Power over Ethernet یا PoE چیست؟

امروزه تکنولوژی Power over Ethernet به یکی از بخش‌های کلیدی در معماری LAN بی‌سیم، ساختمان‌های هوشمند و شبکه‌های سازمانی مبدل شده است.

Power over Ethernet به یکی از گزینه‌هایی تبدیل شده است که بسیاری از سازمان‌ها از آن برای انتقال الکتریسیته روی کابل‌های دیتای موجود به اکسس پوینت‌های بی‌سیم، فایروال‌ها، تلفن‌های IP و سایر تجهیزات زیرساخت شبکه استفاده می‌کنند.

بهره‌گیری از PoE پس‌ازآن که در سال ۲۰۰۳ توسط IEEE استاندارد شد، رشد زیادی داشته است و استفاده از آن در سال‌های آینده با به وجود آمدن کاربردهای جدید این تکنولوژی، افزایش خواهد یافت. گروه دلورو (Dell’Oro) ادعا می‌کند که تعداد محموله‌های حاوی پورت‌های PoE طی 5 سال آینده بیش از 624 میلیون خواهد بود.

بنا به گفته سمه بوژلبن (Sameh Boujelbene) مدیر ارشد تحقیقات در بخش تحقیقات بازار سوئیچ اترنت گروه دلورو محرک‌های زیادی برای رشد و توسعه تکنولوژی مرسوم PoE وجود دارد. به‌عنوان‌مثال، اگر به اکسس پوینت‌های WLAN (wireless LAN) نگاهی بیندازیم، متوجه می‌شویم که تعداد باندها (طیف‌های فرکانسی بی‌سیم) افزایش یافته و سرعت نیز بالاتر رفته است و این خود باعث می‌شود نیاز به توان الکتریکی بیشتری به وجود بیاید. قابلیت‌های تله‌پرزنس (نسل جدید سیستم‌های ویدئو‌کنفرانس) هم به نسل جدید تلفن‌های IP افزوده شده است. در دوربین‌های مداربسته نیز قابلیت زوم کردن و تجزیه‌وتحلیل بیشتر، دیده می‌شود که همه این قابلیت‌ها نیاز به توان الکتریکی بالاتر خواهد داشت.

Power over Ethernet  چیست؟

PoE انتقال انرژی الکتریکی به دستگاه‌های شبکه از طریق همان کابل دیتا است که آن‌ها را به LAN متصل می‌کند. به‌این‌ترتیب با رفع نیاز به دوشاخه و مبدل برق، دستگاه‌ها ساده‌تر می‌شوند و دیگر لازم نیست سیم‌کشی جداگانه برق AC و نصب پریز برق نزدیک هر دستگاه انجام گیرد.

در مورد جایگزینی سیستم‌های تلفن قدیمی با تلفن‌های IP هم نیاز به کابل برق DC جداگانه و مخصوص این تلفن‌ها، از بین می‌رود. وقتی شبکه‌ها توسعه پیدا می‌کنند یا پیکربندی مجدد می‌شوند، به‌محض اینکه کابل دیتا برای دستگاه کشیده شود، توان الکتریکی لازم هم به آن دستگاه می‌رسد.

استاندارد اولیه IEEE برای PoE (802.3af-2003) نحوه توزیع 15.4W توان DC را به‌وسیله هر پورت سوئیچ به هر دستگاه و تا حداکثر فاصله ۱۰ متر روی کابل اترنت Category 3, 5, 5e, 6 مشخص می‌نمود. استاندارد، توان الکتریکی 15.4W را به‌عنوان حداکثر تعیین می‌کند اما این توان به هنگام رسیدن به دستگاه‌ها فقط 12.95W خواهد بود، زیرا توان الکتریکی در طول کابل تضعیف می‌شود. این تضعیف بر کیفیت شبکه در لینک‌های اترنت 10/100/1000Mbps دستگاه‌ها تأثیر نمی‌گذارد.

در طول زمان دستگاه‌های جدیدتر به توان الکتریکی بالاتری احتیاج داشتند، به همین دلیل در سال ۲۰۰۹، یک استاندارد جدید به نام PoE+ (IEEE 802.3at) ایجاد شد که توان حداکثر را به 30W رساند و از این مقدار 25.5W به دستگاه‌ها می‌رسید.

آخرین استاندارد، 802.3bt، توان حداکثر را در سوئیچ مبدا به 90W می‌رساند که 71.3W آن به دستگاه می‌رسد. به گفته دیوید ترمبلی (David Tremblay)، رئیس کمیته فرعی Ethernet Alliance PoE و معمار سیستم در Aruba Networks از شرکت HPE، انتظار می‌رود 802.3bt آخرین استاندارد PoE باشد.

مزایای PoE

ایده اصلی PoE این بود که نیاز به نصب پریز برق به‌ویژه درجاهای دور یا غیرقابل‌دسترس را از بین ببرد. PoE متعهد به انجام موارد زیر هم هست:

• هزینه نصب و راه‌اندازی را تا 1000 دلار برای هر دستگاه کاهش می‌دهد.
• نیاز به آداپتورهای برق AC را کاهش می‌دهد.
• نصب را ساده می‌کند چون به مشتریان اجازه می‌دهد از یک کابل Cat5 / 5e / 6 هم برای انتقال دیتا و هم توان الکتریکی استفاده کنند.
• امکان پشتیبان گیری و مدیریت متمرکز توان الکتریکی را به مشتریان می‌دهد.
• امکان استفاده مجدد از سیم‌های مسی در شبکه‌های تلفنی قدیمی را به وجود می‌آورد.
• می‌توان دستگاه‌های PoE را جابجا نمود بدون اینکه در شبکه قطعی ایجاد شود.

