در دنیای تجهیزات شبکه کامپیوتری مبتنی بر تکنولوژی، تقاضا برای اتصال یکپارچه و تحویل انرژی کارآمد روزبه‌روز در حال افزایش است. قدرت از طریق اترنت (PoE) به‌عنوان یک راه‌حل برجسته ظاهر شده است، که انقلابی در نحوه انتقال نیرو و داده به دستگاه‌های شبکه ایجاد کرده است. هدف این مقاله ابهام‌زدایی از PoE است و درک عمیقی از عملکرد، کاربردها و مزایای آن ارائه می‌کند.
فهرست مطالب:
PoE چگونه در اترنت کار می‌کند؟
اگر با تجهیزات شبکه سروکار داشته‌اید، احتمالاً پی او ایی (PoE) به گوشتان خورده است. ممکن است برای بار اول از خود پرسیده باشید پی او ایی چیست؟ برای پاسخ به این سؤال ابتدا ببینیم که PoE مخفف چیست؟ PoE مخفف Power over Ethernet است. فناوری PoE به شما امکان می‌دهد هم برق و هم داده‌ها از طریق یک کابل اترنت منتقل شوند. تجهیزاتی که بخش‌های مختلف شبکه را به هم متصل می‌کنند و باعث انتقال داده و انرژی الکتریکی از طریق PoE می‌شوند سوئیچ PoE نام دارد. به‌طور سنتی، دستگاه‌های شبکه به کابل‌های برق جداگانه نیاز داشتند که منجر به افزایش پیچیدگی و هزینه‌های اضافی می‌شد. پی او ای نیاز به کابل‌های برق اضافی را از بین می‌برد، نصب را ساده می‌کند و انعطاف‌پذیری بیشتری را ارائه می‌دهد.
تکنولوژی PoE به دستگاه‌های شبکه اجازه می‌دهد تا برق را مستقیماً از زیرساخت اترنت دریافت کنند و نیازی به کابل‌های برق جداگانه را از بین ببرند. استفاده از پی او ایی کار ساده‌ای است و از راه‌های زیر انجام می‌شود:
سوئیچ شبکه یکی از تجهیزات شبکه است. سوئیچ شبکه با قابلیت PoE دارای درگاه و قابلیت انتقال برق است. لذا این دستگاه ابتدا سیگنال ضعیفی را برای بررسی و تشخیص سازگاری تجهیزات با PoE ارسال می‌کند. پس از اطمینان عملیات اتصال تجهیزات و انتقال برق می‌تواند انجام شود.
درصورتی‌که سوئیچ شبکه با قابلیت PoE در دسترس نباشد یا خرید آن هزینه‌بر باشد یا اینکه تجهیزات و دستگاه‌های موردنظر فاقد پورت پی او ایی باشند، می‌توان از PoE Injector استفاده می‌شود. به این صورت که با ورود کابل شبکه خروجی PoE می‌دهد. درواقع از این تجهیز برای افزودن قابلیت PoE به تجهیزات شبکه غیر پی او ایی استفاده می‌شود.
برخی از دستگاه‌های NVR دارای پورت پی او ایی هستند. لذا دوربین‌های مداربسته IP و سایر تجهیزات به‌طور مستقیم به دستگاه وصل می‌شوند و برق آن‌ها از طریق دستگاه NVR تأمین می‌شود و نیازی به تهیه سوئیچ شبکه با قابلیت PoE به‌صورت جداگانه وجود ندارد.
کابل اترنت مورداستفاده برای پی او ایی شامل چندین جفت سیم است که معمولاً فقط دو جفت برای انتقال داده استفاده می‌شود. از جفت‌های باقی‌مانده برای انتقال نیرو استفاده می‌شود.
در انتهای گیرنده، یک دستگاه سازگار با PoE، مانند یک تلفن IP یا یک نقطه دسترسی بی‌سیم، به کابل اترنت متصل است. این دستگاه مجهز به یک رابط سازگار با پی او ایی است که آن را قادر می‌سازد هم برق و هم داده را از طریق اتصال اترنت دریافت کند.
دستگاه سازگار با PoE، برق را از طریق کابل اترنت با استفاده از یک رابط پی او ایی یا یک مبدل داخلی استخراج می‌کند. برق را از سیگنال‌های داده جدا می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که هر دو عملکرد مستقل و بدون تداخل کار می‌کنند. سپس از برق برای کارکرد دستگاه استفاده می‌شود، درحالی‌که داده‌ها طبق معمول پردازش و ارسال می‌شوند.
