انتقال توان از طريق اترنت (Power Over Ethernet: POE)، به قابليت دادن توان يا برق موردنياز به تجهيزات شبكه از طريق كابل‌هاي موجود شبكه بدون نياز به منبع انرژي الكتريكي خارجي (هر دستگاه) اشاره دارد. با وجود POE دستگاه‌هايي مانند تلفن‌هاي IP، نقاط دسترسي بي‌سيم (AP)، دوربين‌هاي امنيتي و ساير دستگاه‌هاي موجود در شبكه، انرژي خود را از كابل‌هاي موجود در شبكه LAN، به راحتي دريافت مي‌كنند.

POE چیست؟

::  15 شهريور 1392  ::

 

 

انتقال توان از طريق اترنت (Power Over Ethernet: POE)، به قابليت دادن توان يا برق موردنياز به تجهيزات شبكه از طريق كابل‌هاي موجود شبكه بدون نياز به منبع انرژي الكتريكي خارجي (هر دستگاه) اشاره دارد. با وجود POE دستگاه‌هايي مانند تلفن‌هاي IP، نقاط دسترسي بي‌سيم (AP)، دوربين‌هاي امنيتي و ساير دستگاه‌هاي موجود در شبكه، انرژي خود را از كابل‌هاي موجود در شبكه LAN، به راحتي دريافت مي‌كنند.

حل مشكل تلفن‌هاي IP
اولين تقاضا براي ايجاد POE، هنگام توسعه پروتكل انتقال صدا روي اينترنت (VOIP) به وجود آمد. در ابتدا سيسكو و ساير توليدكنندگان تلفن‌هاي IP، محصولا‌ت خود را همراه با اينترفيس‌هاي اختصاصي خود عرضه‌مي‌كردند. اما هنگامي كه مؤسسه مهندسان برق و الكترونيك (IEEE) استاندارد 802.3af را در ژوئن 2003 به تصويب رساند، توليدكنندگان بزرگ تلفن‌هاي IP به طرفداري از اين استاندارد اقدام كردند.

POE مشكل بزرگ تلفن‌هاي IP را حل كرد و استفاده از آن‌ها را مانند تلفن‌هاي معمولي، آسان و مفيد نمود. از آن‌جايي كه فناوري POE امكان انتقال نيرو براي تلفن‌هاي IP را روي كابل‌هاي زوج به هم‌تابيده (cat3, 5e,6) امكانپذير نموده است، آزادي عملي براي قراردادن اين تلفن‌ها در هر مكان، بدون‌نياز به منبع نيروي خارجي و وجود پريز برق، به وجود آورده است.


اكنون ديگر تلفن‌هاي IP به صورت گسترده استفاده مي‌شوند. اكنون IEEE در حال توسعه استاندارد 8028.3af براي هماهنگ كردن تعداد بي‌شماري دستگاه ديگر و ايجاد قابليت استفاده از نيروي الكتريكي روي كابل است. فناوري POE به‌دليل عدم نياز دستگاه‌ها به نيروي خارجي مانند دوربين‌هاي امنيتي IP كه در راهروها و پاركينگ‌ها نصب شده‌اند، كارت‌خوان‌هاي مغناطيسي، Access Pointهاي بي‌سيم در سقف‌ها، سيستم‌هاي هشدار و سيستم‌هاي تشخيص امواج راديويي آزادي نصب آن‌ها را در هر مكاني آسان نموده‌است. POE امكان استفاده از باتري پشتيبان را براي دستگاه‌هايي كه نقش مهمي در امنيت و كنترل دسترسي در ساختمان دارند، فراهم مي‌كند. زيرا با POE، تمام اين دستگاه‌ها UPS متصل مي‌شوند و هنگام قطع برق همچنان به كار خود ادامه مي‌دهند.

