القائمة الرئيسية

الصفحات

دورة CCNA 200-301 - الدرس الحادي والعشرون (الطاقة عبر الايثرنيت PoE)

دورة CCNA 200-301 - الدرس الحادي والعشرون (الطاقة عبر الايثرنيت PoE)


دورة CCNA 200-301 - الدرس الحادي والعشرون (الطاقة عبر الايثرنيت PoE)

الطاقة عبر الإيثرنت (PoE) هي تقنية نستخدمها لتشغيل الأجهزة من خلال كبلات شبكة Ethernet عادية.


تم اختراع PoE عندما تم تقديم أول هاتف VoIP. يتم تشغيل الهواتف التناظرية مباشرة من خلال نفس الأسلاك النحاسية التي نستخدمها للمكالمات الصوتية.


تستخدم هواتف VoIP كبلات Ethernet بدون طاقة ، لذا فهي تتطلب محول طاقة. تتطلب هواتفنا التناظرية القديمة كابلًا واحدًا فقط ، وهما هواتف VoIP. كانت هذه خطوة إلى الوراء ، ولهذا السبب تم اختراع PoE.


انطلق PoE بعد بضع سنوات عندما بدأ البائعون أيضًا في استخدام PoE لنقاط الوصول اللاسلكية.


في الوقت الحاضر ، نستخدم PoE للعديد من الأجهزة. على سبيل المثال:

  • هواتف VoIP
  • كاميرات IP
  • نقاط الوصول اللاسلكية
  • أجهزة إنترنت الأشياء
  • أجهزة نقاط البيع
  • فطيرة التوت
  • أجهزة Arduino
  • أجهزة التوجيه والمفاتيح الصغيرة

يُطلق على الجهاز الذي يتم تشغيله بواسطة PoE اسم جهاز يعمل بالطاقة (PD).


مصطلح Midspan و Endspan

كيف نضع الطاقة على كابل إيثرنت؟

يُطلق على الجهاز الذي يوفر الطاقة على الكبل اسم معدات مصادر الطاقة (PSE). لدينا خياران:


الـ endspan:

تستخدم طريقة PoE endspan جهاز سويش مع تقنية PoE مدمجة. تقوم بتوصيل جهازك النهائي بالسوش ، وسيكتشف ما إذا كان الجهاز النهائي متوافقًا مع PoE ، وإذا كان الأمر كذلك ، فإنه يتيح الطاقة تلقائيًا.


تأتي سويشات PoE بأحجام متعددة. توجد سويشات غير مُدارة بها 4 منافذ أو سويشات كبيرة مُدارة مع عشرات المنافذ.

تبديل Endspan



الـ midspan:

تستخدم طريقة PoE midspan حاقنات PoE لإضافة PoE إلى الروابط العادية غير PoE. يمكنك استخدام هذه لإضافة PoE إلى شبكتك دون إضافة أو استبدال سويشاتك الغير داعمة للـ PoE. تلك أجهزة ذكية ، مثل سويشات PoE ، فإنها تكتشف ما إذا كانت الاجهزة تحتاج للطاقة ، وإذا كان الأمر كذلك ، فإنها توفر الطاقة. تكون حاقنات PoE مفيدة عندما يكون لديك عدد قليل من الأجهزة التي تريد تشغيلها.


توجد Midspan (مثبتة على حامل) يمكنها تشغيل العديد من الكابلات:

تبديل أجهزة Midspan



أو حاقنات PoE صغيرة يمكنك استخدامها لتشغيل جهاز واحد:

يوبيكويتي بو حاقن



الإيجابيات والسلبيات

هل يجب عليك استخدام حل endspan أو midspan؟ بعض العناصر التي يجب وضعها في الاعتبار:

  • باستخدام حل midspan ​​، لديك جهازان يجب إدارتهما: السويش وجهاز midspan. أنت بحاجة إلى مساحة إضافية في الرف الخاص بك ، أو لديك عدة محاقن PoE ملقاة حولك. لديك أيضًا جهازان بدلاً من سويش PoE واحد. كلما زاد عدد الأجهزة ، زادت فرصة فشل شيء ما.
  • تعد Midspan مفيدة إذا كان لديك سويشات جديدة نسبيًا ، ولا تريد استبدالها. يعد استبدال السويشات الخاصة بك فقط للحصول على PoE حلاً مكلفًا.
  • من ناحية أخرى ، فإن سويشات Endspan PoE لديها قدر محدود من الطاقة التي يمكنها توفيرها. قد لا تتمكن من استخدام أقصى قدر من الطاقة في جميع منافذ السويش.


الأنواع والمعايير

كانت Cisco أول شركة تقدم PoE في عام 2000 تقريبًا. كانت تقنية مملوكة حيث تحمل كبلات Ethernet 48 VDC لتشغيل هواتف VoIP.


هناك العديد من خيارات PoE: بعضها مملوك وبعضها معايير. IEEE مسؤول عن إنشاء العديد من معايير Ethernet ضمن مجموعة العمل 802.3 ، وأرادوا تطوير معيار لـ PoE أيضًا.


هناك العديد من أنواع PoE ؛ هذه تستند إلى معايير IEEE. ولها أسماء مختلفة. لنلقي نظرة.


