كيف تتعامل مفاتيح PoE مع البيانات والطاقة في وقت واحد؟

تم تصميم محولات PoE (الطاقة عبر إيثرنت) للتعامل مع كل من البيانات ونقل الطاقة في وقت واحد عبر نفس كابل إيثرنت. وفيما يلي تفصيل لكيفية تحقيق ذلك:

1. هيكل كابل إيثرنت

--- تتكون كابلات Ethernet القياسية، مثل Cat5e أو Cat6 أو Cat6a، من ثمانية أسلاك نحاسية ملتوية في أربعة أزواج. لنقل البيانات القياسية، هناك حاجة إلى زوجين فقط (أربعة أسلاك). تستفيد تقنية PoE من الأزواج غير المستخدمة لنقل الطاقة، أو في بعض التكوينات، ترسل الطاقة والبيانات عبر نفس الأزواج.

2. حقن الطاقة

تعمل مفاتيح PoE على حقن الطاقة في كابل Ethernet جنبًا إلى جنب مع إشارات البيانات. اعتمادًا على معيار PoE، يتم حقن الطاقة بإحدى طريقتين:

--- الوضع A (الطاقة الوهمية): يتم نقل الطاقة عبر نفس الأزواج التي تحمل البيانات (الدبابيس 1-2 و3-6).

--- الوضع B (تشغيل الزوج الاحتياطي): يتم نقل الطاقة على الأزواج غير المستخدمة (الجهات 4-5 و7-8) في إيثرنت بسرعة 10/100 ميجابت في الثانية.

في كلتا الحالتين، تكون إشارات الطاقة والبيانات قادرة على التعايش دون تداخل، وذلك بفضل فصل تردداتها، حيث يتم نقل الطاقة كتيار مستمر منخفض التردد، بينما يتم نقل البيانات كإشارات عالية التردد.

3. فصل الطاقة والبيانات في الجهاز

--- عند الطرف المتلقي (الجهاز الذي يعمل بالطاقة، أو PD)، يقوم مقسم PoE داخل الجهاز بفصل الطاقة عن البيانات. تتولى وحدة تحكم Ethernet الموجودة في الجهاز عملية نقل البيانات، بينما تستخدم دائرة إمداد الطاقة جهد التيار المستمر من كابل Ethernet لتشغيل الجهاز.

4. التفاوض (تصنيف القوى)

--- تستخدم محولات PoE عملية تسمى تصنيف الطاقة لاكتشاف ما إذا كان الجهاز المتصل متوافقًا مع PoE وتحديد مقدار الطاقة التي يحتاجها. يتم ذلك باستخدام بروتوكول المصافحة المعروف باسم LLDP (بروتوكول اكتشاف طبقة الارتباط) أو آلية كشف أبسط حيث يرسل المحول جهدًا صغيرًا عبر الكابل لتحديد متطلبات الطاقة للجهاز.

--- بمجرد تحديد احتياجات الطاقة، يقوم المفتاح بضبط خرج الطاقة وفقًا لذلك، مما يضمن توفير الكمية المناسبة من الطاقة دون تعطيل تدفق البيانات.

5. معايير بو

تسمح معايير PoE المختلفة بتوصيل كميات مختلفة من الطاقة:

--- IEEE 802.3af (PoE): ما يصل إلى 15.4 وات لكل منفذ.

--- IEEE 802.3at (PoE+): ما يصل إلى 25.5 وات لكل منفذ.

--- IEEE 802.3bt (PoE++): ما يصل إلى 60 وات (النوع 3) أو 100 وات (النوع 4) لكل منفذ.

6. إدارة ميزانية الطاقة

--- يقوم محول PoE بإدارة ميزانية الطاقة الإجمالية الخاصة به، وتوزيع الطاقة المتاحة على جميع الأجهزة المتصلة. فهو يراقب مقدار الطاقة التي يسحبها كل جهاز ويتم ضبطها ديناميكيًا لضمان حصول جميع الأجهزة المتصلة على الطاقة التي تحتاجها مع الحفاظ على نقل البيانات.

7. سلامة البيانات

--- تم تصميم مفاتيح PoE للحفاظ على سلامة البيانات، مما يضمن عدم تداخل نقل الطاقة مع إشارات البيانات. يتم تحقيق ذلك باستخدام تقنيات التصفية الدقيقة وتنظيم الجهد لمنع الضوضاء المرتبطة بالطاقة من التأثير على اتصالات البيانات.

باختصار، تستخدم محولات PoE تقنيات إدارة الطاقة وفصل التردد الذكية لنقل البيانات والطاقة في وقت واحد عبر نفس كابل Ethernet، مما يضمن التشغيل الفعال والموثوق للأجهزة التي تعمل بالطاقة دون انقطاع البيانات.