تعریف PoE یا برق در بستر شبکه

PoE استانداردی است که اجازه می‌دهد تا کابل‌های اترنت به‌طور هم‌زمان داده‌ها و برق را با استفاده از یک کابل شبکه واحد انتقال دهند. این یکپارچه‌سازی این اجازه را می‌دهد تا دستگاه‌هایی که دارای این قابلیت هستند را در مکان‌هایی که دسترسی به برق وجود ندارد نصب کنند. استفاده از دستگاه‌های مجهز به PoE موجب می‌شود که دیگر نیاز به استخدام نیروی کار برای انجام کابل‌کشی‌های اضافه وجود نداشته باشد و درنتیجه موجب کاهش هزینه‌های اجرایی می‌شود.

مزایای استفاده از PoE

هزینه مقرون‌به‌صرفه: PoE هزینه‌های استخدام نیروی کار برای اجرای کابل‌کشی را از بین می‌برد

راه‌اندازی سریع: برای راه‌اندازی کافی است کابل شبکه را به دستگاهی که از این استاندارد پشتیبانی می‌کند وصل کنید

انعطاف‌پذیری: ادمین های شبکه می‌توانند دستگاه‌های مجهز را تقریباً در هر مکانی نصب کنند. می‌توان برای نصب دستگاه‌ها در فضای باز از کابل‌های شبکه شیلد دار استفاده کرد. همچنین می‌توان از دستگاه‌هایی با استانداردهای صنعتی در محیط‌های صنعتی استفاده کرد.

امنیت: ازآنجایی‌که PoE از ولتاژ نسبتاً کم استفاده می‌کند خطرات حوادث الکتریکی کاهش می‌یابد.

قابلیت اعتماد: دستگاه‌های PoE تحت استاندارد سخت‌گیرانه IEEE 802.3 تولید می‌شوند.

مقیاس‌پذیری: استفاده از PoE موجب می‌شود که به‌راحتی بتوانید تجهیزات جدیدی را به شبکه اضافه کنید.

متداول‌ترین دستگاه‌های PoE عبارت‌اند از :

• تلفن‌های VoIP
• دوربین‌های تحت شبکه
• اکسس پوینت‌های بی‌سیم

بااین‌حال ممکن است دستگاه‌های دیگری نیز دارای این قابلیت باشند :

• تجهیزات روشنایی
• دستگاه‌های خودپرداز
• تجهیزات مخابراتی
• کارت‌خوان‌های امنیتی
• ساعت‌های تحت شبکه
• وندینگ ماشین ( دستگاه‌های فروش خودکار)

استانداردهای 802.3af و 802.3at

انجمن مهندسان برق و الکترونیک (IEEE)مسئول ایجاد استانداردهای PoE است. در حال حاضر دو استاندارد PoE وجود دارد.  استاندارد 802.3af حداکثر توان 15.44 وات را پشتیبانی می‌کند. باوجوداینکه دستگاه‌های تأمین‌کننده برق (PSE) توانایی تأمین 15.44 وات را دارند اما دستگاه‌هایی که از طریق PoE روشن می‌شوند (PD)  نهایتاً با توجه به میزان اتلاف انرژی توان 12.95 را دریافت می‌کنند.  در سال 2009، IEEE استاندارد بالاتر 802.3at را معرفی کرد که همچنان به نام PoE شناخته می‌شود. این استاندارد توان 30 وات را پشتیبانی می‌کند. همانند استاندارد 802.3af در این استاندارد نیز براثر اتلاف انرژی تجهیزات حداکثر، توان 25.5 وات را دریافت می‌کنند.

802.3BT  یا ++PoE

IEEE به دنبال معرفی استاندارد جدید PoE است.  هم‌زمان با افزایش میزان استفاده از ابزارهای PoE در تجهیزات شبکه، توان PoE بیشتری برای برآورده کردن نیاز برق این دستگاه ها مورد نیاز است.مانند دوربین‌های تحت شبکه PTZ .

