فناوری PoE(Power over Ethernet) یا انتقال برق بر بستر شبکه، امکان انتقال برق بر روی کابل شبکه را فراهم می‌کند و با استفاده از آن نیازی به کابل برق به صورت جداگانه وجود ندارد. امروزه این فناوری در بسیاری از تجهیزات اکتیو شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای بهره مندی از مزایای آن هر دو دستگاه باید از این فناوری پشتیبانی کنند. با این فناوری انعطاف پذیری و گزینه‌های بیشتری برای محل قرارگیری دستگاه‌ها فراهم می‌شود.
فناوری PoE در چه مواردی کاربرد دارد؟
در ابتدا این فناوری برای تلفن‌های تحت شبکه مورد استفاده قرار می‌گرفت. با PoE می‌توان با اتصال تنها یک پورت، از IP Phone ها استفاده نمود. همچنین PoE مناسب برای دستگاه‌هایی همچون دوربین‌های مدار بسته است که امکان انتقال کابل برق مانند سایر دستگاه‌ها وجود ندارد. علاوه بر آن تجهیزاتی مانند رادیو وایرلس و اکسس پوینت می‌توانند برق مورد نیاز خود را از طریق سوئیچ شبکه یا آداپتور PoE تامین کنند.
تجهیزات PSE و PD
Power Sourcing Equipment (PSE) به دستگاه‌هایی مانند سوئیچ شبکه و آداپتور PoE گفته می‌شود که وظیفه آن‌ها تامین برق دستگاه‌های متصل می‌باشد. در مقابل، Powered Device (PD) برق را از تجهیزات PSE دریافت می‌کند. از این موارد می‌توان دوربین‌ها، تلفن‌های تحت شبکه و اکسس پوینت را نام برد.
استانداردهای PoE
موسسه IEEE فناوری PoE را معرفی کرد. در حال حاضر سه استاندارد برای فناوری PoE در دسترس است. استاندارد 802.3af که در سال 2003 معرفی شد، از توان 15.4 وات پشتیبانی می‌کند. اگرچه تجهیزات منبع برق رسانی(PSE) می‌توانند برق 15.4 وات را انتقال دهند اما به دلیل اتلاف برق، دستگاه‌های تغذیه شده تنها می‌توانند 12.95 وات را به صورت قابل اطمینان دریافت کنند. اولین بار این فناوری برای دستگاه‌هایی مانند تلفن‌های تحت شبکه و تجهیزات بی سیم که مصرف برق پایین دارند استفاده می‌شد.
در سال 2009، موسسه IEEE استاندارد 802.3at را معرفی کرد که به عنوان +PoE نیز شناخته می‌شود. این استاندارد توان 30 وات را پشتیبانی می‌کند اما همانند استاندارد 802.3af به دلیل تلف شدن بخشی از توان از طریق عبور از کابل، مقدار توان دریافتی دستگاه‌ها کمتر و برابر با 25.5 وات می‌باشد. این نسخه که نسبت به نسخه پیشین بهبود هایی داشت توانایی تامین برق برای تلفن های تصویری و دوربین های امنیتی پیشرفته تر را فراهم نمود.
در سال 2018 استاندارد 802.3bt یا (4PPoE)++PoE تصویب شد و در دو نوع(نوع 3 و نوع 4) معرفی شد. این استاندارد توان بالاتری را نسبت به استانداردهای پیشین ارائه می‌دهد. نوع 3 این استاندارد توان 60 وات را ارائه می‌دهد و دستگاه‌های دریافت کننده برق، 51 وات را دریافت می‌کنند. نوع 4 نیز توان 100 وات را برای تجهیزات منبع و توان 71.3 وات را برای دستگاه‌های PD ارائه می‌دهد. این استاندارد برای پشتیبانی از اتصالات 10Gbps طراحی شده است. استاندارد ++PoE توانست طیف وسیع تری از تجهیزات PD را پشتیبانی کند و به یک استاندارد کابردی در صنعت تبدیل شود.
فناوری دیگری در این زمینه با نام UPoE معرفی شد. UPoE یک فناوری ثبت شده توسط Cisco است. PoH نیز همانند فناوری PoE، فناوری است که جریان برق DC و داده را بر روی کابل شبکه به صورت همزمان ارسال می‌کند. این فناوری برای نمایشگرهای ویدئویی و ارتباطات تصویری بهینه سازی شده است.
