قابلیت POE چیست؟
تجهیزات شبکه | کاربرد و قابلیت های POE : استانداردی است که به کابل شبکه اجازه می دهد تا داده ها و برق را به طور همزمان از طریق یک کابل انتقال داده شود. این به یکپارچه‌کننده‌های سیستم اجازه می‌دهد تا تجهیزات الکتریکی را در مکان‌هایی که مدارهای الکتریکی وجود ندارد مستقر کنند. علاوه بر این، PoE هزینه های نصب کابل های برق اضافی را حذف می کند.
فناوری PoE داده ها را با سرعت 10/100/1000 مگابیت بر ثانیه و توان 15 وات، 30 وات، 60 وات و حداکثر 90 وات از طریق کابل های Cat5e، Cat6 و Cat6a ارسال می کند. کابل های اترنت Cat7 و Cat8 برای حداکثر فاصله 100 متری استفاده می شوند. فناوری PoE مبتنی بر استانداردهای IEEE 802.3af، 802.3at و 802.3bt است که توسط مؤسسه مهندسین برق و الکترونیک ایجاد شده است، که نحوه عملکرد انواع تجهیزات شبکه را برای ارتقای قابلیت همکاری بین دستگاه ها کنترل می کند.
دستگاه های دارای قابلیت PoE می توانند تجهیزات منبع تغذیه (PSE)، دستگاه های برق دار (PDs) یا گاهی اوقات هر دو باشند. دستگاهی که برق را منتقل می کند PSE است در حالی که دستگاهی که برق را دریافت می کند PD است. اکثر PSE ها سوئیچ های شبکه یا انژکتورهای PoE هستند که برای استفاده با سوئیچ های غیر PoE در نظر گرفته شده اند.
PSE یا PDs:
همانطور که قبلا ذکر شد، تجهیزات PSE به دستگاه هایی اطلاق می شود که وظیفه تامین انرژی دستگاه های متصل مانند سوئیچ ها، هاب ها و انژکتورها را بر عهده دارند. دستگاه های PDs انرژی را از PSE دریافت می کنند. برخی از نمونه‌های PD دوربین‌های IP، VoIP و نقاط دسترسی بی‌سیم (WAP) هستند.
استانداردهای PoE 802.3af و 802.3at چیست؟
موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) مسئول ایجاد استانداردهای PoE است. در حال حاضر سه استاندارد PoE موجود است. استاندارد 802.3af از توان 15.4 وات پشتیبانی می کند. اما حتی اگر دستگاه‌های برق 802.3at (PSE) بتوانند 15.4 وات برق ارائه دهند، دستگاه‌های قدرت (PDs) به دلیل اتلاف برق تنها می‌توانند به طور قابل اعتماد 12.95 وات برق دریافت کنند.
در سال 2009، IEEE استاندارد 802.3at (یا PoE+) را معرفی کرد. این استاندارد از توان 30 وات پشتیبانی می‌کند، اما مشابه استاندارد 802.3af، اتلاف توان منجر به دریافت توان کمتری یعنی 25.5 وات PD می‌شود.
802.3bt (همچنین به عنوان UPOE شناخته می شود) در سال 2018 تأیید شد و دارای دو نوع (نوع 3 و نوع 4) است که عملکرد بالاتری را ارائه می دهد. استاندارد 802.3bt (نوع 3) توان 60 وات را پشتیبانی می کند، PD ها 51 وات را دریافت می کنند. استاندارد 802.3bt (نوع 4) از 100 وات پشتیبانی می کند که در سمت گیرنده به 71.3 وات کاهش می یابد.
مزایای استفاده از تکنولوژی POE:
صرفه جویی در زمان و هزینه: این صرفه جویی با کاهش زمان و هزینه سیم کشی برق امکان پذیر است. کابل های شبکه نیازی به برقکار آموزش دیده ندارند و در هر مکانی (دیوار، کف، سقف) قابل نصب هستند.
