poe چیست و چرا به آن نیاز دارید؟

Power over Ethernet (PoE) یکی از فناوری‌های جدید شبکه‌های محلی، اترنت سیمی (LAN) است که جریان الکتریکی لازم برای کارکرد هر دستگاه را قادر می‌سازد تا به جای سیم‌های برق و سیم‌کشی استاندارد، توسط کابل‌های داده اترنت منتقل شود. علاوه بر خانه‌ها، در محل‌های تجاری نیز قابل استفاده است. در این فناوری جدید که برای شبکه‌های اتصال طراحی شده است، از کابل‌های اترنت ارزان‌تر استفاده می‌شود که بتوان نیرو و داده را همزمان انتقال داد.

ویژگی های فناوی POE

 در این تکنولوژی جدید از سیم‌کشی الکتریکی، که فقط توانایی تأمین برق را دارد استفاده نمی‌شود. (Power over Ethernet) از آن جایی که علاوه بر نیرو، داده هم از طریق کابل اترنت منتقل می‌شود، سیم کشی کمتری لازم است و سیم کشی برق می‌تواند دست نخورده باقی بماند. استاندارد (PoE)  در سال 2003 برای پشتیبانی از دستگاه‌هایی مانند نقاط دسترسی بی‌سیم (AP)  ایجاد شد و تا قبل از آن، فروشندگان تجهیزات شبکه‌ای از اشکال مختلف (PoE)  به طور اختصاصی برای ارائهٔ قابلیت‌های (PoE)  استفاده می‌کردند.

برخی از این دستگاه‌های اختصاصی PoE همچنان مورد استفاده قرار می‌گیرند. نصب‌کننده‌های PoE باید محل قرارگیری این دستگاه‌های قدیمی‌تر و اختصاصی را تعیین کنند، زیرا ممکن است نصب این نوع کابل شبکه‌ای در بعضی نقاط مشکل ساز باشد. دستگاه‌های استاندارد PoE  امروزی، نصب (AP)  را به ویژه روی سقف‌ها که مناطق سختی برای سیم کشی برق هستند آسان‌تر و انعطاف‌پذیرتر می‌کنند.

به جای استفاده از آداپتور یا پریز برای تغذیهٔ دستگاه‌ها، دستگاه‌های PoE می‌توانند جریان الکتریکی را مستقیماً از یک کابل اترنت که به یک (LAN)  متصل است، دریافت کنند. PoE تا 15.4 وات برق (DC) را در هر پورت فراهم می‌کند. لازم به ذکر است که دانستن نیازهای برق دستگاه‌های برقی (PD)، به ویژه هنگام استفاده از سوئیچ‌های PoE مهم است. در صورتی که کل برق مورد نیاز سوئیچ زیاد باشد، مشکلات عملکردی نیز ممکن است رخ دهد.

برق از طریق اترنت چگونه کار می‌ کند؟

کابل‌های اترنت علاوه بر داده‌ها می‌توانند جریان الکتریکی را نیز منتقل کنند که همزمان با استفاده از سیم‌های جداگانه ارسال می‌شوند. بنابراین دستگاه‌های دارای PoE می‌توانند علاوه بر انرژی، داده را نیز از یک کابل اترنت دریافت کنند. دستگاه‌هایی که PoE ندارند فقط داده‌ها را از کابل اترنت دریافت می‌کنند. یک انژکتور اترنت، الکتریسیته را از یک سوئیچ در شبکهٔ (LAN) به داخل کابل منتقل می‌کند که در انتهای دیگر دستگاه قرار گرفته شده و به سمت منبع تغذیه دستگاه هدایت می‌شود.

هنگامی که یک دستگاه PoE از طریق کابل اترنت به شبکه (LAN)  متصل می‌شود، اتصال برق به طور خودکار توسط سوئیچ شناسایی می‌شود. پس از اتصال کابل اترنت به (LAN)  اگر PoE شناسایی شود، برق منتقل می‌شود. لازم به ذکر است که هر کابل اترنت با PoE کار می‌کند. به عبارت دیگر، هر کابل اترنتی که در حال حاضر دارید می‌تواند از PoE پشتیبانی کند. به توصیهٔ ما بهتر است از کابل ردهٔ (Cat 5e) یا ردهٔ (Cat 6) استفاده کنید.

اتصال برق از طریق کابل اترنت

اتصال برق از طریق اترنت PoE، فناوری‌ است که به کابل‌های شبکه امکان می‌دهد برق را بهتر منتقل کنند. به عنوان مثال، یک دوربین دیجیتال امنیتی معمولاً هنگام نصب نیاز به دو اتصال دارد:

۱. اتصال شبکه

 برای اینکه بتوانید با تجهیزات ضبط و نمایش ویدیو ارتباط برقرار کنید.

