كيف تعمل تقنية PoE؟

تسمح تقنية الطاقة عبر الإيثرنت (PoE) لكابلات الإيثرنت بحمل البيانات والطاقة الكهربائية إلى أجهزة الشبكة عبر كابل واحد. وهذا يلغي الحاجة إلى مصادر طاقة منفصلة ويقلل من فوضى الكابلات، مما يجعل تركيب الأجهزة مثل كاميرات IP ونقاط الوصول اللاسلكية وهواتف VoIP أكثر كفاءة. فيما يلي تفاصيل لكيفية عمل تقنية PoE:

1. المكونات الأساسية لـ PoE

معدات مصادر الطاقة (PSE): هذا هو الجهاز الذي يوفر الطاقة عبر كابل Ethernet. يمكن أن يكون مفتاحًا يدعم PoE، أو حاقن PoE، أو جهاز توجيه مزودًا بقدرات PoE. يحدد PSE مقدار الطاقة المطلوبة ويسلمها وفقًا لذلك.

جهاز مدعوم (PD): الجهاز الذي يستقبل كلاً من الطاقة والبيانات من كابل Ethernet. تشمل الأمثلة كاميرات IP ونقاط الوصول اللاسلكية وهواتف VoIP والأجهزة الأخرى المتصلة بالشبكة. يتواصل PD مع PSE لتلقي الكمية المناسبة من الطاقة.

كابل إيثرنت: يستخدم PoE عادةً كابلات Cat5e أو Cat6 أو Ethernet القياسية لنقل الطاقة والبيانات عبر نفس الكابل. ينقسم الكابل إلى أزواج من الأسلاك، يستخدم بعضها لنقل البيانات، بينما يستخدم البعض الآخر لتوصيل الطاقة.

2. كيف يتم تسليم الطاقة عبر الإيثرنت

تعمل تقنية PoE عن طريق إرسال طاقة تيار مستمر منخفضة الجهد عبر نفس الكابلات المزدوجة المجدولة المستخدمة لنقل البيانات. هناك طريقتان رئيسيتان لتوصيل الطاقة:

تشغيل الزوج الاحتياطي (البديل ب): في كابل Ethernet القياسي، يتم استخدام اثنين فقط من أزواج الأسلاك الأربعة الملتوية لنقل البيانات في شبكات 10BASE-T و100BASE-T. يمكن للأزواج غير المستخدمة (الجهات 4 و5 و7 و8) حمل الطاقة دون التأثير على نقل البيانات.

الطاقة الوهمية (البديل أ): في شبكات 1000BASE-T (Gigabit Ethernet) والشبكات الأسرع، يتم استخدام جميع أزواج الأسلاك الأربعة للبيانات. في هذه الطريقة، يقوم PSE بتركيب الطاقة على أزواج البيانات (الأطراف 1 و2 و3 و6) دون التأثير على إشارة البيانات. ويتم ذلك عن طريق استخدام مكون التيار المستمر للإشارة لتوصيل الطاقة بينما يقوم مكون التيار المتردد بمعالجة البيانات.

3. التفاوض بشأن PoE وتخصيص السلطة

يجب أن يتواصل PSE وPD لضمان توصيل الكمية الصحيحة من الطاقة. تخضع هذه العملية لمعايير IEEE PoE:

كشف: يتحقق PSE مما إذا كان الجهاز المتصل متوافقًا مع PoE عن طريق تطبيق جهد منخفض على الكابل. إذا كان لدى PD مقاومة توقيع تبلغ حوالي 25 كيلو أوم، فإن PSE يكتشف أنه قادر على استخدام PoE.

تصنيف: يقوم PSE بتصنيف PD لتحديد متطلبات الطاقة الخاصة به. يتم تقسيم أجهزة PoE إلى فئات طاقة مختلفة بناءً على مقدار الطاقة التي تحتاجها، بدءًا من الفئة 0 (الافتراضية) إلى الفئة 4 (الطاقة العالية). يتيح ذلك لـ PSE تخصيص الكمية المناسبة من الطاقة وتحسين توزيع الطاقة عبر أجهزة متعددة.