استاندارد 802.3af
تحت استاندارد كنوني 802.3af ،POE جريان متعادلي را به دو جفت از چهار جفت كابل انتقالِ داده وارد مي‌كند. يعني سوييچ POE جريان را به جفت‌هايي كه داده‌ها را انتقال مي‌دهند، وارد مي‌نمايد. (پين‌هاي 2-1 و 6-3)بالا‌ترين كلا‌س تواني كه تحت استاندارد كنوني در دسترس است (Powerclass3 و 15.4Powerclass0وات را فراهم مي‌كند، كه از كمينه ولتاژ (44 ولت) ضرب‌در كمينه جريان (350 ميلي‌آمپر) به دست مي‌آيد. به دليل آن‌كه طول هر قطعه كابل به حدود صد متر مي‌رسد، توان تا حدود 95/12وات كاهش مي‌يابد. تاكنون البته اين مقدار توان مشكل خاصي را به وجود نياورده است. اغلب تلفن‌هاي VoIP كه به عنوان اولين مصرف‌كننده POE شناخته مي‌شوند، فقط نيروي هشت وات يا كمتر را در حالت انتظار به خود اختصاص مي‌دهند. اما به هرحال دستگاه‌هاي جديد نياز به انرژي بيشتري دارند و اين مسئله از اساسي‌ترين موضوعات بحث در مورد فناوري POE است.

فناوري بعدي
به‌تازگي IEEE گروهي را براي مطالعه روي فناوري POE plus تشكيل داده است. اين مطالعه در مورد قدم‌هاي بعدي درتوسعه استاندارد 802.3af صورت مي‌گيرد. اين گروه چهارده مورد را تعيين كرده‌اند كه چند مورد آن عبارتند از:

- بهبود استاندارد 802.3af در قالب كنوني آن و فراهم كردن سازگاري با دستگاه‌هاي قديمي و جديدتر.

- بي‌نياز از معرفي امكانات امنيتي جديد براي سيستم‌هاي قديمي براساس ISO/IEC60950 اين بدان معني است كه POE plus موجب اختلا‌ل در كاركرد دستگاه‌هاي موجود نمي‌شود و با آن‌ها كار مي‌كند.

- ممكن است POE plus مدل‌هاي عملكرد خاصي را براي سازگاري باتجهيزات موجود و همچنين ابزارهاي جديد داشته باشد. هنگامي كه استاندارد اصلي در حال توسعه بود، شامل كلا‌س توان چهار مي‌شد كه مخصوصاً براي ورود يك استاندارد بهبود يافته‌تر و جديدتر ذخيره شده بود.

- POE Plus امكان فراهم كردن "بيشينه توان الكتريكي ممكن" روي كابل‌هاي LAN موجود را دارد.

بيشينه توان الكتريكي ممكن چيست؟
تاكنون گروه مطالعه POE plus در مورد مفهوم <بيشينه توان الكتريكي ممكن> به هيچ نتيجه دقيقي نرسيده‌اند. به وضوح محدوديت‌ دماي سطح براي كابل‌هاي (cat5, 5e,6) وجود دارد. ولي نكته قابل توجه در اين بحث آن است كه محدوديت دمايي كه براي پشتيباني از POE plus بايد وجود داشته باشد، چيست؟ اين دما بايد شصت يا هفتاد درجه سانتيگراد باشد يا حتي فراتر از آن، كه تاكنون هيچ تصميمي در اين مورد گرفته نشده است.

موضوع ديگر بحث بيشينه دماي واقعي براي محيطي است كه POE Plus در آن فعاليت مي‌كند. به دليل آن‌كه دما در سطح كابل پراكنده مي‌شود، اگر دما با بيشينه دماي روي كابل يكسان شوند، ممكن است جريان به صفر برسد. به همين دلا‌يل براي اين استاندارد نياز به اتاق‌هايي با سقف‌هاي بلند است.

سوال بعدي اين است كه: بدترين شرايط افزايش دما براي كابل‌هاي مياني چيست؟ چه نوع استانداردي براي توانايي عبور جريان كابل‌ها در زير ساختار شبكه‌هاي فعلي به كار بسته مي‌شود؟

اين نوع سوال‌ها سخت هستند. هنگامي كه رابط‌هاي سيستم (كانكتورهاي هشت پين و 445 RJ ) براي قابليت عبور جريان و دما مورد مطالعه قرار مي‌گيرند، مفاهيم جديدي در مورد بيشينه جريان قابل عبور از كابل مي‌رسيم. البته هنوز گروه مطالعه POE Plus به هيچ نتيجه دقيقي در مورد سطح دما در محفظه عبور كابل نرسيده‌اند.