۲. اتصال برق

 برای رساندن نیروی الکتریکی مورد نیاز دوربین برای کار کردن، اما اگر دوربین دارای PoE باشد، فقط باید اتصال شبکه برقرار شود، زیرا دوربین برق خود را نیز از این کابل دریافت می‌کند.

چه دستگاه هایی با PoE سازگار هستند؟

اتصالات استاندارد (Power over Ethernet) توان کافی برای پشتیبانی از دستگاه‌هایی مانند رایانه، تلویزیون‌های هوشمند، سیستم‌های بازی و غیره را فراهم نمی‌کند. PoE  برای دستگاه‌های (IP) کوچک‌تر مانند تلفن‌های (VoIP)  یا دوربین‌های امنیتی ایده‌آل است. بی‌سیم، وای‌فای و بلوتوث (AP)  و خواننده‌های (RFID) معمولاً با PoE سازگار هستند. محبوب‌ترین دستگاه‌های PoE عبارت‌اند از تلفن‌های (VoIP)، دوربین‌های (IP)  و نقاط دسترسی بی سیم (WAP).  دستگاه‌های دیگری که از PoE  استفاده می‌کنند عبارت‌اند از:

• رسیورهای (IPTV)
• روترهای شبکه
• اینترکام شبکه
• ساعت دیواری در اتاق‌ها و راهروها
• رادیوهای نصب شده
• روشنایی (LED)

مزایای PoE چیست؟

PoE مزایای اقتصادی و کارایی زیادی برای مشاغل با هر اندازه‌ای دارد.

1. تجهیزات کمتر با PoE

شما با استفاده از PoE برای تأمین برق همهٔ دستگاه‌های خود به کابل‌های برق و پریزهای برق کمتری نیاز دارید که این مسئله باعث صرفه جویی در هزینهٔ سیم کشی (AC)، پریزها و هزینهٔ برق می‌شود.

2. آزادی لجستیک

با  استفاده از PoE نگرانی‌های شما در مورد نزدیکی دستگاه‌های خود به پریزهای برق کاهش می‌یابد زیرا کابل‌های اترنت دارای طول زیادی هستند تا دستگاه‌ها در مکان‌های صعب العبور قرار بگیرند. علاوه بر این، هنگامی که از PoE استفاده می‌کنید، اقدامات احتیاطی داخلی تجهیزات شبکه‌ای که با PoE طراحی شده‌اند برای محافظت از دستگاه‌ها و زیرساخت‌های (IP)   در سطح بالایی قرار دارند. به کار گیری این دستگاه شبکه‌ای، مانع بارگذاری بیش از حد، کمبود انرژی و تنظیمات اشتباه می‌شود.

۳. توان بالا

با به کار گرفتن PoE، توان ورودی دستگاه‌ها از یک منبع قابل اعتماد منشأ می‌گیرد و یکنواختی توان را بین دستگاه‌ها تضمینی است. علاوه بر این، با استفاده از کابل اترنت، تنظیم مجدد دستگا‌ها و غیرفعال کردن دستگاه‌ها آسان‌تر است.

۴. مقیاس بندی خوب

سهولت افزودن و تأمین انرژی دستگاه‌های PoE  و تجهیزات شبکه، گسترش شبکه را برای شما آسان‌تر می‌کند. چه در حال راه‌اندازی یک سیستم تلفن باشید یا سیم‌کشی یک مجموعه دوربین امنیتی، (Power over Ethernet) می‌تواند در وقت و هزینۀ کسب‌وکار شما صرفه‌جویی کند. PoE همچنین انعطاف پذیری را به شبکهٔ (IP) کسب و کار شما اضافه می‌کند و زمان نصب دستگاه‌های مورد نظر شما را در مکان‌های مختلف کاهش می‌دهد.

۵. انعطاف ‌پذیری

با استفاده از PoE بدون نیاز به اتصال به پریز برق، دستگاه‌هایی مانند دوربین‌های (IP)  و نقاط دسترسی بی‌سیم را می‌توان در هر جایی که بیشتر مورد نیاز است قرار داد و در صورت لزوم به راحتی مکان نصب آن‌ها پس از مدتی تغییر داد.

