POE چیست و انتقال توان الکتریکی از طریق اترنت چگونه عمل می‌کند؟
امروزه اتصال اترنت ضروری شده است به‌طوری‌که تقریبا هر وسیله الکتریکی نیاز به یک اتصال اینترنت فعال دارد تا به‌خوبی کار کند. اگرچه اغلب دستگاه‌ها قابلیت اتصال Wi-Fi را دارند، اما بسیاری از دستگاه‌ها و مسیریاب‌ها هنوز از درگاه‌ها و کابل‌های اترنت برای اتصال با سیم به خط اینترنت استفاده می‌کنند. اکنون چگونگی انتقال توان برروی خطوط داده یا (POE) Power Over Ethernet را یاد خواهیم گرفت.
انتقال توان از طریق اترنت چیست؟
تامین توان الکتریکی از طریق کابل‌های اترنت POE نامیده می‌شود.
ما می‌دانیم که کابل‌های اترنت برای انتقال داده و اتصال شبکه بکاربرده می‌شوند اما آیا می‌دانید که بیش‌تر اوقات ما تمام خطوط اتصال موجود در کابل اترنت را استفاده نمی‌کنیم؟ برای مثال، کابل اترنت نشان داده شده در شکل زیر را درنظربگیرید، این کابل 8 خط دارد اما از میان آنها معمولا چهار خط برای تبادل داده بکاربرده می‌شوند (نارنجی، نارنجی-سفید، سبز و سبز-سفید) در حالی‌که چهار خط باقی‌مانده بلا استفاده می‌مانند. بنابراین تبادل داده حتی پس از جدا کردن این خطوط بلا استفاده در هر دو انتها ممکن است، به همین دلیل در کابل اترنت کم مصرف چهار خط به جای هشت خط وجود دارد. در نتیجه چهار خط بلااستفاده می‌توانند برای انتقال توان بکاربرده شوند. این سامانه ساده برای انتقال توان با استفاده از خطوط بلااستفاده، انتقال توان از طریق اترنت نامیده می‌شود.
برای درک بهتر یک مدار ساده را بررسی می‌کنیم. در این مدار، چهار سیم (آبی، آبی-سفید، قهوه‌ای و قهوه‌ای-سفید) در هر انتهای کابل از فیش بیرون آورده می‌شوند. همان‌طورکه گفته شد جفت سیم قهوه‌ای و سبز در کاربردهای اترنت کم سرعت بکاربرده نمی‌شوند از این‌رو خارج کردن آنها از فیش موجب وقفه در ارتباطات نخواهدشد.
سپس یک انتها باید به منبع تغذیه و انتهای دیگر باید به بار متصل شود، از این‌رو در این مثال از یک باتری به‌عنوان منبع تغذیه و دوربین به‌عنوان بار استفاده می‌کنیم. با قرار دادن بار و منبع در یک حلقه بسته، مدار زیر کامل می‌شود و دوربین واکنش نشان خواهد داد. از آنجایی‌که با استفاده از این مدار ساده ما توان الکتریکی برای یک کاربرد ساده را از طریق اترنت دریافت کردیم، می‌توانیم بگوییم POE بدست می‌آید.
انتقال توان الکتریکی از طریق اترنت چگونه عمل می‌کند و چرا بکار برده می‌شود؟
دلیل اصلی استفاده از POE نسبت به سامانه منبع تغذیه معمولی کاهش هزینه تامین منبع تغذیه برای هر وسیله جانبی است که به شبکه متصل می‌شود. برای مثال، اگر 10 دوربین مخفی در کل ساختمان قرار داده باشید، در این حالت، به 10 منبع تغذیه برای تامین توان آنها نیاز داریم و این مشکل اصلی نیست. مشکل اصلی سیم‌بندی 220 خط نیرو در مجاورت هر دستگاه جانبی است که عملی نیست، بنابراین استفاده از انتقال توان برروی اترنت بهترین گزینه برای اتصال تمامی دستگاه‌های جانبی به سامانه مرکزی است.
اکنون کابل اترنت را برای اتصال هر دستگاه جانبی به سامانه مرکزی در می‌آوریم،که عملی ملالت‌آور است، به‌همین دلیل از تزریق‌کننده و جداکننده POE استفاده می‌شود.