استاندارد 802.3bt که با نام++ PoE شناخته می‌شود در اوایل سال 2019 به بازار عرضه شد. این استاندارد از تمام 4 زوج سیم برای انتقال قدرت استفاده می‌کند. این استاندارد قادر است با استفاده از این روش توان 49-70 وات را تأمین نماید. این استاندارد جدید، اساساً حالت A و حالت B را برای دستیابی به ولتاژ بالاتر ترکیب می‌کند.  برخی منابع حتی می‌گویند که این استاندارد قادر خواهد بود تا 100 وات برق DC تأمین کند. این استاندارد جدید نه‌تنها قدرت بیشتری را در اختیار شما قرار می‌دهد، بلکه همچنین می‌تواند از اتصالات 10 گیگابیتی پشتیبانی کند. نوع A توان 60 وات (50 وات قدرت) را تامین می‌کند و نوع B برای حدود 100 وات قدرت (تقریباً 80 وات قدرت با اتلاف انرژی) در نظر گرفته می‌شود.

مقایسه PSE و PD

قبل از اینکه بیشتر به درک مفاهیم PoE بپردازیم بهتر است به تفاوت PSE و PD بپردازیم. تجهیزات تأمین برق (PSE) به دستگاه‌هایی که مسئول تأمین انرژی دستگاه‌های متصل شده مانند سوئیچ‌ها، هاب ها و اینجکتورها هستند گقته می شود. PD ها انرژی را از PSE ها دریافت می‌کنند. به‌عنوان نمونه می‌توان به دوربین‌های تحت شبکه و یا اکسس پوینت‌های بی‌سیم (WAP) اشاره کرد.

مقایسه حالت A و حالت B

اگرچه راه‌اندازی و استقرار دستگاه‌های PoE نسبتاً ساده است اما باز هم لازم است که ادمین های شبکه دانش کافی نسبت به تفاوت‌های استانداردها و دستگاه‌های تفاوت‌های استانداردها و دستگاه‌های PoE داشته باشند. دستگاه‌های PoE معمولاً از زوج سیم‌های مختلف برای انتقال انرژی استفاده می‌کنند. این روش‌های مختلف به‌عنوان حالت A یا حالت B شناخته می‌شوند. در حالت A زوج‌های 1-2 و 3-6 برای ارسال و دریافت داده‌ها و انرژی مورداستفاده قرار می‌گیرند . مابقی پین‌های 4-5 و 7-8 بدون استفاده باقی می‌مانند.

تجهیزاتی که از حالت A استفاده می‌کنند معمولاً به‌عنوان end-span شناخته می‌شوند. از طرفی دیگر در حالت B هیچ زوج پین ای بدون استفاده نمی‌ماند. به همین دلیل است که پین 4-5 و 7-8 گاهی اوقات به‌عنوان جفت‌های یدکی و یا جفت فانتوم اشاره می‌شود. هنگام کار در حالت B، تمام جفت داده‌ها استفاده می‌شود. حالت B داده‌ها را با استفاده از پین‌ها 1-2 و 3-6 ارسال می‌کند. جریان برق نیز از طریق پین‌های 4-5 و 7-8 ارسال می‌شود. دستگاه‌هایی که از حالت B استفاده می‌کنند با عنوان Midspan شناخته می‌شوند.

استاندارد 802.3at از پین‌های 1-2 و 3-6 برای انتقال اطلاعات و برق هنگام استفاده از حالت A استفاده می‌کند. پین‌های باقیمانده برای انتقال داده‌ها استفاده می‌شوند. حالت B با استفاده از جفت 5-4 و 8-7 برای انتقال داده و برق استفاده می‌کند. پین‌های باقی‌مانده برای انتقال داده‌ها استفاده می‌شوند.

هرچند که این تفاوت‌ها جزئی به نظر می‌رسند اما بسیار مهم هستند. عدم توجه به پین‌هایی که برای ارسال و دریافت برق مورداستفاده قرار می‌گیرند می‌تواند موجب عدم سازگاری و عدم کارایی مناسب دستگاه‌ها شود.

مقایسه Endspan PSEs و Midspan PSEs

اصطلاحات Endspan و Midspan می‌توانند برای نشان دادن پین‌هایی باشد که برای ارسال و دریافت برق مورداستفاده قرار می‌گیرند. اما می‌توان این اصطلاحت را تحت‌اللفظی‌تر نیز معنی کرد. Midspan PSe اغلب به‌عنوان ” دستگاه واسطه‌ای ” که بین یک دستگاه PSE که دارای قابلیت PoE نیست و یک دستگاه باقابلیت PoE قرار می‌گیرد.  به‌عنوان نمونه Midspan PoE می‌توان به  اینجکتور ها و هاب های انرژی ( چندراهی‌های برق) اشاره کرد. از سوی دیگر به‌عنوان Endspan می‌توان به PSE های اصلی در شبکه مانند سوییچ‌ها اشاره کرد.