۶. قابلیت اطمینان

قدرت PoE  به جای مجموعه‌ای از آداپتورهای دیواری توزیع شده و از یک منبع مرکزی و سازگار جهانی می‌آید. بنابراین می‌توان آن را با یک منبع تغذیه اضطراری پشتیبان‌گیری کرد یا برای غیرفعال کردن یا بازنشانی دستگاه‌ها به کار برد.

۷. تعمیر و مدیریت ساده تر

در استفاده از PoE  با کاهش میزان کابل کشی، میزان تعمیر و نگهداری از دستگاه‌ها به طور چشم گیری کاهش می‌یابد و می‌توان دستگاه مورد نظر را از طریق یک پروتکل مدیریت شبکهٔ ساده مدیریت کرد که این مزیت عمده سیستم‌های مجهز به کابل اترنت است.  با به کار گیری سیستم‌های امنیتی ویدیویی مبتنی بر PoE  نیاز به هیچ دستگاه (DVR)  نیست و تنها چیزهایی که باید نگهداری کنید دوربین‌ها، کابل‌کشی و سوئیچ‌های PoE است.

۸. هزینه نصب کمتر

از آن جایی که سیستم‌های PoE  تنها به یک کابل برای تأمین برق و اینترنت نیاز دارند و هر کسی می‌تواند آن را نصب کند، هزینهٔ نصب آن بسیار پایین‌تر از گزینه‌های سنتی است. در حالی که با به کار گیری یک سیستم سنتی‌تر، شما باید یک برق کار خبره را برای نصب کابل‌های برق جداگانه استخدام کنید و این موضوع می‌تواند هزینه‌های شما را افزایش دهد.

۹. قدرت بهتر

شما هنگام استفاده از PoE به جای استفاده از آداپتورهای دیواری مختلف، یک منبع انرژی منسجم و مرکزی دارید. همچنین می‌توانید یک منبع برق اضطراری (UPS)  برای سوئیچ PoE خود ایجاد کنید تا اطمینان حاصل کنید که دوربین‌ها حتی زمانی که برق قطع می‌شود به کار خود ادامه می‌دهند یا خیر.

لازم به ذکر است در مقایسه با دوربین‌هایی که از (WiFi) به جای اتصال به اینترنت سیمی، استفاده می‌کنند، دوربین‌های PoE اتصال شبکه قابل اطمینان‌تری را ارائه می‌دهند که این اتصال‌ها قطع نشده یا کاهش نمی‌یابند. هنگامی که دوربین‌ها به دلایل ایمنی و امنیتی در مکان‌های مختلف نصب می‌شوند، اکثر سازمان‌ها از PoE برای اطمینان از اتصال استفاده می‌کنند.

۱۰. افزایش ایمنی سیستم

اگر از دستگاه‌های باکیفیت استفاده می‌کنید، PoEطوری طراحی شده است که برق را به صورت ایمن و کارآمد ارائه دهد. دستگاه‌های PoE برق مناسب را در طول عمر محصول، تضمین می‌کنند تا از بارگذاری بیش از حد یا کمبود برق جلوگیری کنند .محصولات پیشرفته‌تر PoE دارای سیستم‌های حفاظتی برای جلوگیری از اتصال کوتاه یا جریان بیش از حد هستند که این موضوع دستگاه را بسیار ایمن‌تر از سیستم‌های سنتی با پریز برق می‌کند.

نحوه ارتقاء شبکه به PoE

افزودن PoE  به شبکهٔ شما، ساده است و دو روش وجود دارد که می‌توانید انتخاب کنید:
1.سوئیچ PoE یک کابل شبکه‌ای است که برق را از طریق اترنت داخلی به دستگاه‌ها منتقل می‌کند. برای افزودن قابلیت PoE  به پیوندهای شبکه‌ای معمولی، می‌توان از (PoE injector)  استفاده کرد. هدف اصلی انژکتور PoE اجازه دادن به مدیر شبکه برای اضافه کردن منبع تغذیه به کابل اترنت است. برای تامین برق تجهیزاتی که از پورت PoE برخوردار نیستند، باید از PoE injector استفاده کرد.

2. (Midspans)  را می‌توان برای ارتقاء تاسیسات (LAN)  موجود به PoE  استفاده کرد و راه حلی ارائه کرد که در آن پورت‌های کمتری مورد نیاز است. در ارتقاء سوئیچ‌های PoE  انتقال نیرو کنترل‌شده و خودکار است. همچنین می‌توان دستگاه‌هایی مانند دوربین‌های (IP)  را به PoE  ارتقا داد. تقسیم کنندهٔ PoE  به اتصال شبکه دوربین وصل می‌شود و برق PoE را قطع می‌کند که آن را به ولتاژ پایین‌تری که مناسب برای دوربین است تبدیل کند.