| استاندارد | سال معرفی | توان PSE | توان PD | محدوده ولتاژ PSE | محدوده ولتاژ PD |
| 802.3af | 2003 | 15.40 وات | 12.95 وات | 44.0 – 57.0 ولت | 37.0 – 57.0 ولت |
| 802.3at(PoE+) | 2009 | 30.0 وات | 25.50 وات | 50.0 – 57.0 ولت | 42.5 – 57.0 ولت |
| 802.3bt Type 3(PoE++) | 2018 | 60 وات | 51 وات | 50.0 – 57.0 ولت | 42.5 – 57.0 ولت |
| 802.3bt Type 4(PoE++) | 2018 | 100 وات | 71.3 وات | 52.0 – 57.0 ولت | 41.1 – 57.0 ولت |
تفاوت PoE اکتیو و PoE پسیو
به طور کلی می‌توان عملکرد فناوری PoE را به دو نوع Active و Passive تقسیم بندی نمود. در نوع Passive دستگاه منبع، همواره میزان برق مشخصی را به دستگاه دریافت کننده ارسال می‌کند و بیشتر برای دستگاه‌هایی که مصرف برق کمتری دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد. دوربین‌های مدار بسته، اکسس پویت و رادیو وایرلس چند مورد از تجهیزاتی هستند که می‌توان PoE پسیو را در آن‌ها به کار برد.
در مقابل، سوئیچ‌های PoE اکتیو دارای یک تراشه کنترل هستند. ابتدا توان مصرفی مورد نیاز دستگاه را تشخیص می‌دهند و سپس با توجه به نیاز دستگاه، جریان برق را به آن انتقال می‌دهند. به این ترتیب از انتقال بیش از حد برق به دستگاه و آسیب رسیدن به آن جلوگیری می‌شود. همین‌طور در صورتی که تشخیص دهد دستگاه برقی را دریافت نمی‌کند فقط به تبادل داده با آن دستگاه می‌پردازد. استفاده از PoE Active به دلیل مدیریت توان مصرفی، برای تامین برق تجهیزات مختلف با توان‌های مصرفی متفاوت مناسب است. فناوری PoE اکتیو با استانداردهای PoE مطابقت دارد اما PoE پسیو از استانداردهای معرفی شده توسط IEEE پیروی نمی‌کند.
در جدول زیر به مقایسه PoE اکتیو و PoE پسیو می‌پردازیم:
| مشخصات | PoE اکتیو | PoE پسیو |
| استاندارد | 802.3af/at | بدون استاندارد |
| حداکثر مسافت کابل | 100 متر | 100 متر |
| نحوه انتقال برق | پس از تشخیص توان مورد نیاز | به محض اتصال |
| سرعت قابل پشتیبانی | 10/100/1000Mbps | 10/100/1000Mbps |
| هزینه ها | متوسط | پایین |
| مقاوم در برابر کابل کشی نادرست | بله | خیر |
نحوه انتقال برق در PoE اکتیو و پسیو
تفاوت مهم این دو نوع در نحوه انتقال جریان برق به تجهیزات موجود در شبکه است. در فناوری PoE اکتیو، سوئیچ‌ها از سه روش برق را به تجهیزات انتقال می‌دهند. این سه مورد شامل Mode B ،Mode A و 4PPoE یا 4Pair Power over Ethernet هستند. استاندارد af و at از Mode A و Mode B استفاده می‌کنند و استاندارد bt علاوه بر دو حالت قبلی، 4PPoE را نیز پشتیبانی می‌کند. در سوئیچ‌های PoE پسیو تنها Mode B به کار گرفته می‌شود.
در Mode A، انتقال برق از طریق پین‌های 1، 2، 3 و 6 کابل شبکه انجام می‌شود. در صورتی که جریان برق در Mode B از طریق پین‌های 4، 5، 7 و 8 منتقل می‌شود. در روش سوم یعنی 4PPoE از هر 8 پین کابل شبکه برای تامین برق استفاده می‌شود.
هر دو نوع PoE اکتیو و پسیو سرعت گیگابیتی را ارائه می‌دهند. مسافت قابل پشتیبانی نیز در هر دو نوع برابر با 100 متر می‌باشد.
در چه مواقعی باید از PoE اکتیو استفاده کنیم؟
از آنجایی که PoE اکتیو یک فناوری برتر است در بیشتر موارد به عنوان گزینه ارجح انتخاب می‌شود. شبکه‌هایی که در آن‌ها از فناوری PoE استفاده می‌شود با استفاده از PoE اکتیو بهتر مدیریت می‌شوند. همین‌طور در شبکه‌هایی که هم از تجهیزات PoE و هم غیر PoE استفاده می‌شود باید سوئیچ های اکتیو به کار گرفته شود. این موضوع در این شبکه‌ها بسیار مهم است زیرا در صورتی که برق بیش از حد به تجهیزات غیر PoE وارد شود موجب آسیب دیدن آن‌ها می‌شود.
موارد استفاده از PoE پسیو
در حقیقت PoE پسیو در اکثر موارد، بهترین انتخاب نیست. این فناوری امروزه استفاده کمتری دارد. زیرا سوئیچ‌های Active می‌توانند با هزینه‌های سوئیچ‌های غیر اکتیو رقابت کنند و در عین حال مزایای بیشتری را ارائه می‌دهند.