تفاوت بین دستگاه‌های سازگار با PoE و دستگاه‌های منطبق با PoE چیست؟

دقیقاً چه تفاوتی بین دستگاه‌های سازگار و دستگاه‌های منطبق با PoE وجود دارد. مراقب باشید، این دو اصلاح با یکدیگر مترادف نیستند.

اگرچه دستگاه‌های منطبق دارای گواهینامه IEEE هستند، ویژگی‌های تطبیقی مختلفی برای دستگاه‌های PD و PSe وجود دارد. برای اینکه یک دستگاه، به‌عنوان دستگاه منطبق بر استانداردهای poE در نظر گرفته شود یک دستگاه PD باید قابلیت ارسال و دریافت انرژی در هر دو حالت B و A را دارا باشد. اما استانداردهای انطباق برای دستگاه‌های PSe الزامی برای پشتیبانی از هر دو حالت A و B ندارند.

درنتیجه، برخی از PSe های منطبق با PoE تنها از حالت A پشتیبانی می‌کنند، برخی از PSE ها فقط از حالت B پشتیبانی می‌کنند، درحالی‌که دیگران از حالت A و حالت B پشتیبانی می‌کنند.

دستگاه‌های سازگار با PoE الزاماً با استانداردهای IEEE همخوانی ندارند. بااین‌حال این دستگاه‌ها گزینه‌هایی قابل‌اعتماد هستند. کافی است قبل از استفاده از آن‌ها نسبت به یکسان بودن حالت‌های کاری آن‌ها اطمینان حاصل شود. به‌عنوان‌مثال PD های سازگار با PoE معمولاً از حالت B پشتیبانی می‌کنند، اما حالت‌های قابل پشتیبانی بر اساس شرکت سازنده ممکن است متفاوت باشد. از سوی دیگر PD های منطبق بر استاندارد تضمین می‌کنند که قطعاً از دستگاه‌های حالت A و حالت B پشتیبانی می‌کنند.

تضمینی وجود ندارد که PSe های منطبق بر استاندارد PoE از هر دو حالت پشتیبانی کنند.

همچنین PSe های سازگار با PoE مانند اینجکتورها می‌توانند از هر یک از این دو حالت پشتیبانی کنند اما تضمینی وجود ندارد که قابلیت سازگاری با هر دو حالت را داشته باشند.

کلاس‌بندی‌های متفاوت PoE

برای جلوگیری از عبور جریان مازاد در دستگاه‌های PD که می‌تواند موجب کاهش طول عمر دستگاه شود،PD های PoE سازگار با استانداردهای IEEE به کلاس‌های مختلف طبقه‌بندی می‌شوند. طبقه‌بندی PoE تضمین می‌کند که توزیع برق به‌صورت مؤثر و بر اساس نیاز PD ها صورت بگیرد. اگر یک PD به میزان برق کمتری نسبت به پایین‌ترین استانداردهای IEEE نیاز داشته باشد در طبقه کم‌مصرف قرار می‌گیرد و اجازه می‌دهد تا PSe توان مازاد را به دیگر دستگاه‌های متصل اختصاص دهد. دستگاه‌هایی که در رده‌بندی Low-Power قرار می‌گیرند نیاز به خنک‌کننده‌های کوچک‌تری دارند ” به این دلیل که ولتاژ پایین‌تر خروجی حرارت کمتری تولید می‌کند” . از سوی دیگر آداپتورهای Passive PoE همیشه میزان یکسانی از توان را تولید می‌کنند. این دستگاه‌ها معمولاً به‌عنوان دستگاه‌های ” غیراستاندارد” شناخته می‌شوند.

طبقه‌بندی‌های مختلف PoE کمک می‌کنند که توزیع برق به‌صورت مؤثری بین PSe ها و PD ها صورت بگیرد. نمودار زیر توان اختصاص داده‌شده در هر طبقه‌بندی را برای دو استاندارد 802.3at و 802.3af مشخص می‌کند.

موارد استفاده PoE چیست ؟

استفاده از تجهیزات PoE پیاده‌سازی نقشه‌های مختلف را تسهیل می‌کند. موارد زیر تنها چند نمونه استفاده برای PoE است.

