قابلیت PoE چیست و چه مزیت هایی دارد؟

قابلیت PoE چیست؟

قابلیت PoE یا Power over Ethernet یک فناوری جدید است .

این تکنولوژی به کابل شبکه اجازه می دهد تا علاوه بر انتقال داده، انرژی الکتریکی را نیز انتقال دهد.

برای مثال یک دوربین مدار بسته را در نظر بگیرید که قصد داریم آن را در فضای بیرونی ساختمان نصب کنبم.

دوربین مداربسته برای عملکرد صحیح به دو اتصال (کابل) نیاز دارد :

• اتصال شبکه : برای ارتباط برقرار کردن با NVR یا مانیتور
• اتصال برق : برای تأمین نیروی الکتریکی لازم

با این وجود اگر دوربین دارای قابلیت PoE باشد، برای این دو نوع اتصال اتها به یک کابل شبکه نیاز خواهد داشت که هم داده ها را انتقال دهد و هم انرژی برق لازم را تأمین کند .

چرا باید از تکنولوژی PoE استفاده کنیم؟

استفاده از قابلیت PoE چند مزیت مهم دارد:

• صرفه جویی در زمان و هزینه:

با بکارگیری فناوری PoE نیازی به کابل های برق و همچنین نیروی تکنسین برای نصب این کابل ها نخواهیم داشت. علاوه بر این لزومی ندارد که زمانی را صرف نصب کابل های برق کنیم.

• انعطاف پذیری:

عدم نیاز به نصب پریز برق و مسیرهای عبور کابل برق، دستگاه هایی مانند دوربین تحت شبکه، اکسس پوینت و … را می توان در هر جایی نصب کرد و یا به راحتی جای آن ها را تغییر داد.

• ایمنی:

تکنولوژی PoE هوشمند است و طوری طراحی شده است که از تجهیزات شبکه در مقابل نوسانات برق، افت ولتاژ و نصب نادرست جلوگیری می کند.

• قابلیت گسترش:

تأمین انرژی برق از طریق شبکه به این معنی است که نصب تجهیزات و گسترش شبکه ساده و ارزان خواهد بود.

چه دستگاه هایی از PoE استفاده می کنند؟

 

قابلیت PoE در موارد زیر کاربرد دارد:

• تلفن های VOIP:

در واقع این کاربرد دلیل توسعه PoE بود. با استفاده از فناوری PoE تلفن ها تنها یک اتصال به پریزهای شبکه نیاز دارند و به راحتی می توان آن ها را از راه دور خاموش/روشن کرد .

• دربین های تحت شبکه:

قابلیت PoE در دوربین های مدار بسته و امنیتی نیز استفاده گسترده ای دارند که مزیت نصب سریع و جابجایی آسان را در پی دارد.

• تجهیزات وایرلس:

تجهیزات مخابرات و شبکه وایرلس مانند اکسس پوینت، رادیو وایرلس و RFID که با پریزها و خروچی های برق فاصله دارند به راحتی می توانند از PoE استفاده کنند.

• سوییچ های شبکه:

سوییچ ها نقشی اساسی در شبکه های بزرگ دارند و تعداد زیادی از تجهیزات به آن متصل می شوند، در صورت استفاده از PoE هیچ کدام از این تجهیزات نیاز به آداپتور برق نخواهند داشت .

تصور کنید که یک سوییچ ۴۸ پورت PoE چقدر می تواند در کاهش هزینه به ما کمک کند .

 

چگونه باید از PoE استفاده کنیم؟

 

استفاده از PoE بسیار آسان است، کافی است تجهیزات شما با این ویژگی سازگار باشند.

اگر سوییچ و دوربین IP شما هر دو PoE باشند به راحتی دوربین را با یک کابل شبکه به سوییچ متصل کنید و دوربین فعال خواهد شد .

اگر تنها دوربین تحت شبکه شما PoE است باز هم می توانید از این قابلیت استفاده کنید .

در این صورت باید از یک آداپتور PoE استفاده کنید .

آداپتور PoE دارای دو ورودی داده (RJ-45) و برق است .

سوییچ به ورودی داده و یک آداپتور برق به وردی برق وصل می شود .

