802.3 است که حدود 50 سال پیش معرفی توسط یک گروه کاری از به عنوان موسسه مهندسی برق و الکترونیک IEEE – the Institute of Electrical and Electronics Engineer توسعه و مدیریت تهیه و تنظیم گردیده است.

همچنین استاندارد 802 IEEE در طول سال ها تکامل یافته و توان DC بیشتری را ارائه می دهد. در حال حاضر خانواده استانداردهای IEEE 802 از 67 استاندارد منتشر شده با 49 پروژه در دست توسعه تشکیل شده است.

پرکاربردترین استانداردهای IEEE 802 برای اترنت، پل‌سازی و شبکه‌های محلی پل مجازی بی‌سیم، PAN بی‌سیم، Wireless MAN، Wireless Coexistence، Media Independent Handover Services، و Wireless RAN با یک گروه کاری اختصاصی که تمرکز را برای هر منطقه فراهم می‌کند.

ملاحظات ایمنی

استانداردهای IEEE ملاحظات ایمنی را برای جلوگیری از صدمات به دستگاه های شبکه ارائه کرده است. بر اساس این استانداردها سطوح مختلفی از طبقه بندی و تشخیص وجود دارد که بین PSE و PD قبل از اینکه سطح ولتاژ و توان کامل بر روی سیستم منتقل شود، رخ می دهد. این کار به این منظور انجام می شود که دستگاه های غیر PoE و PD های ناسازگار در اثر ولتاژ بالا روی کابل اترنت آسیب نبینند. این امر استفاده از پورت های اترنت با قابلیت PoE را با دستگاه های غیر PoE ایمن می کند.

علاوه بر این، اگر PSE قادر به پشتیبانی از توان کامل مورد نیاز PD نباشد، اتصال برقرار نخواهد شد. تنها پس از ارائه یک شناسایی و طبقه بندی معتبر، PSE تمام توان درخواستی را به پورت شبکه ارائه می دهد.

هنگامی که یک پیوند بین PSE معتبر و PD ایجاد شد، چندین سطح حفاظت در هر دو انتها وجود دارد تا اطمینان حاصل شود که هر دو دستگاه در محدوده های تعیین شده استاندارد IEEE کار می کنند. دستگاه های PSE یا PD ولتاژ و جریان را از طریق پیوند اترنت نظارت می کنند. اگر شرایط اضافه جریان یا اضافه ولتاژ تشخیص داده شود، اتصال قطع خواهد شد. تشخیص خودکار برای برقراری مجدد پیوند بین PSE و PD پس از حذف علت خطا انجام می شود.

برای مقایسه نسخه های استاندارد IEEE 802.3 جدول زیر را بررسی کنید.

نام	سال	IEEE Standard	نیروی برق دستگاه	حداکثر نیرو	نوع کابل
PoE PoE Type 1 Classes 1-3	2003	802.3af	12.95W	15.4W	2-pair
PoE+ PoE Type 2 Class 4	2009	802.3at	25.5W	30W	2-pair
PoE++ PoE Type 3 Classes 5/6	2018	802.3bt5	51W	60W	4-pair
PoE++ PoE Type 4 Classes 7/8	2018	802.3bt5	71.3W	100W	4-pair

در پایان

به طور سنتی، یک دستگاه از طریق یک سیم برق و یک کابل شبکه می تواند به یک شبکه متصل می شود. PoE فناوری است که به کابل اترنت اجازه می دهد تا برق را حمل کند. POE دستگاه هایی نظیر تلفن های ویپ، دوربین های مداربسته، دستگاه هایی با اکسس پوینت های وایرلس و سایر دستگاه ها را که 30 وات (W) توان یا کمتر مصرف می کنند را پشتیبانی می کند.

https://intellinetnetwork.eu/pages/power-over-ethernet