انعطاف پذیری:
بدون نیاز به منبع برق و پریز، دستگاه هایی مانند دوربین های IP و نقاط دسترسی WiFi را می توان در جایی که بیشتر مورد نیاز است قرار داد و در صورت نیاز به راحتی جابه جا کرد.
امنیت:
منبع تغذیه در فناوری POE هوشمند است و برای محافظت از دستگاه های شبکه در برابر افزایش و کاهش برق (نوسانات) یا نصب نادرست طراحی شده است.
قابلیت اطمینان:
با POE، برق مورد نیاز دستگاه های موجود در شبکه از طریق تعداد زیادی آداپتور تامین نمی شود، بلکه از یک منبع تغذیه که با استانداردهای جهانی سازگار است، تامین می شود. منبع تغذیه پشتیبان همچنین می تواند به عنوان پشتیبان در هنگام قطع برق استفاده شود یا دستگاه ها را می توان از راه دور کنترل کرد تا آنها را جدا یا راه اندازی مجدد کرد.
مقیاس پذیری: با توجه به اینکه برق از طریق کابل شبکه تامین می شود، نصب، استقرار و توسعه اتصالات شبکه آسان تر و بهتر است.
انواع فناوری POE:
عملکرد POE به سه دسته تقسیم می شود:
POE: دستگاه هایی با قابلیت POE دارای استاندارد IEEE 802.3af هستند و می توانند تا 15.4 وات برق در بستر کابل شبکه تولید کنند. این نسبت در سال 2003 معرفی شد و در حال حاضر در بسیاری از دستگاه ها از جمله برخی از سوئیچ های شبکه، نقاط دسترسی بی سیم، تلفن های VoIP، سنسورها، دوربین های مداربسته ساده و ثابت و … استفاده می شود.
– POE+: نسل دوم POE با نام PoE Plus با استاندارد IEEE 802.3at شناخته می شود. دستگاه هایی با این قابلیت می توانند تا 30 وات برق تولید کنند که تقریباً دو برابر نسل قبلی است. این فناوری را می توان در دستگاه های مختلفی استفاده کرد، از جمله نقاط دسترسی رایج، سنسورهای بیومتریک، نمایشگرهای LCD و دوربین های امنیتی پیشرفته تر.
– UPOE: نسل سوم PoE یا به اصطلاح RP PoE در استاندارد IEEE با نام 802.3bt شناخته می شود و می تواند تا 60 وات برق (دو برابر نسل قبل) تولید کند. UPOE برق کافی برای تامین انرژی یک سیستم ویدئو کنفرانس تولید می کند.
– High-Power PoE: این ویژگی در سال 2018 توسعه یافته است و دارای همان استاندارد 802.3bt است که بسیار بهبود یافته است و می تواند تا 100 وات توان الکتریکی را تامین کند. این نسل برای پاسخگویی به نیازهای تجهیزات شبکه پیشرفته و بازار رو به رشد اینترنت اشیا طراحی شده است. برای استفاده حداکثری از این فناوری، باید از کابل های شبکه Cat6A و جدیدتر استفاده کرد.
متداول ترین دستگاه هایی که از قابلیت PoE استفاده می کنند:
تلفن های VOIP: POE در ابتدا برای تلفن های VoIP استفاده می شد و هنگام استفاده از آن، فقط باید گوشی ها را به پریز برق وصل کنید. تلفن ها را نیز مانند سیستم های آنالوگ قدیمی می توان از راه دور قطع کرد.
دوربین های IP: در حال حاضر، اکثر دوربین های مداربسته در شبکه دارای فناوری POE هستند که استقرار و جابجایی آنها را بسیار آسان کرده است.
تجهیزات بی‌سیم: نقاط دسترسی Wi-Fi، بلوتوث و تگ‌خوان‌های RFID معمولاً به فناوری POE مجهز هستند، بنابراین نیازی به قرار دادن آنها در نزدیکی پریز برق ندارند و می‌توانند بر اساس نقشه سایت جابه‌جا شوند.