سپس با استفاده از کابل شبکه، خروجی آداپتور PoE که یک پورت شبکه RJ-45 است به دوربین وصل می شود و آن را فعال می کند .

PD و PSE به چه معناست؟

 

PD یا Powered Device دستگاهی است دارای قابلیت PoE که از توان یک دستگاه دیگر PoE (توسط یک کابل شبکه) استفاده می کند.

PSE دستگاهی است دارای قابلیت PoE که توان الکتریکی را برای دستگاه های PD تأمین می کند.

برخی دستگاه ها هم می توانند نقش PSE و هم نقش PD را داشته باشند .

 

نسل های مختلف تکنولوژی PoE:

PoE اولین بار در سال ۲۰۰۳ توسط سازمان IEEE استاندارد سازی شد و هم اکنون ۴ نسل مختلف از این فناوری در حال استفاده هستند .

البته منظور از نسل های مختلف PoE این نیست که نسل های اولیه آن منسوخ شده باشند، اما هر چه به نسل های بالاتر نزدیک می شویم توان قابل ارائه نیز افزایش پیدا می کند و دستگاه های PoE هوشمند تر می شوند .

این نسل ها از Type 1 شروع و به Type 4 ختم می شوند که در ادامه به صورت دقیق تر نگاهی به آن ها خواهیم انداخت.

Type 1:

نسل اول PoE به طور معمولی همان PoE نامیده می شود و هر گاه می گوییم PoE معمولاً منظورمان همان نسل اول این تکنولوژی است.

دستگاه هایی که از این نسل پشتیبانی می کنند دارای استاندارد IEEE 802.3af هستند و می توانند تا توان الکتریکی ۱۵٫۴ وات را در بستر کابل شبکه تولید کنند .

این نسل در سال ۲۰۰۳ معرفی شد و در واقع پدر PoE محسوب می شود اما در حال حاضر در دستگاه های بسیاری از جمله برخی سوییچ های شبکه ، اکسس پوینت های وایرلس، تلفن های VOIP، سنسورها، دوربین های مداربسته ساده و غیر متحرک و … مورد استفاده قرار می گیرند .

Type 2:

نسل دوم قابلیت PoE به +PoE یا PoE Plus مشهور است و با استاندارد IEEE 802.3at شناخته می شود.

دستگاه های دارای قابلیت +POE می توانند تا ۳۰ وات توان الکتریکی تولید کنند که تقریباً دو برابر نسل قبلی خود است.

بنابراین این تکنولوژی در طیف بیشتری از دستگاه ها از جمله اکسس پوینت های پر مصرف، سنسورهای بیومتریک، نمایشگرهای LCD و دوربین های مداربسته پیشرفته تر قابل استفاده است .

نکته مهمی که در مورد PoE Plus وجود دارد، این است که با نسل قبلی نیز سازگاری دارد و از دستگاه های نسل اول نیز پشتیبانی می کند.

دستگاه های دارای این فناوری به اندازه نیاز خود از انرژی الکتریکی استفاده می کنند بنابراین مشکل اضافه ولتاژ در آن ها به وجود نخواهد آمد .

Type 3:

Type 3 نسل سوم PoE است و معمولاً به عنوان ++PoE یا UPoE شناخته می شود.

اما از اصطلاحات RP PoE یا PoE چهار-زوجه نیز برای معرفی آن استفاده می شود زیرا از هر ۴ زوج کابل شبکه برای انتقال توان الکتریکی استفاده می کند.

این نسل توسط IEEE به نام ۸۰۲٫۳bt شناخته می شود و می تواند تا توان ۶۰ واتی (۲ برابر نسل قبل) را نیز تولید کند. ++PoE به اندازه ای توان الکتریکی تولید می کند که بتواند یک سیستم ویدیو کنفرانس را راه اندازی کند.

Type 4:

جدیدترین نسل PoE که در سال ۲۰۱۸ معرفی شده است به عنوان High-Power PoE یا PoE توان-بالا شناخته می شود. نسل چهارم دارای همان استاندارد ۸۰۲٫۳bt می باشد که بهبود زیادی یافته است و می تواند تا توان الکتریکی ۱۰۰ وات را تأمین کند.