توجه به این نکته مهم است که دستگاه‌های PoE برای اطمینان از سازگاری و قابلیت همکاری، استانداردهای IEEE را رعایت می‌کنند. این استانداردها حداکثر توانی که از طریق کابل اترنت، سطوح ولتاژ و پروتکل‌های ایمنی برای محافظت در برابر اضافه‌بار یا خطاهای الکتریکی می‌توان تحویل داد را تعریف می‌کنند.
اگرچه انواع مختلفی از منبع تغذیه وجود دارد، این مقاله بر روی منابع تغذیه برق از طریق اترنت تمرکز خواهد کرد. به‌طور خاص، منابع تغذیه PoE جایی که تجهیزات منبع تغذیه (PSE) برق را از طریق کابل شبکه به تجهیزات پایانه دستگاه برق (PD) می‌رساند. در شکل زیر تجهیزات رایج منبع تغذیه PoE، ازجمله سوئیچ شبکه با قابلیت PoE و همچنین تجهیزات دریافت برق (به‌عنوان‌مثال AP بی‌سیم، دوربین‌های IP و تلفن‌های IP) را نشان می‌دهد.
همان‌طور که پیش‌تر هم اشاره شد، منبع تغذیه PoE منبع تغذیه‌ای است که از کابل شبکه برای انتقال برق و داده استفاده می‌کند. این طرح شامل تجهیزات منبع تغذیه (PSE)، یک دستگاه برق (PD) و یک کابل شبکه است. با محبوبیت برنامه‌های دستگاه IP، پی او ایی به دلیل هزینه‌های نصب پایین، مقیاس‌پذیری، سهولت مدیریت و سازگاری جهانی آن در بین کاربران گسترده شده است. پس از گذشت سال‌ها از ارائه پروتکل PoE IEEE 802.3af در سال 2003، حداکثر توان انتقال پشتیبانی شده توسط PoE در حال حاضر به 99.9 وات (IEEE 802.3bt) می‌رسد.
اکثر راه‌حل‌های PoE از دو بخش تشکیل شده است: دستگاه برق (PD) و تجهیزات منبع تغذیه (PSE). درحالی‌که هر دو PSE و PD برق را از منبع برق AC دریافت می‌کنند، PSE مانند یک منبع تغذیه عمل می‌کند، درحالی‌که PD برق مصرف می‌کند. برای اطمینان از اینکه PSE برق را به PD می‌رساند، از فرآیند handshake برای محافظت از PD در برابر آسیب در صورت اتصال به دستگاه‌های PSE با پروتکل ناسازگار استفاده می‌شود.
انواع پی او ای که در طول زمان استاندارد شده‌اند تا نیازهای برق در حال تکامل دستگاه‌های مختلف را برآورده کنند به‌شرح زیر هستند:
802.3af اولین پیاده‌سازی استاندارد PoE بود. حداکثر توان تحویل 15.4 وات در هر پورت را ارائه می‌دهد و برای دستگاه‌های کم‌مصرف مانند تلفن‌های IP و دوربین‌های نظارتی مناسب است.
PoE (PoE plus) + یا 802.3at یک نسخه پیشرفته از PoE است که حداکثر 30 وات برق در هر پورت ارائه می‌دهد. این ظرفیت افزایش‌یافته، برای دستگاه‌هایی که نیاز به انرژی بالاتری دارند، ازجمله تلفن‌های VoIP، نقاط دسترسی بی‌سیم و دوربین‌های PTZ کافی است. اما برای فناوری‌هایی مانند نمایشگرهای صفحه تخت، نورپردازی LED یا پایانه‌های POS کافی نیست.
