1 مقدمة
يُطلق على PoE أيضًا اسم Power over LAN (PoL) أو Active Ethernet، ويُشار إليه أحيانًا باسم Power over Ethernet للاختصار. هذه هي أحدث المواصفات القياسية التي تستخدم كابلات نقل Ethernet القياسية الحالية لنقل البيانات والطاقة في نفس الوقت، وتحافظ على التوافق مع أنظمة ومستخدمي Ethernet الحاليين. يعد معيار IEEE 802.3af معيارًا جديدًا يعتمد على POE لنظام الطاقة عبر الإيثرنت. ويضيف المعايير ذات الصلة لإمدادات الطاقة المباشرة من خلال كابلات الشبكة على أساس IEEE 802.3. إنه امتداد لمعيار Ethernet الحالي والمعيار الدولي الأول لتوزيع الطاقة. معيار.
بدأت IEEE في تطوير المعيار في عام 1999، وكان البائعون المشاركون الأوائل هم 3Com، وIntel، وPowerDsine، وNortel، وMitel، وNational Semiconductor. ومع ذلك، فإن عدم وجود هذا المعيار قد أدى إلى تقييد التوسع في السوق. حتى يونيو 2003، وافق معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) على معيار 802.3af، الذي حدد بوضوح عناصر الكشف عن الطاقة والتحكم فيها في الأنظمة البعيدة، والمتصلةأجهزة التوجيهوالمفاتيح والمحاور لهواتف IP وأنظمة الأمان والشبكات المحلية اللاسلكية من خلال كابلات Ethernet. يتم تنظيم طريقة إمداد الطاقة للنقاط والمعدات الأخرى. يتضمن تطوير IEEE 802.3af جهود العديد من خبراء الشركة، مما يسمح أيضًا باختبار المعيار بالكامل.
الطاقة النموذجية عبر نظام إيثرنت. ضع الإيثرنتيُحوّلالمعدات الموجودة في خزانة الأسلاك، واستخدم مركزًا متوسط المدى مع مركز طاقة لتوفير الطاقة للزوج الملتوي من شبكة LAN. في نهاية الزوج الملتوي، يتم استخدام مصدر الطاقة لتشغيل الهواتف ونقاط الوصول اللاسلكية والكاميرات والأجهزة الأخرى. لتجنب انقطاع التيار الكهربائي، يمكن استخدام UPS.
2 مبدأ
يحتوي كابل الشبكة القياسي من الفئة 5 على أربعة أزواج من الأزواج المجدولة، ولكن يتم استخدام اثنين منها فقط في l0M BASE-T و100M BASE-T. يسمح IEEE80 2.3af باستخدامين. عند استخدام الطرف الخامل لإمداد الطاقة، يتم توصيل الأطراف 4 و5 كقطب موجب، ويتم توصيل الأطراف 7 و8 كقطب سالب.
عند استخدام دبوس البيانات لإمداد الطاقة، تتم إضافة مصدر طاقة التيار المستمر إلى النقطة الوسطى لمحول النقل، مما لا يؤثر على نقل البيانات. بهذه الطريقة، يمكن أن يكون للزوج 1، 2 والزوج 3، 6 أي قطبية.
ولا يسمح المعيار بتطبيق الشرطين السابقين في نفس الوقت. يمكن لمعدات إمداد الطاقة PSE توفير استخدام واحد فقط، ولكن يجب أن يكون جهاز PD لمعدات تطبيق الطاقة قادرًا على التكيف مع كلا الموقفين في نفس الوقت. وينص المعيار على أن مصدر الطاقة عادة ما يكون 48 فولت، 13 واط. من السهل نسبيًا على معدات PD توفير تحويل من 48 فولت إلى جهد منخفض، ولكن في نفس الوقت يجب أن يكون لها جهد عزل آمن يبلغ 1500 فولت.
3 معلمات
يشتمل نظام POE الكامل على جزأين: معدات إمداد الطاقة (PSE) ومعدات إمداد الطاقة (PD). جهاز PSE هو جهاز يوفر الطاقة لجهاز عميل Ethernet، وهو أيضًا مدير عملية إمداد الطاقة POE Ethernet بالكامل. جهاز PD عبارة عن حمل PSE يقبل الطاقة، أي جهاز العميل لنظام POE، مثل هواتف IP وكاميرات أمان الشبكة ونقاط الوصول والعديد من أجهزة Ethernet الأخرى، مثل أجهزة المساعد الرقمي الشخصي أو شواحن الهاتف المحمول (في الواقع، أي قوة لا تتجاوز 13 واط ويمكن للجهاز الحصول على الطاقة المقابلة من مقبس RJ45). يعتمد الاثنان على معيار IEEE 802.3af ويقومان بإنشاء اتصال من خلال اتصال PD ونوع الجهاز ومستوى استهلاك الطاقة والمعلومات الأخرى الخاصة بجهاز استقبال الطاقة، وعلى هذا الأساس، يتم تشغيل PD بواسطة PSE عبر Ethernet.
المعلمات المميزة الرئيسية لإمدادات الطاقة لنظام إمداد الطاقة القياسي POE هي:
1. يتراوح الجهد الكهربي بين 44 فولت و57 فولت، مع قيمة نموذجية تبلغ 48 فولت.