مطابق شکل، با استفاده از تزریق‌کننده و جداکننده POE می‌توانیم از زحمت تشخیص رنگ‌ها، رهاسازی سیم، لحیم‌کاری و پوشش انتهاهای آزاد صرف‌نظر کنیم. اکنون عملکرد این دستگاه‌ها و نحوه استفاده از آنها را بررسی می‌کنیم.
تزریق کننده
این دستگاه دو درگاه ورودی و یک درگاه خروجی دارد. ورودی اول برای اتصال کابل اترنت عادی و ورودی دیگر برای اتصال منبع تغذیه جریان مستقیم (DC) است، در حالی‌که خروجی برای اتصال کابل اترنت POE بکاربرده می‌شود.
در ورودی، اتصال اترنت معمولی + منبع تغذیه جریان مستقیم (DC) را داریم
در خروجی، اترنت POE داریم (که می‌تواند برای اتصال دستگاه‌های POE بکاربرده شود)
بنابراین کار تزریق‌کننده POE تامین اترنت از طریق اتصال اترنت عادی و منبع تغذیه جریان مستقیم (DC) است.
جدا کننده
این دستگاه یک درگاه ورودی و دو درگاه خروجی دارد. ورودی برای اتصال کابل اترنت POE است در حالی‌که درگاه‌های خروجی اترنت عادی و توان جریان مستقیم (DC) را فراهم می‌کنند.
در ورودی، اترنت POE داریم.
در خروجی، اتصال اترنت عادی و منبع تغذیه جریان مستقیم (DC) داریم.
بنابراین کار جداکننده کاملا مخالف تزریق‌کننده POE است. کار این دستگاه، تقسیم اتصال اترنت POE به اترنت عادی و منبع تغذیه جریان مستقیم (DC) قابل استفاده است.
توسعه دهنده
یک توسعه‌دهنده POE زمانی‌که یک پوشش شبکه در فواصل طولانی وجود دارد مثل مراکز خرید، هتل‌ها، رستوران‌ها، ساختمان‌های اداری، محل‌های کسب، خوابگاه، و سالن‌های ورزشی بکار برده می‌شود. در آن مکان‌ها اتصال‌های اترنت 100 متری عادی نمی‌توانند بکاربرده شوند و در این زمان است که توسعه‌دهنده وارد عمل می‌شود. از این دستگاه می‌توان برای گسترش دستگاه‌های شبکه اترنت فراتر از حد فاصله پایه 100 متر استفاده کرد که در بسیاری از موارد آن را به یک گزینه مناسب تبدیل می‌کند.
دستگاه‌های جانبی امروزه از کابل اترنت POE پشتیبانی می‌کنند بنابراین می‌توانیم از جداکننده صرف‌نظر کنیم و کابل را مطابق شکل به‌طور مستقیم به دستگاه متصل کنیم.
اکنون، اگر این چینش در یک یا دو دستگاه وجود داشته باشد کار خواهد کرد اما اگر دستگاه‌های متعدد وجود داشته باشند خرید تزریق‌کننده POE برای هر دستگاه بهترین راه حل نیست. برای چنین موارد خاصی، هاب را داریم که می‌تواند جایگزین تزریق‌کننده‌های متعدد شود.
هاب
عملکرد هاب POE مشابه تزریق‌کننده آن است به‌جز اینکه در هنگام تامین بسیاری از خروجی‌های اترنت تعداد زیادی از اتصال‌های اترنت را دربرمی‌گیرد. اگر تعداد زیادی دستگاه POE در یک انتها وجود داشته باشند و اتصال اترنت عادی یک سرور را در انتهای دیگر ایجاد کند، هاب بهترین انتخاب برای استفاده است. عملکرد هاب را می‌توان از بلوک دیاگرام زیر به آسانی درک کرد.
تاکنون ما فرض کردیم که خطوط آزاد در کابل اترنت وجود دارند.
اکنون ممکن است درباره مواردی که تمام خطوط در کابل‌های اترنت استفاده می‌شوند سوال ایجاد شود. این یک مورد کمیاب نیست، اینترنت پرسرعت و سامانه‌های انتقال داده از تمام خطوط داده استفاده می‌کنند. حتی در آن موارد، POE هنوز قابل دست‌یابی است اما وقتی‌که با پیکربندی قبلی مقایسه می‌شود پیچیده می‌شود.
در مورد سامانه انتقال با سرعت بالا، داده و توان از طریق خطوط مشابه ارسال می‌شوند اما دستگاه‌های خاص برای آن بکاربرده می‌شوند. این دستگاه خاص کلید POE است که برخلاف گذشته در جایی‌که ما می‌توانیم به آسانی خطوط بلااستفاده را در هر دو انتها خارج کنیم و از آن برای راحتی خود استفاده کنیم به هزینه اضافه می‌کند.