برای پاسخگویی به تقاضای انرژی بالاتر، IEEE یک استاندارد جدید PoE را در پایان سال 2018 منتشر کرد تا ظرفیت را به میزان قابل‌توجهی افزایش دهد. 802.3bt که به آن PoE++ یا 4PPoE نیز گفته می‌شود، آخرین استاندارد PoE است. IEEE 802.3bt با تأمین برق از چهار جفت سیم (در مقایسه با توانایی فناوری قبلی برای تأمین انرژی تنها از دو جفت) 60 تا 100 وات در منبع اجازه می‌دهد. این ظرفیت پرقدرت PoE را قادر می‌سازد تا از دستگاه‌های پرقدرت مانند نمایشگرهای با کیفیت بالا، دستگاه‌های کنفرانس ویدیویی و دستگاه‌های پیشرفته اینترنت اشیا پشتیبانی کند. به‌عنوان یک مزیت اضافی، استاندارد جدید با به حداقل رساندن تلفات برق در کابل، کارایی انرژی را افزایش می‌دهد و به‌طور بالقوه اتلاف برق را به نصف کاهش می‌دهد.
پیاده‌سازی پی او ایی مزایای بی‌شماری را برای محیط‌های مسکونی و تجاری ارائه می‌دهد. برخی از مزایای کلیدی عبارت‌اند از:
با ترکیب نیرو و انتقال داده در یک کابل واحد، پی او ایی نیاز به پریزهای برق مجزا در نزدیکی هر دستگاه شبکه نیست. این فرآیند نصب را ساده می‌کند، به‌هم‌ریختگی کابل‌ها را کاهش می‌دهد و نیازی به برق‌کارها برای راه‌اندازی خطوط برق اضافی را از بین می‌برد. در نتیجه هزینه کلی استقرار زیرساخت و هزینه‌های تعمیر و نگهداری را کاهش می‌دهد.
پی او ایی انعطاف‌پذیری را در قرار دادن دستگاه فراهم می‌کند و به دستگاه‌های شبکه اجازه می‌دهد در مکان‌هایی بدون دسترسی مستقیم به پریز برق نصب شوند. همچنین مقیاس‌پذیری آسان را نیز امکان‌پذیر می‌کند، زیرا دستگاه‌های پی او ایی اضافی را می‌توان بدون نیاز به تغییرات عمده زیرساخت به شبکه اضافه کرد.
با پی او ایی، برق را می‌توان به‌صورت متمرکز مدیریت و کنترل کرد. این امکان نظارت از راه دور، زمان‌بندی و عیب‌یابی انتقال برق به دستگاه‌های جداگانه را فراهم می‌کند و کارایی مدیریت شبکه را افزایش می‌دهد.
- توسط این دستگاه کار انتقال داده را می‌توان حداکثر تا 100 متر انجام داد. اما این فاکتور برای شبکه‌های بزرگ مشکل‌ساز است منتها با کمک یک متخصص توسعه شبکه پی او ایی می‌توان تا 1220 متر این فاصله را افزایش داد.
- اگر دستگاه‌ها تقاضای برق قابل‌توجهی داشته باشند، ممکن است میزان تخصیص پی او ایی برای برق بیشتر شود.
PoE کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده است. برخی از موارد استفاده قابل‌توجه عبارت‌اند از:
PoE به‌طور گسترده در تلفن‌های IP مورداستفاده قرار می‌گیرد و امکان ادغام یکپارچه تلفن‌های IP با زیرساخت‌های اترنت موجود را فراهم می‌کند. فرآیند راه‌اندازی را ساده می‌کند، قابلیت اطمینان را بهبود می‌بخشد و برق پشتیبان را در هنگام قطع برق فراهم می‌کند.
نقاط دسترسی بی‌سیم (WAP) اغلب نیاز به قرارگیری استراتژیک در سرتاسر ساختمان یا تأسیسات دارند. پی او ایی نیاز به پریزهای برق اختصاصی در نزدیکی هر WAP را از بین می‌برد و به‌کارگیری و تغییر مکان این دستگاه‌ها در صورت نیاز آسان‌تر می‌شود.
دوربین‌های IP معمولاً برای اهداف نظارتی و امنیتی استفاده می‌شوند. پی او ایی نصب آن‌ها را ساده می‌کند و منبع تغذیه قابل‌اعتمادی را فراهم می‌کند و عملکرد بدون وقفه را حتی در مکان‌های دورافتاده یا چالش‌برانگیز تضمین می‌کند.
دستگاه‌های Intercom door درواقع تلفن‌هایی هستند که سیگنال‌های داده و برق را از طریق کابل شبکه منتقل می‌کنند.
آخرین نسل از سیستم صوتی برای پخش موسیقی و آدرس‌های عمومی است که در آن کل سیستم صوتی از طریق شبکه LAN/WAN متصل می‌شود. این قابلیت این امکان را می‌دهد تا بلندگوهای تحت شبکه از طریق یک کابل اترنت منفرد ازجمله پی او ایی متصل شوند.