با این حال، PoE می‌تواند دستگاه‌های دیگر از جمله:
نورپردازی PoE
دستگاه های خودپرداز
آی پی اینترکام
کارت خوان امنیتی
ساعت های IP
چه انواع مختلفی از کلاس های PoE وجود دارد؟
برای جلوگیری از بارگذاری بیش از حد یک PD، که می تواند طول عمر دستگاه را کوتاه کند، PD های سازگار با IEEE بر اساس PoE به کلاس های مختلف تقسیم می شوند. کلاس های PoE با تعیین میزان توان مورد نیاز یک PD، توزیع توان کارآمد را تضمین می کند. PD هایی که به توان کمتری نسبت به استاندارد PoE بعدی نیاز دارند، طبقه بندی توان پایینی دارند که به PSE اجازه می دهد تا توان اضافی را به سایر دستگاه های متصل اختصاص دهد.
علاوه بر این، PD های کم مصرف به سوئیچ های کوچکتری نیاز دارند زیرا وات کمتر گرمای زیادی تولید نمی کند. از طرف دیگر، آداپتورهای غیرفعال PoE همیشه همان مقدار توان را منتقل می کنند و معمولاً به آنها “غیر استاندارد” می گویند.
انواع مختلف کلاس های PoE به طور موثر از مذاکره قدرت بین PSE و PD پشتیبانی می کنند. برای مثال، تصویر زیر میزان توان تخصیص یافته به کلاس های مختلف برای استانداردهای 802.3at، 802.3af و 802.3bt را نشان می دهد.
سوئیچ POE چیست؟
سوئیچ POE سوئیچی است که از فناوری Power over Ethernet استفاده می کند. با استفاده از یک سوئیچ شبکه با قابلیت PoE، هم اتصال شبکه و هم منبع تغذیه PD (دستگاه تغذیه شده) را می توان به طور موثر از طریق کابل اترنت پیاده سازی کرد. در حال حاضر انواع سوئیچ شبکه با قابلیت PoE در بازار موجود است. این سوئیچ ها بر اساس تعداد پورت ها به 8، 12، 24، 48 پورت تقسیم می شوند. همچنین این سوئیچ ها در دو نوع مدیریتی و غیر مدیریتی موجود می باشند.
سوئیچ POE دار یا غیر POE و اینکه چرا به سوئیچ POE دار نیازمندیم؟
مزیت استفاده از سوئیچ شبکه POE نسبت به غیر POE آشکار است. سوئیچ های غیر POE سوئیچ هایی هستند که نمی توانند از طریق کابل های اترنت تغذیه شوند، اما فقط می توانند داده ها را از طریق این روش انتقال دهند.
برای دریافت PoE در این سوئیچ ها، باید از یک منبع تغذیه (PSE) مانند انژکتور PoE بین سوئیچ ها و PD استفاده شود. این انژکتورها یا PSE های میانی می توانند انرژی الکتریکی را در حین دریافت سیگنال های داده از کابل متصل به سوئیچ غیر PoE اضافه کنند و سپس داده و برق را به PD ها (دستگاه های برق) تامین کنند.
این سوئیچ فقط به یک کابل برق برای سوئیچ و یک کابل شبکه برای اتصال PD ها نیاز دارد. سپس PD می تواند مستقیماً به پورت سوئیچ Gigabit PoE برای انتقال داده و منبع تغذیه متصل شود.
کابل POE مناسب را بخرید:
کدام کابل برای سوئیچ PoE مناسب است؟ یک کابل اترنت معمولی برای سوئیچ های PoE استفاده می شود. با این حال، نوع کابل اترنت به سرعت انتقال اطلاعات پورت PoE سوییچ بستگی دارد. به عنوان مثال، پورت اترنت 10/100 مگابیت بر ثانیه، کابل Cat3 یا کابل های بهتر برای یکدیگر مناسب هستند. یکی از کابل های Cat5، Cat5e یا Cat6 باید برای پورت اترنت 1000 مگابیت بر ثانیه استفاده شود.