2. الحد الأقصى للتيار المسموح به هو 550 مللي أمبير، والحد الأقصى لتيار البدء هو 500 مللي أمبير.
3. تيار العمل النموذجي هو 10-350mA، وتيار الكشف عن الحمل الزائد هو 350-500mA.
4. في ظل ظروف عدم التحميل، الحد الأقصى للتيار المطلوب هو 5mA.
5. توفير ثلاثة مستويات من متطلبات الطاقة الكهربائية من 3.84 إلى 12.95 وات لمعدات PD، والحد الأقصى لا يتجاوز 13 وات. (لاحظ أن مستويات PD 0 و4 لا يتم عرضها ويجب عدم استخدامها.)
4 عملية العمل
عند ترتيب المعدات الطرفية لإمداد الطاقة PSE في الشبكة، تظهر أدناه عملية عمل POE Power over Ethernet.
1. الكشف
في البداية، يقوم جهاز PSE بإخراج جهد كهربائي صغير جدًا في المنفذ حتى يكتشف أن اتصال طرف الكابل هو جهاز استقبال للطاقة يدعم معيار IEEE 802.3af.
2. تصنيف جهاز PD
عندما يتم اكتشاف PD الخاص بجهاز الاستقبال الطرفي، قد يقوم جهاز PSE بتصنيف جهاز PD وتقييم فقدان الطاقة الذي يتطلبه جهاز PD.
خلال فترة بدء التشغيل التي تستغرق وقتًا قابلاً للتكوين (أقل من 15 ميكرو ثانية بشكل عام)، يبدأ جهاز PSE في توفير الطاقة لجهاز PD من جهد منخفض حتى يوفر مصدر طاقة بجهد 48 فولت تيار مستمر.
4. مصدر الطاقة
يوفر طاقة ثابتة وموثوقة بقدرة 48 فولت تيار مستمر لمعدات PD لتلبية استهلاك الطاقة لمعدات PD الذي لا يتجاوز 15.4 وات.
5. إيقاف التشغيل
إذا تم فصل جهاز PD عن الشبكة، فسوف يتوقف PSE سريعًا (عادةً خلال 300-400 مللي ثانية) عن تشغيل جهاز PD، ويكرر عملية الكشف لاكتشاف ما إذا كان طرف الكبل متصلاً بجهاز PD.
5 طريقة إمدادات الطاقة
يحدد معيار PoE طريقتين لاستخدام كابلات نقل Ethernet لنقل طاقة التيار المستمر إلى الأجهزة المتوافقة مع POE:
1. منتصف المدة
استخدم أزواج الأسلاك الخاملة غير المستخدمة في كابل Ethernet لنقل طاقة التيار المستمر. يتم استخدامه بين المحولات العادية والمعدات الطرفية للشبكة. يمكنه توفير الطاقة للمعدات الطرفية للشبكة من خلال كابل الشبكة. Midspan PSE (معدات إمداد الطاقة متوسطة المدى) عبارة عن معدات خاصة لإدارة الطاقة، وعادةً ما يتم تجميعها معيُحوّل. يحتوي على مقبسين RJ45 يتوافقان مع كل منفذ، أحدهما متصل بالمنفذيُحوّلبكابل قصير، والآخر متصل بالجهاز البعيد.
نهاية المدى
يتم إرسال التيار المباشر في نفس الوقت على السلك الأساسي المستخدم لنقل البيانات، ويستخدم إرساله ترددًا مختلفًا عن إشارة بيانات Ethernet. تحتوي نقطة النهاية PSE (معدات إمداد الطاقة الطرفية) المقابلة على شبكة إيثرنتيُحوّل, جهاز التوجيهأو المحور أو معدات تحويل الشبكة الأخرى التي تدعم وظيفة POE. من المتوقع أن يتم الترويج لـ End-Span بسرعة. وذلك لأن نقل البيانات والطاقة عبر شبكة إيثرنت يستخدم زوجًا مشتركًا، مما يلغي الحاجة إلى إعداد خط مخصص لنقل الطاقة بشكل مستقل. هذا مخصص للكابلات ذات 8 مراكز فقط ومقبس RJ- 45 القياسي المطابق له أهمية خاصة.
6 التنمية
ستعقد شركة PowerDsine، الشركة المصنعة لرقائق الطاقة عبر الإيثرنت، اجتماع IEEE لتقديم معيار "الطاقة العالية عبر الإيثرنت" رسميًا، والذي سيدعم إمدادات الطاقة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة الأخرى. ستقدم PowerDsine مستندًا تقنيًا، تقترح فيه مضاعفة حد الطاقة المتوفر 802.3af القياسي 48 فولت و13 واط. وبالإضافة إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة، قد يعمل المعيار الجديد أيضًا على تشغيل شاشات الكريستال السائل وهواتف الفيديو. في 30 أكتوبر 2009، أصدر IEEE أحدث معيار 802.3at، والذي ينص على أن POE يمكن أن يوفر طاقة أعلى، والتي تتجاوز 13 واط ويمكن أن تصل إلى 30 واط!