تقنية الطاقة عبر الإيثرنت Power over Ethernet

تعمل تقنية “Power over Ethernet” على إرسال” 10/100/1000 ميجابت في الثانية” من البيانات و”15 واط” و”30 واط” و”60 واط” وما يصل إلى “90 واط” من الطاقة إلى الأجهزة عبر كابلات “Cat5e” و”Cat6 Ethernet” لمسافة قصوى تبلغ “100 متر”، كما تعتمد تقنية “PoE” على معايير “IEEE 802.3af” و”802.3at”، والتي تتحكم كيفية عمل معدات الشبكات من أجل تعزيز قابلية التشغيل البيني بين الأجهزة.

ما هي الطاقة عبر إيثرنت PoE؟

الطاقة عبر إيثرنت “PoE”: هي تقنية تمرر الطاقة الكهربائية عبر كابل إيثرنت مزدوج مجدول إلى الأجهزة المزودة بالطاقة (PD)، مثل نقاط الوصول اللاسلكية وكاميرات “IP” وهواتف “VoIP” بالإضافة إلى البيانات التي يحملها الكابل عادةً، حيث يمكّن كابل “RJ45” واحداً من توفير اتصال البيانات والطاقة الكهربائية لأجهزة “PD” بدلاً من وجود كابل منفصل لكل منهما.

• “PoE” هي اختصار لـ “Power over Ethernet”.

• “VoIP” هي اختصار لـ “Voice Over Internet Protocol”.

• “IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

• “PD” هي اختصار لـ “Powered Device”.

• “Cat” هي اختصار لـ “Categories”.

ما هي مزايا PoE؟

• يؤدي توصيل البيانات والطاقة عبر كابل “Ethernet” القياسي إلى التخلص من الحاجة إلى إمدادات ومنافذ طاقة التيار المتردد أو التيار المستمر لتوفير الطاقة لمعدات “PD”، ممّا يؤدي إلى خفض تكاليف إضافة أو تثبيت معدات “PD” متوافقة، كما يُعد كابل الإيثرنت العادي غير مكلف إلى حد ما وغالباً ما يكون مثبتاً بالفعل في الموقع.

• مع تقنية “PoE” بشكل عام، هناك عدد أقل من نقاط الفشل، كما قم بتوصيل محولات “PoE” أو حاقن “PoE” بمصدر طاقة غير متقطع (UPS) وتضمن لك الأجهزة التي تعمل بالطاقة “PoE” توصيلاً ثابتاً للطاقة، وهو أمر مهم لأجهزة حافة “PoE” ذات المهام الحرجة.

• توفر عمليات تثبيت “PoE” التي تستخدم محولات “PoE” المُدارة، والقدرة على إعادة تشغيل أجهزة “PoE” المتصلة عن بُعد، حيث يمكن القيام بذلك إمّا يدوياً أو تلقائياً أو بناءً على جدول زمني، حيث تم تجهيز محولات “PoE” الحديثة بوظيفة المراقبة أي إدارة الأجهزة بالطاقة “PDM” التي تقطع الطاقة عن الأجهزة غير المتصلة بالإنترنت ثم تعيد إمدادها حتى يتم إعادة تشغيلها كما تُساعد هذه الوظيفة في تقليل وقت تعطل الأجهزة المتصلة بشكل كبير.

• “UPS” هي اختصار لـ “uninterruptible power supply”.

• “PDM” هي اختصار لـ “Powered Device Manager”.

ما هي تقنية الطاقة عبر الإيثرنت PoE؟

يسمح المعيار بإمداد “48 فولت” بحد أقصى “400 مللي أمبير”، حيث يتم توفيره عبر اثنين من الأزواج الأربعة المتاحة المستخدمة في كابل “Cat 3” أو “Cat 5″، في حين أنّ هذا يبدو مفيداً للغاية مع أقصى طاقة متوفرة تبلغ “19.2 واط”، فإنّ الخسائر في النظام عادةً ما تقلل هذا إلى أقل بقليل من “13 واط” كما يحتوي كابل “Cat 5” القياسي على مجموعات من الكابلات المزدوجة الملتوية ويسمح معيار “IEEE” باستخدام أي منهما في أنظمة “10Base-T” و”100Base-T“.

يسمح المعيار بخيارين للطاقة عبر الإيثرنت، أحدهما يستخدم الأزواج الملتوية الاحتياطية، بينما يستخدم الخيار الثاني الأسلاك التي تحمل البيانات، حيث يمكن استخدام خيار واحد فقط وليس كلاهما، أمّا عند استخدام الأزواج الملتوية الاحتياطية للإمداد، فإنّ الزوج على المنافذ “4 و5” متصلان معاً ويستخدمان عادةً للإمداد الإيجابي، كما أنّ الزوج المتصل بالدبابيس “7 و8” من الموصل متصلان للإمداد السالب، في حين أنّ هذا هو القطبية القياسية، إلّا أنّ المواصفات تسمح في الواقع باستخدام أي من القطبين.