اگر می خواهید از دستگاه های PoE با سرعت انتقال 2.5 گیگابیت، 5 گیگابیت یا 10 گیگابیت بر ثانیه استفاده کنید، بهتر است از کابل Cat6a یا کابل بهتر یا کابل اترنت با کیفیت بالا که از مس بدون اکسیژن ساخته شده است استفاده کنید. استفاده می شود
مزایای استفاده از سوئیچ های POE نسبت به سوئیچ های غیر POE:
انعطاف پذیری:
با حذف محدودیت های سوئیچ های غیر PoE که نیاز به PSE و کابل های اضافی دارند، می توان PD هایی مانند دوربین های نظارت IP را در صورت نیاز نصب کرد. علاوه بر این، ترکیب سوئیچ PoE و فناوری بی سیم حتی می تواند یک محیط بی سیم را فعال کند.
سادگی:
بدون نیاز به در نظر گرفتن PSE های اضافی و مکان های نصب (چیزهایی که در سوئیچ های غیر PoE مهم هستند)، سوئیچ PoE استقرار کل شبکه را ساده می کند. علاوه بر این، سوئیچ‌های PoE همچنین پروتکل مدیریت شبکه ساده (SNMP) را فعال می‌کنند که راه آسان‌تری برای نظارت و مدیریت سوئیچ فراهم می‌کند.
اقتصادی بودن:
با سوئیچ شبکه PoE نیازی به خرید و نصب کابل و پریز برق اضافی نیست که باعث صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های نصب و نگهداری می شود.
عوامل محدود کننده استفاده از سوئیچ های POE:
فاصله را محدود کنید:
انتقال داده و جریان برق از طریق کابل های اترنت در سوئیچ های POE عموما تا 100 متر است. این فاصله 100 متری به عنوان محدودیت برای دانشگاه ها، رستوران ها و سایر مشاغل اعمال می شود.
استحکام – قدرت:
اگر به برق شبکه PoE نیاز دارید، باید اطمینان حاصل کنید که ظرفیت برق سوئیچ‌های PoE شما نیازهای شما را برآورده می‌کند، زیرا محدودیت توان بر اساس استانداردهای وات PoE و PoE وجود دارد.
حداکثر فاصله PoE:
PoE می تواند تا 100 متر را از یک سوئیچ شبکه یا هاب به یک کنترلر رابط شبکه (NIC) انتقال دهد. استانداردهای کابل کشی اترنت طول کل کابل را به 100 متر محدود می کند. این طولانی ترین فاصله ای است که یک سوئیچ PoE می تواند داده های ساده را از طریق اترنت منتقل کند. با این حال، یک توسعه دهنده اترنت PoE می تواند این محدوده را تا 4000 فوت افزایش دهد. توسعه دهندگان کنترل متمرکز بر یک منطقه وسیع را برای شبکه ها از جمله مشاغل، دانشگاه ها و عملیات خرده فروشی بزرگ مانند مراکز خرید امکان پذیر می کنند.
برای محاسبه توان PoE مناسب برای شبکه:
PSE ها، که شامل سوئیچ های شبکه و هاب هستند، دارای قابلیت های PoE از پیش تعیین شده هستند. از طرف دیگر، PD هایی مانند IP-CCTV و VoIP نیازهای برق متفاوتی دارند که عموماً باید کمتر از بودجه کلی PSE ها باشد.
به عنوان مثال، یک سوئیچ Gigabit رومیزی دارای 8 پورت PoE با توان کلی PoE 130 وات است و با استاندارد 802.3af سازگار است. بنابراین برای محاسبه، حداکثر توان هر پورت 130 وات تقسیم بر هشت پورت خواهد بود که برابر با 16.25 وات در هر پورت است که به نزدیکترین استاندارد (در این مورد استاندارد 802.3af) گرد شده است.
از آنجایی که PD های 802.3af فقط 15.4 وات برق مصرف می کنند، توان باقی مانده بدون استفاده باقی می ماند و از بارگذاری بیش از حد PD ها جلوگیری می کند. علاوه بر این، به خاطر داشته باشید که مدیران شبکه نباید این اشتباه را مرتکب شوند که فرض کنند اگر یک دستگاه دارای هشت پورت باشد، می‌توانند کل ظرفیت سوئیچ را با دستگاه‌های 802.3at پر کنند.