توصيل الطاقة: بعد التصنيف، يبدأ PSE بتزويد الطاقة إلى PD. يتراوح الجهد الكهربي عادة بين 44 و57 فولت تيار مستمر، ويتغير التيار حسب احتياجات الجهاز من الطاقة.

يراقب: يستمر PSE في مراقبة استخدام الطاقة لـ PD. إذا تم فصل الجهاز، يتوقف PSE على الفور عن توفير الطاقة لتجنب التحميل الزائد على الدائرة.

4. معايير بو

تم توحيد تقنية PoE ضمن عائلة بروتوكولات IEEE 802.3، مع إصدارات مختلفة تحدد مستويات طاقة مختلفة:

--- IEEE 802.3af (PoE): يوفر معيار PoE الأصلي ما يصل إلى 15.4 واط من الطاقة عند PSE وما يصل إلى 12.95 واط عند PD، بعد حساب فقدان الطاقة في الكابل. وهذا مناسب للأجهزة منخفضة الطاقة مثل هواتف VoIP ونقاط الوصول اللاسلكية البسيطة.

--- IEEE 802.3at (PoE+): نسخة محسنة من PoE توفر ما يصل إلى 30 واط في PSE وما يصل إلى 25.5 واط في PD. ويستخدم هذا لمزيد من الأجهزة المتعطشة للطاقة، مثل كاميرات IP ونقاط الوصول اللاسلكية عالية الأداء.

--- IEEE 802.3bt (PoE++ أو 4-Pair PoE): أحدث معيار PoE، الذي يدعم مستويات طاقة أعلى، ويقدم ما يصل إلى 60 واط (النوع 3) أو 100 واط (النوع 4) في PSE. يتم استخدام هذا للأجهزة كثيفة الاستهلاك للطاقة مثل كاميرات PTZ (التكبير والإمالة) وإضاءة LED والأجهزة اللاسلكية عالية الأداء.

5. مزايا PoE

التثبيت المبسط: يسمح PoE للأجهزة بتلقي الطاقة والبيانات عبر كابل واحد، مما يقلل الحاجة إلى منافذ طاقة إضافية وتبسيط عملية التثبيت.

وفورات في التكاليف: باستخدام PoE، يمكن للشركات توفير تكاليف التركيب، وتجنب تكلفة تشغيل الأسلاك الكهربائية المنفصلة، وتقليل الحاجة إلى محولات الطاقة.

المرونة: يتيح PoE نشر الأجهزة في المواقع التي قد لا تكون فيها منافذ الطاقة متاحة أو ملائمة، مثل الأسقف أو الجدران أو الأماكن الخارجية.

إدارة الطاقة المركزية: يسمح PoE بالإدارة المركزية للطاقة، مما يتيح لمسؤولي الشبكة مراقبة مصدر الطاقة للأجهزة المتصلة والتحكم فيه. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحسين كفاءة الطاقة وتبسيط عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

6. قيود PoE

ميزانية الطاقة: إجمالي الطاقة المتاحة من محول PoE محدود بميزانية الطاقة الخاصة به. وهذا يعني أنه يمكن تشغيل عدد معين فقط من الأجهزة في وقت واحد، اعتمادًا على متطلبات الطاقة الخاصة بها.

طول الكابل: يقتصر PoE على الحد الأقصى لطول كابل Ethernet، والذي يبلغ عادةً 100 متر (328 قدمًا). يمكن لتكنولوجيا النقل لمسافات طويلة من BENCHU GROUP أن تنقل ما يصل إلى 250 مترًا بدون أجهزة الترحيل. وبعد هذه المسافة، يصبح توصيل الطاقة ونقل البيانات غير موثوقين دون استخدام موسعات PoE أو أجهزة إعادة الإرسال.

خاتمة

تعد تقنية PoE حلاً قويًا ومرنًا لتشغيل أجهزة الشبكة دون الحاجة إلى مصادر طاقة منفصلة. من خلال توصيل الطاقة والبيانات عبر كابل إيثرنت واحد، يعمل PoE على تبسيط التثبيت وتقليل التكاليف وتوفير إدارة مركزية للطاقة. يُستخدم على نطاق واسع في بيئات الشبكات الحديثة لأجهزة مثل نقاط الوصول اللاسلكية وكاميرات IP وهواتف VoIP.