اکوسیستم اینترنت اشیاء بر تعداد زیادی از دستگاه‌های متصل‌به‌هم متکی است. PoE انتقال انرژی کارآمد به دستگاه‌های اینترنت اشیا مانند حسگرها، محرک‌ها و دستگاه‌های کنترل را امکان‌پذیر می‌کند و ادغام آن‌ها در یک زیرساخت شبکه یکپارچه را تسهیل می‌نماید.
قبل از اجرای پی او ایی، باید عوامل خاصی را در نظر گرفت:
یکی از مواردی که برای خرید پی او ایی نیاز است بررسی کنیم پورت‌های PoE است که بسته به تعداد دستگاه‌های که قرار است متصل شود می‌تواند دارای 8پورت، 16 پورت، 32 پورت، 48 پورت و ... باشد. برای اتصال دوربین مداربسته تعداد پورت دستگاه را بررسی کنید.
همه سوئیچ‌های شبکه از PoE پشتیبانی نمی‌کنند. هنگام اجرای پی او ایی، بررسی اینکه سوئیچ قابلیت پی او ایی و سازگاری با استاندارد PoE موردنظر را دارد، مهم است.
تفاوت بین سوئیچ‌های مدیریتی و غیرمدیریتی، قابلیت تنظیم، امکانات و قیمت آن‌ها است. با ویژگی‌های سوئیچ PoE مدیریتی می‌توان پروتکل‌های شبکه را پیکربندی کرد درحالی‌که سوئیچ PoE غیر مدیریتی این ویژگی‌ها را ندارد و نیاز به نصب و پیکربندی نیست. یک سوئیچ PoE غیرمدیریتی متناسب با بودجه شما نیز می‌تواند نیاز برق دوربین‌های مداربسته را برطرف کند.
بعد از یافتن یک سوئیچ PoE که برق مناسب را برای هر پورت تأمین می‌کند، عنصر دیگر برق تولیدی است. در استاندارد رایج IEEE 802.3af میزان برق برای 100 متر کابل CAT5 یا CAT5e تا 12.95 وات است. تعیین تخصیص برق برای اطمینان از اینکه سوئیچ شبکه می‌تواند برق کافی را به تمام دستگاه‌های PoE متصل به آن برساند، بسیار مهم است.
طول و کیفیت کابل‌های اترنت در راندمان انتقال برق نقش دارد. کابل‌های طولانی‌تر یا کابل‌های بی‌کیفیت می‌توانند منجر به افت برق یا کاهش عملکرد شوند. استفاده از کابل‌های با کیفیت بالا و رعایت دستورالعمل‌های طول کابل توصیه‌شده ضروری است.
برق از طریق اترنت (PoE) روش انتقال برق و داده به دستگاه‌های شبکه را متحول کرده است. انتقال برق و داده با استفاده از یک کابل واحد، باعث کاهش هزینه‌ها شده و انعطاف‌پذیری در قرار دادن دستگاه‌ها را فراهم می‌کند. با مشخصات استاندارد IEEE و پیشرفت‌های مداوم، PoE همچنان به شکل دادن به آینده ارائه توان کارآمد در زیرساخت شبکه ادامه می‌دهد.
1- آیا می‌توان از PoE برای دستگاه‌های پرقدرت مانند نمایشگرها یا دستگاه‌های ویدئوکنفرانس استفاده کرد؟
بله، PoE++ (802.3bt) برای پشتیبانی از دستگاه‌های پرمصرف طراحی شده است که حداکثر 60 یا 100 وات برق در هر پورت ارائه می‌دهد.
2- مزایای هزینه اجرای PoE چیست؟
PoE با حذف نیاز به پریزهای برق مجزا، هزینه‌های نصب را کاهش می‌دهد و با ساده‌سازی مدیریت زیرساخت، هزینه‌های تعمیر و نگهداری کاهش می‌یابد.
3- آیا همه کابل‌های اترنت با PoE سازگار هستند؟
همه کابل‌های اترنت برای PoE طراحی نشده‌اند. توصیه می‌شود از کابل‌های Cat5e یا درجه بالاتر برای تحویل بهینه برق استفاده کنید.
۱۴۰۲/۰۴/۲۹