برای محاسبه تعداد دستگاه های 802.3at که یک دستگاه پشتیبانی می کند، کافی است کل بودجه PoE را بر حداکثر توان PoE تقسیم کنید. با استفاده از مثال بالا، 130 وات (کل بودجه PoE) را بر 30 وات (حداکثر توان PoE) تقسیم می کنیم و 4.33 می گیریم که آن را به 4 گرد می کنیم. بنابراین، سوئیچ نمونه ما می تواند به چهار دستگاه 802.3at خدمت کند. محاسبه حداکثر تعداد دستگاه های 802.3af به اندازه تقسیم کل بودجه PoE بر 15.4 وات است.
آیا برای نصب سوئیچ های POE به کابل های خاصی نیاز داریم؟
خیر، به طور کلی از کابل های اترنت برای سوئیچ های PoE استفاده می شود و نوع کابل فقط بسته به میزان انتقال پورت PoE تغییر می کند. به عنوان مثال می توانید از کابل های Cat3 یا بهتر در پورت 100/10 یا کابل های Cat5/Cat5e/Cat6 در پورت 1000 استفاده کنید. اگر می‌توانید دستگاه‌های 2.5G/5G/10G را در آینده مستقر کنید، ممکن است به کابل‌های Cat5a یا بهتر نیاز داشته باشید.
نحوه تجهیز دستگاه به POE:
برای تجهیز شبکه به فناوری POE دو روش زیر امکان پذیر است:
استفاده از سوئیچ های POE
سوئیچ POE یک سوئیچ شبکه است که امکان انتقال نیرو از طریق اترنت را در نظر می گیرد. دستگاه های موجود در شبکه به صورت عادی به این سوئیچ ها متصل می شوند و این سوئیچ است که تعیین می کند آیا آنها به فناوری POE مجهز هستند یا خیر.
این بدان معنی است که به طور خودکار برق مورد نیاز را از طریق کابل اترنت منتقل می کند. سوئیچ های POE کاربردهای متفاوتی دارند، از سوئیچ های ارزان قیمت و غیر قابل تنظیم با تعداد پورت کم تا سوئیچ های رک قابل تنظیم با تعداد پورت های بالا در بازار تجهیزات شبکه.
استفاده از Midspan یا POE injector
با استفاده از Midspan، اتصالات شبکه معمولی یا بدون POE را می توان با هزینه قابل توجهی کمتر به فناوری POE مجهز کرد. در واقع، Midspans را می توان برای ارتقاء شبکه های محلی موجود و استفاده از آنها به شیوه ای مقرون به صرفه و مقرون به صرفه استفاده کرد و به جای یک سوئیچ گران قیمت POE، تنها به چند پورت POE نیاز دارد.
هر یک از اتصالات شبکه را می توان به راحتی با نصب Midspan به POE مجهز کرد و مانند سوئیچ POE، منبع تغذیه دستگاه ها را به صورت خودکار کنترل کرد. سوئیچ های Midspan به صورت rackmount و multiport یا سوئیچ های ارزان قیمت تک پورت تولید می شوند.
آیا کامپیوتر یا سایر دستگاه های غیر PoE می توانند به سوئیچ PoE متصل شوند؟ و آیا سوئیچ های PoE به دستگاه های غیر PoE آسیب می رسانند؟
پاسخ به این سوال به نوع سوئیچ POE بستگی دارد. این سوئیچ ها در دو نسخه فعال و غیرفعال موجود هستند. اگر می خواهید سوئیچ POE خود را به دستگاه های غیر POE وصل کنید، حتما از سوئیچ های POE فعال استفاده کنید. سوئیچ فعال PoE از نظر امنیت بر سوئیچ PoE غیرفعال برتری دارد.