تجهیزات نظارتی تحت شبکه در ساختمان‌های بزرگ

دوربین‌های تحت شبکه فضای بیرونی کمک می‌کند تا یک سیستم نظارتی یکپارچه در اطراف ساختمان‌های بزرگ پیاده‌سازی شود. حتی امکان نصب دوربین در مکان‌هایی که دسترسی به برق وجود ندارد را فراهم می‌کند.

VoIP در محیط‌های اداری

شرکت‌هایی که تمایل به حذف سیستم‌های کابل‌کشی سنتی تلفن دارند، به سیستم‌های تلفنی تحت شبکه روی می‌آورند.

اکسس پوینت در مجتمع‌ها

اکسس پوینت‌هایی که دارای قابلیت PoE هستند باعث می‌شوند تا بدون نگرانی از نقشه سیم‌کشی برق، این دستگاه‌ها را در هر مکانی از مجتمع‌های دانشگاهی، درمانی و … قرار دهید.

آینده PoE و اینترنت اشیا

تکنولوژی PoE موجب می‌شود که بتوانید به‌راحتی شبکه خود را طراحی کرده و پیاده‌سازی کنید. قابلیت گسترش آسان شبکه‌های PoE موجب می‌شود بتوانید در آینده دستگاه‌های موردنیاز را به شبکه خود اضافه کنید. با توجه به انقلابی که در اینترنت اشیا (IoT) به وجود آمده است استقبال از PoE نیز افزایش‌یافته است. ” با افزایش روزافزون اینترنت اشیا و سنسورهای متصل به اینترنت، PoE تبدیل به جزیی جدایی‌ناپذیر از زیرساخت‌های الکتریکی ساختمان‌ها شده است”. با توجه به معرفی استاندارد PoE++ و وعده توان و قدرت بالاتر برای PoE چشم‌اندازی روشن برای PoE وجود دارد.

تجهیزات روشنایی PoE

امروزه به‌سرعت بر محبوبیت استفاده از تجهیزات روشنایی PoE افزوده می‌شود. ادمین های شبکه می‌توانند از طریق کابل‌های شبکه Cat6 یا Cat5e انرژی موردنیاز برای روشن کردن لامپ‌های کم‌مصرف LED را فراهم کنند.  چراغ‌های LED متوسط عمر حدود 50،000 ساعت دارند و تنها از 6-8 وات قدرت در هر لامپ استفاده می‌کنند.  با استفاده از یک PSE که بودجه مناسب poE را تأمین کند می‌توان سیستم روشنایی PoE را با هزینه کمی راه‌اندازی کرد. علاوه براین کابل‌های شبکه استاندارد نیز یک جایگزین کارآمد برای سیستم کابل‌کشی سنتی هستند.استفاده از تجهیزات روشنایی PoE این امکان را فراهم می‌کند تا کاربران از سیستم‌های هوشمند روشنایی که از طریق اینترنت قابل‌دسترسی است استفاده کنند. کاربران می‌توانند از طریق دستگاه تلفن همراه خود و یا از طریق یک مرورگر وب سیستم روشنایی هوشمند خود را کنترل نمایند. نصب و راه‌اندازی چراغ‌های LED نیازی به حضور تکنیسین حرفه‌ای برق ندارد و کارمندان بخش شبکه می‌توانند به‌راحتی این کار را انجام دهند. همچنین استفاده از روشنایی‌های PoE به کاربران اجازه می‌دهد تا روشنایی محیط کار خود را بر اساس سلیقه خودتنظیم کنند.

PoE در محیط‌های کاری اشتراکی

PoE به‌صورت بالقوه می‌تواند به‌عنوان منبع تأمین انرژی در خانه و محیط‌های کاری مورداستفاده قرار بگیرد. تطبیق‌پذیری PoE مخصوصاً در محیط‌های کاری اشتراکی مزایای زیادی دارد.این فضاهای همکاری بیشتر برای استارتاپ ها و پیمانکارهای آزاد که نیازی به دفاتر دائمی ندارند استفاده می‌شود. با توجه به تغییرات زیادی که در همچین فضاهای همکاری اتفاق می‌افتد استفاده از دستگاه‌های PoE کمک شایانی برای افزودن دستگاه‌های جدید و تغییر نقشه شبکه در مواقع لزوم می‌کند.