عندما يتم استخدام الأزواج المستخدمة لنقل البيانات، فمن الممكن تطبيق طاقة التيار المستمر على المزود المركزي لمحول العزل المستخدم لإنهاء أسلاك البيانات دون تعطيل نقل البيانات، أمّا في وضع التشغيل، يمكن أن يكون الزوج الموجود على المنافذ “3 و6” والزوج الموجود على المنافذ “1 و 2” من القطبين، ولأنّ الإمداد الذي يصل إلى الجهاز الذي يعمل بالطاقة يمكن أن يكون قطبياً، ويتم استخدام مقوم الموجة الكاملة أي مقوم الجسر؛ لضمان أنّ الجهاز الذي يستهلك الطاقة يتلقى طاقة القطبية الصحيحة.

أنواع أجهزة معيار 802.3af:

• معدات مصادر الطاقة “PSE”: هي المعدات التي تزود كابل الإيثرنت بالطاقة، حيث يمكن أن تعمل مجموعة متنوعة من الأجهزة، مثل محولات الإيثرنت هي أشكال شائعة جداً من “PSE”، كما من الممكن أيضاً استخدام حاقن طاقة في خط لا يوجد فيه “PSE” آخر.

• أجهزة تعمل بالطاقة “PD”: هو الجهاز الذي يتم توصيله بكابل الإيثرنت، ويتم تشغيله عن طريق الإمداد بالكابل، كما قد تتراوح هذه المعدات من هواتف “VoIP” إلى الكاميرات البعيدة للأمان إلى الأجهزة الصغيرة الأخرى، مثل قارئات “RFID”.

• “PSE” هي اختصار لـ “Power Sourcing Equipment”.

• “RFID” هي اختصار لـ “Radio-frequency identification”.

معدات مصادر الطاقة Power Sourcing Equipment:

عند النظر إلى قدرة الطاقة في النظام على الرغم من أنّ الحد الأقصى لكل منفذ قد يكون “15 واط” لجهاز “PoE” و”30 واط” لجهاز “PoE +” لتحقيق القدرة للطاقة الإجمالية، حيث قد لا يكون محول الإيثرنت أو أي جهاز آخر يوفر الطاقة قادراً؛ لتوفير أقصى طاقة لجميع منافذها في نفس الوقت، فمثلاً قد يحتوي محول الإيثرنت على “8 منافذ”.

كما يكون كل منها قادراً على توفير “15 واط” كحد أقصى، لكن الطاقة الإجمالية لمحول الإيثرنت قد تكون “100 واط” فقط، 20 واط أقل من الطاقة المطلوبة لتزويد كل منها بالحد الأقصى، وأحد متطلبات “PoE PSE” هو التحقق من عدم وجود ضرر لأي جهاز قد يكون موجوداً على نظام الإيثرنت، كما يُعتبر “48 فولت” المقدم مناسباً لأجهزة “PoE” والأجهزة المتوافقة مع “PoE”، ولكن قد يؤدي هذا المستوى من الجهد إلى إتلاف الدوائر.

للتغلب على هذه المشكلة، يبحث “PSE” أولاً عن الأجهزة التي تتوافق مع مواصفات “IEEE 802.3af” حيث يتم تحقيق ذلك من خلال تطبيق جهد صغير محدود التيار على الكابل، ثم يتحقق “PSE” من وجود مقاوم “25 كيلو أوم” في الجهاز البعيد، وإذا تم اكتشاف هذا الحمل، فسيتم تطبيق “48 فولت” على الكابل، لكنّه لا يزال محدوداً؛ لمنع تلف الكابلات والمعدات في ظل ظروف الخطأ، كما سيستمر “PSE” في توفير الطاقة حتى تتم إزالة الجهاز بالطاقة أو “PD” أو يتوقف عن رسم الحد الأدنى من التيار.

فئات الطاقة عبر إيثرنت:

يتم تعيين فئات للأجهزة التي تدعم الطاقة عبر إيثرنت وفقاً لقوتها، الفئات الأربع هي على نطاق واسع طاقة منخفضة للغاية ومنخفضة الطاقة ومتوسطة الطاقة، حيث أنّ فئة الطاقة العالية محجوزة للاستخدام مع “PoE + PSEs”، كما توفر الطاقة عبر الإيثرنت على أنّها “IEEE 802.3af” أو التحسينات بموجب “IEEE 802.3at”، وسيلة قيمة بشكل خاص لتزويد المعدات والتحكم فيها عن بُعد والتي قد تكون متصلة بشبكة أو نظام الإيثرنت.

يتيح “PoE” إمكانية تشغيل الوحدات في المواقف التي قد لا يكون من المناسب تشغيلها في مصدر طاقة جديد للوحدة، وفي حين أنّ هناك قيوداً على الطاقة التي يمكن توفيرها، فإنّ الهدف هو أنّ الوحدات الصغيرة فقط هي التي من المحتمل أن تحتاج إلى الطاقة بهذه الطريقة، كما يمكن تشغيل الوحدات الأكبر باستخدام وسائل أكثر تقليدية.