 به گفته ترمبلی، صرفه‌جویی در انرژی، به‌طور خاص، بخش عمده‌ای از PoE است، اما استاندارد روی راندمان انرژی متمرکز شده است به‌طوری‌که از همه ۴ زوج سیم در کابل اترنت Cat 5 استفاده می‌کند، درحالی‌که در ورژن‌های قبلی استاندارد، از دو زوج سیم استفاده شده بود.

در آخرین ورژن استاندارد یک Maintain Power Signature (MPS) وجود دارد تا PoE بتواند روشنایی یا اپلیکیشن IoT را روشن نگه دارد و در صورت لزوم در حالت آماده‌به‌کار، کارایی قابل قبولی داشته باشد.

یک مزیت دیگر بنا به اظهار ترمبلی این است که PoE در ترکیب با نرم‌افزارهای تجزیه‌وتحلیل به تیم مدیریت ساختمان اجازه می‌دهد تعیین کند که کدام نواحی ساختمان خالی است و با خاموش کردن روشنایی و دستگاه‌های خنک‌کننده، از راه دور، در مصرف توان الکتریکی صرفه‌جویی کنند.

بوژلبن می‌گوید که یک مزیت مهم و روبه رشد PoE، در پیاده‌سازی اکسس پوینت‌های Wi-Fi است. این دستگاه‌ها غالبا در محل‌هایی قرار می‌گیرند که کشیدن خط الکتریسیته سنتی به آنجا مشکل است. (مثلا پشت پنل‌های سقفی)

ترمبلی می‌گوید که رشد شبکه‌های بی‌سیم در ساختمان‌ها، دفاتر کار و محل‌هایی مثل اماکن ورزشی نیاز به PoE را تقویت می‌کند. PoE گسترش شبکه بی‌سیم را بسیار واقعی‌تر می‌کند.

 PoE و IoT

استفاده از PoE برای گسترش شبکه بی‌سیم، ممکن است استفاده اصلی این تکنولوژی باشد اما خیلی‌ها فکر می‌کنند که PoE در اینترنت اشیا (IoT) جایی برای خود باز خواهد کرد و دستگاه‌های IoT سیمی می‌توانند توان الکتریکی را از ارتباط شبکه خود بگیرند.

ورسا تکنولوژی (Versa technology) درباره استفاده از PoE و IoT در شهر سن‌دیه‌گو کالیفرنیا، در وب‌سایت خود مقاله‌ای منتشر کرده است. این شهر از کابل اترنت برای توزیع توان الکتریکی به هزاران لامپ LED روشنایی شهری به‌هم‌پیوسته، استفاده می‌کند. این کابل‌های اترنت با شبکه IoT شهر ادغام شده است. توان الکتریکی لامپ‌های هوشمند می‌تواند به‌منظور بهینه‌سازی روشنایی هر محل، خاموش و روشن شود.

این سیستم‌های روشنایی نیاز به توان الکتریکی پایینی دارند و این مسئله استفاده از آن‌ها را ارزان‌تر می‌نماید. روشنایی شهری PoE با شبکه IoT شهر مجتمع می‌شود و کنترل و مانیتور آن‌ها را از راه دور ممکن می‌سازد. لامپ‌های هوشمند مجهز به حس‌گرهای حرکتی هستند تا با بهینه‌سازی روشنایی بر اساس نیازهای هر محل، در مصرف انرژی صرفه‌جویی کنند. ورسا اظهار می‌کند که این سیستم سالانه 250،000 دلار یا بیشتر برای شهر پس‌انداز می‌کند.

دوربین‌های امنیتی IP که غالباً در مکان‌هایی دور از دسترس قرار می‌گیرند، یکی دیگر از اهداف اصلی کاربرد PoE هستند.

چالش بزرگ: قابلیت تعامل و همکاری

تنها چالش بزرگ PoE اطمینان از قابلیت تعامل و همکاری آن است.

ترمبلی می‌گوید: برنامه صدور گواهینامه Power over Ethernet (PoE) در کمیته Ethernet Alliance می‌تواند به نصب سریع‌تر PoE و پرهیز از مشکلات ناشی از قابلیت تعامل و همکاری آن کمک کند. فروشندگان اترنت ازجمله دستگاه‌های آنالوگ، سیسکو، HPE، هواوی، میکروسمی و تگزاس اینسترومنت بخشی از این برنامه صدور گواهینامه هستند.

گروه دلورو می‌گوید: با تولید کلاس‌های جدیدی از دستگاه‌ها، بازیگران صنعت باید همکاری‌های تازه‌ای را با شرکت‌های ارائه‌دهنده تجهیزات دارای گواهینامه ایجاد کنند. بوژلبن می‌گوید: تنوع کاربردها، مشکلات قابلیت تعامل و همکاری را به همراه دارد و نیاز به آزمایش و صدور گواهینامه را نشان می‌دهد.

رنج محصولات دارای گواهینامه از component-level evaluation boards گرفته تا power-sourcing enterprise switches و midspan PoE power sources را شامل می‌شود. جزئیات محصولات دارای گواهینامه، از طریق program’s public registry در دسترس است.