11 باور اشتباه در مورد PoE و اثبات نادرست بودن آن

در شرایطی که ارتباطات بی‌سیم فراگیر شده‌اند، شاید اترنت یک فناوری قدیمی‌ و از مد افتاده به نظر برسد، اما حضور آن در همه جا احساس می‌شود. به لطف ویژگی انتقال انرژی از طریق اترنت (PoE) سر نام Power over Ethernet که تمام انرژی مورد نیاز یک دستگاه 90 واتی را تنها از طریق یک کابل شبکه فراهم می‌کند، نیاز به یک چنین فناوری ضروری است. فناوری PoE در طول این سال‌ها پیشرفت‌های چشم‌گیری داشته و این امکان را فراهم کرده تا دستگاه‌های متصل پیچیده‌تر بدون نیاز به یک منبع تغذیه جداگانه کار کنند. علی‌رغم فواید واضح این فناوری، خیلی از مهندسان هنوز هم ممکن است در مورد به کارگیری آن در پروژه‌های مختلف دچار سردرگمی‌ شوند. بنابراین اجازه دهید نگاهی به برخی از باورهای اشتباه در مورد PoE و اثبات نادرست بودن آن‌ها داشته باشیم.

1. PoE مقرون به صرفه نیست

این اولین باور غلطی است که به سادگی می‌توان نادرست بودن آن‌را اثبات کرد، زیرا PoE دو سرویس ضروری را در یک کابل واحد ترکیب می‌کند. انتقال انرژی از طریق اترنت به این معنا است که از یک کابل رسانا برای انتقال برق و داده استفاده می‌شود و شما به جای دو کابل تنها به یک کابل نیاز خواهید داشت. علاوه بر این، نیاز نیست تا یک پریز برق را (در صورت نبود آن) در کنار تجهيزات شبکه نصب کنید. در چنین شرایطی تمام انرژی مورد نیاز از طریق روتر یا تجهيزات منبع انرژی (PSE) از طریق کابل اترنت به دستگاه هدف رسانده می‌شود. به عبارت دقیق‌تر، نه تنها در هزینه‌های کابل و سیم‌کشی صرفه‌جویی می‌کنید، بلکه می‌ توانید هزینه نصب پریز برق را پس‌انداز کنید. استفاده از PoE اختیار عمل در جا‌سازی تجهیزات را به جای آن‌که در اختیار برقکار یا تیم تعمیر و نگهداری ساختمان بدهد، در اختیار مدیر شبکه قرار می‌دهد.

2. طراحی و کار با آن مشكل است

مانند هر فناوری استاندارد محور دیگری، تامین‌کنندگانی همچون ON Semiconductor باید راه‌حل‌هایی را ارائه دهند که مطابق الزامات تعیین شده توسط نهادهای مستقل باشد. در مورد PoE، این موضوع شامل طرح‌های مرجع به همراه اسناد مربوطه است که با برنامه صدور گواهینامه PoE اتحادیه اترنت مطابقت دارند (شکل1). این طرح‌های مرجع بستر ایده‌الی را برای آغاز به کار طراحی فراهم می‌کنند و در عین حال آزادی عمل کافی برای اضافه کردن راه‌حل‌های اختصاصی به لایه کاربرد را ارائه می‌کنند.

3. کاربردهای آن محدود است

این حرف در مورد نسخه‌های قبلی این فناوری صادق بود، اما در جدیدترین نگارش (IEEE 802.3bt) انرژی قابل انتقال به یک دستگاه به 90 وات افزایش پیدا کرده است. مصرف انرژی در صنعت نیمه هادی (به ویژه برای هر ترانزيستور) سال‌ها است روند کاهشی پیدا کرده و به تولیدکنندگان دستگاه‌های یکپارچه (IDM) اجازه می‌دهد دستگاه‌های کم مصرفی که قادر به انجام کارهای بیشتری هستند را طراحی کنند. بنابراین با دو عامل تاثيرگذار مهم در دنیای تجهیزات شبکه روبرو هستیم: اول، امکان برق‌رسانی بیشتر به دستگاه‌ها و دوم ساخت دستگاه‌هایی که قادر به انجام کارهای بیشتر با مصرف انرژی کمتر هستند. این دو عامل تاثیرگذار به مهندسان شبکه اجازه می‌دهد در طراحی‌های خود بدون نیاز به در نظر گرفتن منابع انرژی آفلاین مورد نیاز از انرژی ذخیره شده در PoE استفاده کنند.