پشتيباني از دستگاه‌هاي قديمي و جديد
به دليل اين‌كه گروه مطالعه POE Plus، گيگابيت اترنت و فراتر از آن را مدنظر دارند، نياز به استاندارد جديدي براي سازگاري پيش‌رو است. ولي گروه، نياز به سازگاري دستگاه‌هاي قديمي با تجهيزات جديد و امكان توان دادن به تجهيزات موجود را هم مي‌خواهد.

سازگاري با تجهيزات قديمي نيازمند آن است كه بالا‌ترين ولتاژ روي 56 يا 57 ولت محدود شود تا به تجهيزات آسيبي نرسد. از آن جايي كه تجهيزات براي پشتيباني از 1000/100/10 مگابيت‌برثانيه طراحي شده‌اند، بايد از هر چهار زوج موجود براي انتقال داده‌ها استفاده نمايند يا خير. در اينجا مسئله‌اي پيش مي‌آيد كه آيا بايد از هر چهار زوج براي عبور جريان استفاده نمود. اغلب افراد گروه مطالعه از اين نظر حمايت مي‌كنند. با اين حال اگر مسئله اين باشد، تمام سيم‌هاي يك لينك اترنت به توليد گرما مي‌پردازند. در اينجا باز هم به موضوع محدوديت دما مي‌رسيم. مسئله اين است كه اين قبيل محدوديت‌ها تا چه حد قابل تشخيص هستند.

گيگابيت اترنت نياز به تعادل دقيقي براي ارسال / دريافت سيگنال اترنت دارد. اين بدان معناست كه مشكل جديدي پيش مي‌آيد و آن برقراري تعادل جريان در هر زوج است كه بايد دقيق‌تر از استانداردهاي پيشين باشد.

از گيگابايت به ده گيگابايت
هدف ديگر گروه مطالعه آن است كه استاندارد POE plus 802.3af هيچ‌گونه مانع و تناقضي با اترنت10Gig نداشته باشد. پيامد اين مطالعه منجر به بحث "بيشينه توان ممكن" مي‌گردد. هدف گروه مطالعه‌كننده آن است كه حدود توان را در حدود سي‌وات براي هر پورت تنظيم كنند. اعضا حتي روي بالا‌ بردن توان تا صد وات نيز به بحث پرداخته‌اند. غيرقابل اجرابودن بحث آخر براي همه اعضا ثابت شده‌است. تصميم كلي در محدوده سي تا پنجاه وات براي هر پورت گرفته شده‌است كه منجر به توليد دستگاه‌هاي جديد در زمينه POE plus مي‌گردد. براي مثال حتي يك لپ‌تاپ متوسط نيز مي‌تواند در اين محدوده توان، عملكرد خوبي داشته باشد.

معماي اصلي در بحث <حداكثر دماي ممكن> اين است كه كابل‌ها چه‌مقدار جريان و دمايي را مي‌توانند تحمل كنند و چه استانداردي براي اندازه‌گيري و مدل‌بندي اين پارامتر بايد ايجاد شود؟ بديهي است كه انتقال توان از طريق اترنت در نسل بعدي شبكه‌ها امكانپذير خواهدشد. هدف در ارائه استاندارد IEEE POE Plus 802.3af، اطمينان از ساختار ايمن و قابل اعتماد شبكه‌سازي در ساختمان‌هايي است كه از اين قابليت استفاده خواهند كرد.

دستگاه‌هاي 10.100.1000BaseT براي كار با كابل‌هاي زوج به‌هم تابيده طراحي‌شده‌اند كه از كابل، سخت‌افزار متصل‌كننده و يك توپولوژي پيشنهادي شبيه ANSI/TIA/EIA/568B.1 تشكيل شده است.

تامين‌كننده توان واسطه (PSE) اجازه تامين نيرو از خارج به داخل شبكه اترنت را مي‌دهد. بنابراين داده و توان را به صورت همزمان روي كابل زوج به هم تابيده براي كارايي هر پورت فراهم مي‌كند.