مورد کاربرد PoE پسیو در سیستم‌های قدیمی‌تر و با توان مصرفی پایین است. بعضی از دستگاه‌ها ممکن است برای راه اندازی از آداپتورهای PoE استفاده نمایند. اگر قصد استفاده از چندین مورد از دستگاه‌ها را دارید احتمالا استفاده از سوئیچ‌های PoE پسیو مقرون به صرفه‌تر باشد.
آداپتور PoE
آداپتور PoE یا اینجکتور PoE دستگاهی است که معمولا بین یک سوئیچ غیر PoE و یک دستگاه سازگار با فناوری PoE مانند دوربین‌های مدار بسته قرار می‌گیرد. این دستگاه از یک سمت به سوئیچ غیر PoE و برق متصل می‌شود و از سمت دیگر از طریق یک کابل شبکه برق و داده را همزمان منتقل می‌کند. به این ترتیب می‌تواند برق مورد نیاز دستگاه PoE را تامین‌کند. زمانی که صرف هزینه برای یک سوئیچ PoE مقرون به صرفه نیست و به پورت‌های PoE با تعداد کمی نیاز است، آداپتور PoE راه حل مناسبی را ارائه می‌دهد.
اسپلیتر PoE
عملکرد اسپلیتر PoE برعکس آداپتور PoE است و برق را برای تجهیزات غیر PoE شبکه از طریق جدا کردن برق از داده و انتقال آن‌ها به صورت جداگانه به دستگاه مورد نظر فراهم می‌کند. اسپلیتر PoE بین یک سوئیچ PoE و دستگاهی که با فناوری PoE سازگاری ندارد قرار می‌گیرد. از طریق پورت ورودی، برق و داده را از سوئیچ دریافت می‌کند و در خروجی، آن‌ها را به صورت جداگانه به دستگاه غیر PoE انتقال می‌دهد. در نتیجه مناسب برای زمانی است که می‌خواهیم یک دستگاه غیر PoE را با استفاده از سوئیچ PoE مورد استفاده قرار دهیم.
اکستندر PoE
اکستندر یا توسعه دهنده PoE برای گسترش فاصله اتصال PoE به بیش از 100 متر مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه بین آداپتور PoE و دستگاه دارای پورت PoE قرار می‌گیرد و بر روی یک کابل، جریان برق و داده را از طریق ورودی دریافت و از طریق خروجی به دستگاه مورد نظر انتقال می‌دهد.
برخی از اکستندرهای PoE تنها یک پورت ورودی و یک پورت خروجی دارند اما انواع دیگری نیز با دو یا چند پورت خروجی وجود دارند که می‌توانند برق مورد نیاز چند دستگاه را تامین کنند.
دلیل افت توان PoE
در همه استانداردهای فناوری PoE، توان ارائه شده به وسیله تجهیزات PSE با توان دریافت شده توسط دستگاه‌های PD تفاوت دارد. دستگاه‌های دریافت کننده برق، توان کمتری را دریافت می‌کنند. به این دلیل که هنگام عبور جریان برق از یک رسانا بخشی از انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی تبدیل و باعث افت توان می‌شود. این افت توان به عواملی همچون جریان، مقاومت رسانا و مدت زمان عبور جریان بستگی دارد.
مزایای استفاده از فناوری PoE چیست؟
با استفاده از این فناوری در هنگام نصب و راه اندازی شبکه، از مزایایی برخوردار می‌شوید که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم:
- صرفه جویی در زمان و هزینه: فناوری PoE با حذف نیاز به کابل برق می‌تواند زمان راه اندازی شبکه را کاهش دهد. علاوه بر کابل برق، نیاز به وجود پریزهای برق نیز حذف می‌شود که میزانی از هزینه‌ها را کاهش می‌دهد.
- انعطاف پذیری بالا: هنگامی که نصب دستگاه به نزدیک بودن به پریزهای برق وابسته نباشد، انعطاف پذیری بالایی برای نصب آن وجود دارد و می‌توان تجهیزات شبکه را در مکان دلخواه قرار داد. در صورت نیاز به جابجایی نیز، تغییر مکان آن به راحتی امکان پذیر می باشد.
- امنیت و قابلیت اطمینان: فناوری PoE اکتیو که طراحی هوشمندانه ای دارد، از تجهیزات شبکه در مقابل مواردی مانند اضافه بار، کمبود میزان برق و نصب نادرست محافظت می‌کند. در ضمن خطر کار کردن در اطراف منابع برق با ولتاژ بالا و خطرناک را از بین می‌برد. می‌توان یک منبع تغذیه UPS را به تجهیزات PoE متصل کرد تا در صورت اختلال در منبع تغذیه اصلی، دستگاه‌های موجود در شبکه به عملکرد عادی خود ادامه دهند.
- مقیاس پذیری: علاوه بر موارد ذکر شده، فناوری PoE اضافه کردن تجهیزات به شبکه را آسان‌تر می‌کند.