کلید
کلید POE یک کلید شبکه با قابلیت تامین توان الکتریکی از طریق اترنت از هر خط اتصال است در حالی‌که هنوز قادر به ارسال به قالب‌ها است.
این کلید مثل یک درگاه برای اتصال دستگاه‌های POE متعدد به یک کامپیوتر شخصی (PC) عمل می‌کند. در نمودارکلی، می‌توانیم مشاهده کنیم که چگونه دستگاه‌های متعدد با کابل‌های اترنت به کلید POE متصل می‌شوند و کامپیوتر شخصی (PC) با این دستگاه‌ها از طریق کلید POE ارتباط برقرار می‌کند.
استانداردهای POE
دستگاه‌های POE از استانداردهای مشخصی برای انتقال داده و تحویل توان الکتریکی پیروی می‌کنند. بنابراین این استانداردها در هنگام طراحی این دستگاه‌ها بکار گرفته می‌شوند. بطور معمول، چهار نوع استاندارد در هنگام طراحی این دستگاه‌ها رعایت می‌شود که براساس ظرفیت انتقال توان الکتریکی آنها تقسیم‌بندی می‌شوند.
ظرفیت توان | نوع | استاندارد IEEE |
15.4 وات | نوع 1 | IEEE802.3af |
30.8 وات | نوع 2 | +IEEE802.3at/PoE |
60 وات | نوع 3 | IEEE802.3bt/UPoE |
90 وات | نوع 4 | IEEE802.3bt |
شما می‌توانید با توجه به این جدول کلید POE، تزریق کننده یا مسیریاب را برای دستگاه‌های POE خود انتخاب کنید.
کاربردها
- سامانه روشنایی هوشمند: سامانه روشنایی می‌تواند از طریق یک سرور یا کامپیوتر شخصی (PC) از راه دور کنترل شود که در دسترس خواهد بود.
- خانه هوشمند: طراحی خانه هوشمند را آسان می‌سازد زیرا در خانه هوشمند اتصال شبکه در هر گوشه از فضای زندگی وجو دارد و هر کدام از لوازم خانه داده را با دیگری به اشتراک می‌گذارد و این می‌تواند به آسانی با استفاده از POE بدست آید.
- سامانه امنیتی: اداره و موسسه ها می‌توانند بهره‌وری خود را با نصب دستگاه‌های POE برای امنیت افزایش دهند.
- علاوه بر این POE برای سامانه‌های بازشناسی با امواج ردایویی (RFID) و هشدار بکاربرده می‌شود.
محدودیت‌های POE
اگرچه همه چیز خوب بنظر می‌رسد اما این‌گونه نیست. POE معایب بسیاری دارد که دو تا از آنها در زیر بیان می‌شوند.
- هزینه: طبق معمول، هر گونه نصب و راه‌اندازی فن‌آوری منجر به هزینه می‌شود. اگرچه با نصب POE می‌توان در هزینه‌ها صرفه جویی کرد اما این تنها زمانی اتفاق می افتد که بیش از چهار یا پنج دستگاه در یک ناحیه وجود داشته باشد. به این دلیل که نصب آن بسیار پرهزینه است اگر تنها یک یا دو دستگاه وجود داشته باشد نصب آن مقرون به صرفه نیست. به همین دلیل نصب POE برای منازلی که تعداد دستگاه‌های POE به یک یا دو دستگاه محدود می‌شود مناسب نیست. در این مورد، بجای یک چینش حجیم می‌توان یک کابل توسعه دهنده یا یک تطبیق‌دهنده (آداپتور) خرید.
- پیچیدگی: نصب یک سامانه POE پیچیدگی بسیاری دارد. مثلا شما باید اصطلاحات جدید در مورد آن را بدانید و هر زمان که بخواهید یک دستگاه جدید برای خانه یا اداره خود نصب کنید باید سامانه تطبیق‌دهنده نیز خریداری کنید.
برای مشاهده سایر نوشتارهای مربوط به الکترونیک و مخابرات، اینجا کلیک کنید!
منبع: https://circuitdigest.com/tutorial/what-is-poe-and-how-power-over-ethernet-works
مترجم: فاطمه محمدی بهبهانی
مقاله خوبی بود