4. شما نمی‌توانید سرعت گیگابیت را با برق ترکیب کنید

شاید این تصور غلط به این دليل رواج پیدا کرده که در دوره‌ای ایده قرار دادن پروتکل‌های ارتباطی روی رسانای الکتریکی مطرح بوده و عملی نشده است، اما این موضوع به لطف شناخت و توسعه فناوری PoE دیگر صحیح نیست. در این مورد، انرژی با استفاده از حالت عادی ولتاژ به رسانای ارتباطی اعمال می‌شود و کابل اترنت زوج به هم تابیده از سیگنال‌دهی با ضریب متغیر استفاده می‌کند. در نتیجه دستگاه‌ها انرژی مورد نیاز خود را از طریق یک پالس مبدل اترنت استاندارد دریافت می‌کنند. در سرعت انتقال داده 10 یا 100 مگابيت، PoE دو شیوه را برای ترکیب انرژی و ارتباطات ارائه می‌کند. اولین گزینه برق و داده را درون یک رسانای یکسان قرار می‌دهد، در حالی که در روش دوم آن‌ها روی زوج سیم‌های جداگانه گذاشته می‌شوند. برای رسیدن به سرعت 1 گیگابیت در ثانیه، تمام رسانا برای داده مورد نیاز است، بنابراین روش اول تنها گزینه قابل انجام است. برای دستیابی به 90 وات، IEEE 802.3bt نیاز دارد تا انرژی به تمام زوج سیم‌های تابیده شده کابل اترنت اضافه شود. همچنین اترنت گیگابیت از تمام چهار زوج سیم برای انتقال داده استفاده می‌کند. بنابراین رساندن 90 وات انرژی در سرعت‌های اترنت گیگابیت با استفاده از یک کابل اترنت سازگار با IEEE 802.3bt امکان پذیر است.

5. PoE برای اینترنت اشیا مناسب نیست

این درست است که PoE تقريبا به موازات اینترنت اشیا ظهور پیدا کرده، اما در روزهای اولیه ایده‌ای برای ترکیب این دو مفهوم مطرح نبود. اکنون پیشرفت‌های زیادی در مورد هر دو فناوری رخ داده که باعث شده PoE و اینترنت اشیا به هماهنگی کامل با یکدیگر برسند. انتظار می‌رود ظرف پنج سال آینده تعداد نقاط پایانی اینترنت اشیا به شکل قابل توجهی افزایش پیدا کنند. خیلی از این نقاط پایانی حس‌گرها یا فعال‌کننده‌های هوشمند هستند. دستگاه‌های نسبتا کوچکی که میزان مصرف ​​انرژی آن‌ها در وضعیت متوسط است و لازم است همواره به اینترنت متصل باشند. خیلی از پروتکل‌های بی‌سیم مطرح امروزی هنوز با آدرس‌دهی مستقیم آی‌پی ناسازگار هستند، به این معنا که باید با استفاده از یک گیت‌وی محلی متصل شوند. گیت‌وی‌هایی که با استفاده از یک اتصال اترنت سیمی‌ به اینترنت متصل می‌شوند. برای متصل کردن نقاط پایانی به صورت بی‌سیم هنوز به انرژی نیاز است که می‌توان آن‌را یا از طریق باتری یا مبدل برق  ac-dc به صورت آفلاین فراهم کرد. استفاده از PoE نیاز به تامین انرژی از این دو روش و همین‌طور اتصال بی‌سیم را برطرف خواهد کرد. نگرانی‌های امنیتی اینترنت اشیا روز به روز بیشتر می‌شود و یکی از عوامل اصلی تاثیرگذار در آن اتصال بی‌سیم ناامن به نقاط پایانی است. با یک اتصال اترنت سیمی‌ سطح امنیت به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش پیدا می‌کند. علاوه بر این، معروف‌ترین پروتکل‌های بی‌سیم استفاده شده در اینترنت اشیا باعث افزایش بیش از حد تراکم امواج رادیویی شده و در نتیجه مشکلات قابلیت اطمینان و ثبات را به همراه خواهد داشت. PoE از چنین مشکلاتی رنج نمی‌برد و یک کانال ارتباطی بسیار مطمئن‌تر و باثبات‌تر ارائه می‌کند.

6. اتلاف انرژی در این نوع کابل مسئله‌ساز است

ایده انتقال انرژی روی رسانایی که در اصل برای داده در نظر گرفته شده ممکن است باعث نگرانی مهندسانی شود که در حال حاضر با موضوعاتی از قبیل بدون نقص بودن سیگنال و اتلاف انرژی سروکار دارند. کارشناسان در زمان طراحی فناوری PoE و استاندارد IEEE 802.3 این مسائل را بررسی کرده و مشکلات را برطرف کرده‌اند. به‌طور مثال، مشخصه IEEE 802.3bt به این موضوع اشاره دارد که فراهم کردن 90 وات انرژی به استفاده از تمام چهار زوج سیم بهم تابیده درون کابل نیاز دارد. با این‌حال، همین استاندارد اعلام کرده که حداکثر طول کابل باید 100 متر باشد. وقتی تنها از دو جفت سیم برای انتقال انرژی استفاده می‌شود حداکثر مقاومت چرخه dc این دو سیم نباید فراتر از 12.5 اهم باشد. کابل Cat5 و نسل‌های جدیدتر تضمين می‌کنند که مقاومت فراتر از 12.5 اهم نمی‌رود. بنابراین روشن است تا زمانی که الزامات مشخصه‌های کابل برآورده شود، اتلاف انرژی مسئله‌ای ایجاد نخواهد کرد.