مقاله پورت چیست را از دست ندهید.

مقایسه قدرت PoE در مقابل PoE+

یکی از تفاوت‌های بین (PoE)  و (PoE+) در استانداردهای واقعی مؤسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE)  است. به طوری که در حال حاضر، حداکثر توان ارائه شده از طریق کابل Cat5 15.4  وات برای (PoE) و 25.5 وات برای (PoE+) است. 

آیا استفاده از فناوری PoE امن است؟

یکی از اولین سوالات کاربران قبل از شروع استفاده از فناوری PoE این است که آیا این تکنولوژی به تجهیزات شبکه آنها آسیب می‌زند یا خیر. در پاسخ باید بگوییم که تکنولوژی PoE سازگار با IEEE 802.3af/at/bt کاملا ایمن است. انژکتورها و سوئیچ‌های PoE به هیچ تجهیزاتی آسیب نمی‌رسانند، حتی اگر آن تجهیزات برای کاربردهای PoE طراحی نشده باشند.

قبل از اینکه PSE برق را به PD وصل کند، یک فرایند دست‌دهی (هندشیک) آغاز می‌کند تا مقدار برق موردنیاز دستگاه متصل برآورد شود. این فرایند از ولتاژ پایین استفاده می‌کند و برای تمام دستگاه‌های دستگاه‌های متصل، اعم از PoE یا غیر PoE کاملا بی‌ضرر است.

وقتی فرایند دست‌دهی کامل شود، انژکتور یا سوئیچ PoE شروع به ارسال برق کرده و PD را تحریک می‌کند که روشن شود. اما اگر فرایند هندشیک به هر دلیلی کامل نشود، PSE هیچ برقی نخواهد فرستاد. این ویژگی فناوری PoE را ذاتا ایمن می‌کند.

انواع کابل شبکه مورد استفاده در PoE

سوئیچ‌ها و انژکتورهای PoE بر اساس قوانین کارگروه IEEE 802.3 تعریف می‌شوند. به این ترتیب نیازی به کابل کشی ندارند. البته فراموش نکنید که اتصالات Ultra-PoE به کابل‌ کشی 8 پین شبکه نیاز دارند. تقریبا تمام کابل ‌کشی‌های شبکه ۸ پین هستند، اما کابل‌های ارزان‌قیمت با ۴ پین هم به بازار عرضه می‌شوند. البته از آنجا که صرفا برای اتصالات Fast-Ethernet قابل استفاده هستند، روز به روز کمیاب‌تر از قبل می‌شوند.

در تکنولوژی PoE استفاده از کابل UTP، یعنی کابل جفت تابیده بدون محافظ، ابدا توصیه نمی‌شود. چون برخلاف همتای محافظ خود (F/UTP) نمی‌تواند گرما را به شکل موثر و مناسبی هدایت کند. بسته‌های کابل بزرگ یا موارد مشابه نیز می‌توانند باعث گرم‌شدن بیش‌از حد کانال کابل شوند.

در اغلب موارد به‌خاطر مقاومت بالاتر و هدایت حرارتی بهتر از هادی های Cat.6a استفاده می‌شود. کابل‌های اترنت تخت PATCHBOX با تکنولوژی PoE سازگاری خوبی دارند و راه‌حلی کارآمد و مقرون به صرفه در تمام زمینه‌های کاربردی ارائه می‌دهند.

اتصال به دستگاه‌های PoE دورتر از ۱۰۰ متر

فاصله اتصال را می‌توان با استفاده از توسعه‌دهنده PoE (PoE extender) یا تکرارکننده (PoE repeater) افزایش داد. توسعه‌دهنده PoE به‌صورت خطی بین PSE و PD نصب می‌شود و می‌تواند از هر طرف ۱۰۰ متر فاصله داشته باشد. البته با استفاده از یک‌سری ریپیترهای خاص می‌توان چند واحد زنجیره‌ای ساخت و فاصله کل اتصال را به بیش از ۵۰۰ متر رسانید.

توسعه‌دهنده یا ریپیتر PoE چگونه کار می‌کند؟

توسعه‌دهنده PoE برق و داده را از PSE متصل دریافت می‌کند. مقداری از این توان را برای خود نگه می‌دارد و باقی‌مانده را به دستگاه PoE بعدی منتقل می‌کند. یک توسعه دهنده گیگابیتی PoE معمولا از 4 تا 5 وات استفاده می‌کند؛ حال اگر آن را به یک IEEE 802.3at PSE وصل کنید، تقریباً 25 وات برق به ریپیتر می‌رساند که ۲۰ الی ۲۱ وات آن به دستگاه PoE متصل می‌رسد.