Type 4 به منظور تأمین نیازهای تجهیزات پیشرفته شبکه و بازار رو به رشد اینترنت اشیا توسعه داده شده است.

با این تکنولوژی می توان برق یک تلوزیون و یا لپ تاپ را از طیق یک کابل شبکه تأمین کرد که پیشرفتی عظیم و حتی انقلابی محسوب می شود .

می توانیم روزی را تصور کنیم که تلوزیون را به روتر وصل کرده، آن را روشن کنیم و همزمان به اینترنت پر سرعت هم وصل شویم.

دستگاه های PD دارای تکنولوژی PoE نسل های قبل نیز می توانند به اندازه نیاز خود از این توان استفاده کنند .

برای استفاده بهینه از این تکنولوژی باید از کابل های شبکه Cat6A به بعد استفاده شود، در این صورت دستگاه های PD بیشترین توان را دریافت خواهند کرد .

فناوری PoE چگونه کار می کند؟

کابل های شبکه ای مانند Cat5e و Cat6 از ۸ سیم تشکیل شده اند که دو به دو به هم تابیده شده اند و ۴ زوج تابیده شده را تشکیل می دهند.

در استاندارد های اترنت ۱۰Base-T و ۱۰۰Base-TX دو تا از این زوج ها برای انتقال داده ها کاربرد دارند که زوج های داده یا سیگنال نامیده می شوند .

از دو زوج دیگر استفاده ای نمی شود و به آن ها زوج های یدکی گفته می شود .

در اترنت گیگابیتی یا ۱۰۰۰Base-T از هر ۴ زوج استفاده می شود .

نسل اول و دوم PoE از دو زوج داده یا دو زوج یدکی برای انتقال داده استفاده می کنند.

اما در نسل های سوم و چهارم از هر ۴ زوج برای انتقال همزمان داده و جریان الکتریکی استفاده می شود و توان بسیار بالاتری را انتقال می دهند .

درست به همین دلیل است که برای بهره مندی از این نسل ها باید از کابل های شبکه Cat6 یا Cat6A به بالا را استفاده کرد.

در تکنولوژی PoE ولتاژ مستقیم ۴۴ تا ۵۷ ولت به کابل شبکه اعمال می شود که البته معمولاٌ ۴۸ ولت است.

این ولتاژ باعث انتقال بهینه توان الکتریکی می شود و در عین حال ولتاژ ایمنی برای انسان محسوب می شود.

با این وجود این ولتاژ می تواند به دستگاه های غیر PoE آسیب برساند.

به همین دلیل دستگاه PSE قبل از این که توان الکتریکی را ارسال کند باید بفهمد که آیا دستگاه از قابلیت PoE برخوردار است یا خیر.

برای این منظور روندی به نام Signature detection باید صورت پذیرد.

در این روند ابتدا PSE یک ولتاژ پایین برای PD می فرستد و اگر این دستگاه PoE بود، دستگاه PSE با دریافت یک سیگنال از PD آن را تشخیص می دهد و سپس ولتاژ های بالاتر را اعمال می کند.

در سیگنالی که PD می فرستد داده هایی شامل کلاس مصرفی PD نیز وجود دارد، به این ترتیب PSE تنها به میزان نیاز آن توان الکتریکی را تحویل می دهد.

۵ کلاس یا دسته برای توان مصرفی PD وجود دارد

کلاس ۱، ۲، ۳ و ۴ به ترتیب توان مصرفی ۴، ۷، ۱۵٫۴ و ۳۰ وات را نشان می دهند و اگر سیگنالی دریافت نشود، کلاس ۰ در نظر گرفته می شود و حداکثر ۱۲٫۹۵ وات اعمال می شود.

پس از اعمال مقدار مناسب توان به دستگاه PD، دستگاه PSE شرایط را به طور لحظه ای بررسی می کند و اگر PD توان بیشتری دریافت کرد یا دچار اضافه ولتاژ شد، سریعاً جریان برق را قطع می کند.

این کار هم از دستگاه گیرنده (PD) و هم از دستگاه تولید کننده توان (PSE) در محافظت خواهد کرد.

همچنین اگر اتصال کابل شبکه به گیرنده قطع شد، PSE نیز انتقال توان را قطع می کند.