7. این استاندارد به سخت‌افزار جدید احتیاج دارد

همانند اکثر استانداردهای این صنعت، حفظ سازگاری با نسخه‌های پیشین با اهمیت است. مشخصه IEEE 802.3bt کاملا با وات IEEE 802.3af 12.95  و وات  IEEE 802.3at 25.50  سازگار است (شکل 2). به عبارت دقیق‌تر، پیاده‌سازی استاندارد جدید به تغییر ماژول‌های سخت‌افزاری دستگاه‌های دریافت‌کننده انرژی روی شبکه فعلی نیاز نخواهد داشت.

8. یک دستگاه دریافت‌کننده انرژی همچنان به یک منبع تغذیه مجزا نیاز خواهد داشت

ضرورت چنین چیزی در مشخصه‌های این فناوری قید نشده، اما در برخی موارد ممکن است نیاز باشد تا یک توپولوژی dc-dc مجزا پیاده‌سازی شود. در بسیاری از موارد یک مبدل dc-dc غیر مجزا برای دستگاه دریافت‌کننده انرژی کفایت می‌کند. پاسخ مشخصی برای این موضوع وجود ندارد و همه چیز به نوع کاربرد بستگی دارد.

9. روی دستگاه دریافت‌کننده انرژی به محافظ اضافی نیاز دارید

محافظ ولتاژ و جریان ناگهانی در هر مداری الزامی‌ است و PoE از این قائده مستثنا نیست. یک طراحی مناسب شامل به‌کارگیری ماژول‌های دفع ولتاژ گذرا است که سطح قابل قبولی از محافظت را فراهم می‌کند. رویکرد فوق باعث می‌شود ولتاژ اعمال شده به دستگاه و مولف‌های آن در زمان وقوع شوک الکتریکی محدود شود. استفاده از PoE خطر آسیب‌دیدگی در اثر شوک الکتریکی را افزایش نمی‌دهد، اما نباید به فناوری فوق به چشم یک محافظ در برابر شوک‌های الکتریکی نگریست. با این حال، در زمان به‌کارگیری مکانیزم فوق نیازی نیست از مکانی‌های حفاظتی مضاعف استفاده کنید. به‌طور مثال، برخی از سوییچ‌های سازگار با فناوری PoE می‌توانند از دستگاه‌های متصل به سوییچ در برابر شوک‌های الکتریکی تا سقف 6KV محافظت می‌کنند. در زمان خرید سوییچ باید این مسئله را بررسی کنید.

10. شما نمی‌توانید دستگاه‌های تولیدکنندگان مختلف را با یکدیگر ترکیب و سازگار کنید

این موضوع ممکن است در مورد برخی فناوری‌های بی‌سیم مبتنی بر پروفایل‌های اختیاری صادق باشد، اما استاندارد IEEE 802.3bt بر اساس قابلیت همکاری توسعه پیدا کرده است. این به معنای آن است که هر نوع منبع انرژی (PSE) با هر نوع دستگاه دریافت‌کننده انرژی صرف‌نظر از برندی که آن‌را تولید کرده کار خواهد کرد.

11. شما بدون اترنت نمی‌توانید PoE را در اختیار داشته باشید

چنین برداشتی قابل درک است، اما در حقيقت این امکان وجود دارد که از اتصال PoE صرفا برای‌برق رسانی استفاده شود. هر چند انرژی (برق مصرفی) در کنار داده و روی رسانه یکسانی به دستگاه هدف تحویل داده می‌شوند، اما مشکلی از بابت افت سیگنال به وجود نمی‌آید. داخل کابل، جریان برق ممکن است از طریق یک یا بیش از یک جفت سیم استفاده نشده برای انتقال داده‌ها جریان پیدا کند. هر دستگاهی که مصرف انرژی آن بیشتر از 30 وات نیست و رابط سخت‌افزاری مناسبی دارد قادر است برق را از کابل اترنت استخراج کرده و استفاده کند.

هرچند PoE برای یک چنین کارکردی طراحی نشده، اما از جمله قابلیت‌های این فناوری است که ظرفیت استفاده از آن‌را افزایش می‌دهد.