این سوئیچ ها دارای یک پورت PoE هستند که می تواند تشخیص دهد که آیا دستگاه متصل یک دستگاه PoE است یا خیر. هنگامی که پورت های PoE به دستگاه های غیر PoE مانند کامپیوتر یا لپ تاپ متصل می شوند، سوئیچ PoE این موضوع را تشخیص می دهد و وانمود می کند که یک سوئیچ معمولی است.
به همین دلیل، آنها فقط از توابع ارتباط داده به عنوان منبع تغذیه استفاده می کنند. سوئیچ های غیرفعال PoE همیشه جریان الکتریکی را با یک ولتاژ خاص روی کابل اترنت ارسال می کنند، صرف نظر از اینکه دستگاه پایانی از PoE پشتیبانی می کند یا خیر. بنابراین، آنها می توانند رایانه ها و سایر دستگاه های غیر PoE را بوت کنند. خوشبختانه سوئیچ های PoE موجود در بازار فعال هستند، اما برخی از فروشندگان همچنان سوئیچ های PoE غیرفعال را ارائه می دهند.
تفاوت PoE فعال و غیرفعال:
سوئیچ فعال POE ایمن تر است و امنیت بالاتری نسبت به سوئیچ POE غیرفعال ارائه می دهد. Active POE به طور خودکار پورت های PoE و سازگاری یا ناسازگاری دستگاه های متصل به پورت ها با فناوری PoE را تشخیص می دهد.
هنگامی که دستگاه‌های غیر PoE مانند رایانه‌ها و لپ‌تاپ‌ها به پورت PoE متصل می‌شوند، سوئیچ فعال PoE با آنها تعامل برقرار می‌کند که گویی به یک سوئیچ معمولی وصل شده‌اند. بنابراین فقط داده و اطلاعات به این بندر ارسال می شود نه برق شهری. در واقع سوئیچ PoE فعال از انتقال نیرو به دستگاه های غیر PoE خودداری می کند تا آسیبی به آنها نرسد.
با این حال، یک سوئیچ PoE غیرفعال همیشه برق را با یک ولتاژ خاص روی کابل اترنت ارسال می کند و اهمیتی نمی دهد که آیا دستگاه متصل به سوئیچ با PoE سازگار است یا خیر. در نتیجه، سوئیچ PoE غیرفعال ممکن است به دستگاه های غیر PoE آسیب برساند. سوئیچ فعال PoE با استانداردهای IEEE 802.3af، IEEE 802.a یا IEEE 802.bt سازگار است و بر این اساس به سه دسته سوئیچ Poe، سوئیچ Poe+ و سوئیچ Poe++ تقسیم می شود.
زمانی که کابل های Cat5/Cat5e/Cat6 در محیطی استفاده می شوند. سوئیچ های فعال PoE از اترنت 10/100/1000 مگابیت در ثانیه تا فاصله 100 متری پشتیبانی می کنند، اما سوئیچ های غیرفعال PoE معمولاً فقط با اترنت 10/100 مگابیت در ثانیه سازگار هستند. بهتر است بدانید که سوئیچ های PoE فعلی موجود در بازار بیشتر فعال هستند، اما برخی شرکت ها همچنان سوئیچ های PoE غیرفعال تولید می کنند.
سوئیچ های POE مدیریتی یا غیر مدیریتی: تفاوت بین این دو چیست؟
این سوئیچ های مدیریت شده سوئیچ هایی هستند که دسترسی به یک یا چند اینترفیس مانند پروتکل درخت فراگیر (STP، سرعت پورت، VLAN ها و غیره) را برای پیکربندی یا اهداف مدیریتی فراهم می کنند و می توانند کنترل بیشتری بر ترافیک LAN شما فراهم کنند. علاوه بر این، آنها ویژگی های پیشرفته ای را برای کنترل این ترافیک ارائه می دهند.
در عوض، یک سوئیچ PoE کنترل نشده تنها به دستگاه های اترنت اجازه می دهد تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، مانند رایانه یا چاپگر شبکه. این سوئیچ ها از قبل پیکربندی شده اند و اجازه تغییر در این پیکربندی را نمی دهند.