به یک نکته مهم توجه کنید. اگر اکستندرهای PoE را به‌صورت آبشاری به هم وصل کنید، برای هر اکستندر 4 تا 5 وات از دست می‌دهید. بنابراین PD بعدی نهایتا حدود 15 وات و بعدی ۱۰ وات دریافت خواهد کرد.

استانداردهای 802.3af و 802.3at چیست؟

مسئولیت ایجاد استانداردهای PoE برعهده موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) است. در حال حاضر برای این تکنولوژی انتقال جریان الکتریکی، دو استاندارد 802.3af و 802.3at وجود دارد که توان ۱۵.۴ را عبور می‌دهند. البته دستگاه‌های برقی PD فقط تا ۱۲.۹۵ وات برق را پشتیبانی می‌کنند.

 در سال ۲۰۰۹ IEEE استاندارد 802.3at (PoE+) را معرفی کرد. این استاندارد اگرچه از توان 30 وات پشتیبانی می‌کند، اما درست مثل 802.3af، اتلاف توان باعث می‌شود PD ها توان کمتری دریافت کنند.

استاندارد 802.3bt (PoE++) در سال ۲۰۱ تصویب شد و دو نوع ۳ و ۴ دارد که قدرت بیشتر و توان بالاتری ارائه می‌کنند. نوع سوم از توان ۶۰ وات پشتیبانی می‌کند و وات دریافتی دستگاه‌های PD ۵۱ است؛ در حالی که نوع چهارم با پشتیبانی از توان ۱۰۰ وات، برق دریافتی گیرنده را تا ۷۱.۳ وات بالا می‌برند.

انواع مختلف کلاس PoE

برق‌رسانی بیش‌از‌حد به یک دستگاه PD طول عمر دستگاه را کوتاه می‌کند. برای جلوگیری از این اتفاق دستگاه‌های PD سازگار با IEEE که به PoE متکی هستند، در کلاس های مختلف طبقه‌بندی می‌شوند. این کلاس‌ها با تعیین میزان توان مورد نیاز یک PD، توزیع کارآمد برق را تضمین می‌کنند. PD هایی که به توان کمتری نیاز دارند، طبیعتا توان پایین‌تری دریافت می‌کنند و مقدار اضافه به سایر دستگاه‌های متصل اختصاص داده می‌شود.

از طرفی PD های کم‌مصرف به سوئیچ‌های خنک‌کننده کوچک‌تری نیاز دارند. چون خروجی وات کمتر، گرمای کمتری تولید می‌کند. از سوی دیگر آداپتورهای PoE غیرفعال همیشه مقدار مشخصی توان انتقال می‌دهند که از آن به‌عنوان توان غیر استاندارد یاد می‌شود. بنابراین می‌توان گفت کلاس‌های مختلف PoE به توزیع متناسب قدرت بین PSE و PD کمک می‌کنند و از این جهت حائز اهمیت هستند.

فرق PoE فعال و غیرفعال چیست؟

ما سوئیچ‌های برق فعال روی اترنت را به‌عنوان PoE استاندارد می‌شناسیم. این دستگاه‌ها قبل از هربار روشن‌شدن، ولتاژ صحیح را بین منبع تغذیه (PSE) و دستگاه اندپوینت (PD) متعادل می‌کنند. اگر برق مورد نظر بین اسپلیتر و دستگاه ناسازگار باشد، برق توسط سوئیچ تامین نمی‌شود و به این ترتیب از آسیب به PD یا حتی فرسودگی کابل جلوگیری می‌شود.

این ویژگی‌ها در همتای غیرفعال مشاهده نمی‌شود. چون هیچ ارتباطی بین دو دستگاه وجود ندارد و منبع تغذیه همیشه روشن است. بنابراین سوئیچ PoE غیرفعال، بدون توجه به اینکه دستگاه اندپوینت از این فناوری پشتیبانی می‌کند یا خیر، برق را پیوسته به سمت آن ارسال می‌کند.

سخن پایانی

در این مقاله به طور کامل در خصوص PoE که یکی از فناوری‌های مدرن شبکه‌های محلی، اترنت سیمی (LAN) است صحبت شد. PoE باعث می‌شود جریان الکتریکی لازم برای کارکرد هر دستگاه، توسط کابل‌های داده اترنت منتقل شود.