النوع 1

يُعرف النوع 1 أيضًا باسم PoE أو 2-pair PoE. النوع 1 هو أول معيار PoE (802.3af) من عام 2003 ويوفر ما يصل إلى 15.4 واط من طاقة التيار المستمر لكل جهاز. فقط 12.95 واط مضمون بسبب فقدان الكابل. يمكنك استخدام كبلات CAT3 أو CAT 5 ، ويستخدم 44-57 VDC و 350 مللي أمبير.


النوع 1 مفيد لهواتف VoIP ونقاط الوصول اللاسلكية ذات الراديو المزدوج وكاميرات IP بدون ميزات التحريك أو الإمالة أو التكبير (PTZ).


النوع 2

معيار PoE الثاني (802.3at) من عام 2009 ويسمى +PoE  أو PoE Plus. يمكن أن يوفر +PoE  ما يصل إلى 25.5 وات و 50-57 VDC و 600 مللي أمبير إلى الاجهزة ويتطلب CAT 5 أو أعلى. إنه متوافق مع الإصدارات السابقة من النوع 1.


النوع 2 مفيد للأجهزة التي تتطلب طاقة أكبر مما يمكن أن يوفره النوع 1. ومن الأمثلة على ذلك كاميرات IP المزودة بميزات PTZ ونقاط الوصول اللاسلكية التي تحتوي على أكثر من ثلاثة أجهزة راديو ، ولكن أيضًا شاشات LCD أو الأجهزة اللوحية.


النوع 3

يعتمد معيار PoE الثالث على تطبيق Cisco الخاص غير القياسي من عام 2014 والذي يسمى Universal Power Over Ethernet (UPOE).


أصبح تطبيق PoE لاحقًا معيار 802.3bt ، والذي تم التصديق عليه في عام 2018.


يُعرف النوع 3 أيضًا باسم ++PoE  أو 4PPoE أو 4 أزواج من PoE أو Ultra PoE أو High-Power PoE. يستخدم النوع 3 جميع أزواج الأسلاك الأربعة ويدعم ضعف طاقة النوع 2. حتى 60 واط ، وحتى 51 واط لكل جهاز.


النوع 3 مفيد للأجهزة النهائية أو أنظمة نقاط البيع (PoS) أو سويشات الشبكة.


النوع 4

يعتمد النوع 4 أيضًا على معيار 802.3bt والمعروف باسم +UPOE  أو PoE عالي الطاقة. يوفر طاقة قصوى تصل إلى 99 واط لكل منفذ ، حتى 71 واط لكل منفذ PD. يمكنك استخدام النوع 4 لأجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو حتى أجهزة التلفزيون.


ملاحظة: هناك أيضًا شيء يسمى Passive PoE. لا يعتمد هذا على أي معيار ، وهو في الأساس حاقن PoE يضيف الطاقة على الفور دون تفاوض. نظرًا لأن الطاقة قيد التشغيل دائمًا ، ومن الممكن اعطاء الطاقة للأجهزة التي لا تدعم PoE.


تجهيز الاأجهزة بالطاقة

الاوضاع

توجد ثلاثة أوضاع لتشغيل الأجهزة: A و B و 4 أزواج:

  • الوضع A: يوفر الطاقة لأزواج البيانات لشبكات 10BASE-T و 100BASE-TX. هناك خياران (MDI و MDI-X) يستخدمان أقطاب مختلفة. يتيح لنا ذلك استخدام PoE في كبلات patch وكابلات crossover و MDI-X التلقائي. تُستخدم هذه الطريقة غالبًا مع سيويشات Endspan PoE.
  • الوضع B: يوفر الطاقة للأزواج الاحتياطية. يمكننا القيام بذلك لأن شبكات 10BASE-T و 100BASE-TX تستخدم فقط أزواج بيانات. غالبًا ما تستخدم حاقنات PoE (midspan) هذا الوضع.
  • 4 أزواج: توفر الطاقة لجميع الأزواج الأربعة. مع 1000BASE-T أو أعلى ، نستخدم جميع الأزواج الأربعة للبيانات ، لذلك لا توجد أسلاك احتياطية للطاقة.

يقرر PSE وضع الطاقة الذي نستخدمه. يجب أن يستخدم PD ما لا يقل عن 5-10mA لمدة 60 مللي ثانية على الأقل. عندما لا يفي PD بهذا المطلب لمدة 400 مللي ثانية ، يعتقد PSE أن PD مفصول وسيعمل على إزالة الطاقة.


الطبقات

تصف معايير PoE "فئات" مختلفة تحدد مقدار القوة التي يجب أن يقدمها PSE إلى PD. هنا نظرة عامة:

ClassUsagePower from PSEPower at PD
0Default – Type 1 (802.3af)15.412.95
1Optional – Type 1 (802.3af)43.84
2Optional – Type 1 (802.3af)76.49
3Optional – Type 1 (802.3af)15.412.95
4Type 2 (802.3at)3025.5
5Type 3 (802.3bt)4540
6Type 3 (802.3bt)6051
7Type 4 (802.3bt)7562
8Type 4 (802.3bt)9971.3

يحدد 802.3af أربع فئات.

802.3at يضيف الفئة الخامسة.

يضيف 802.3bt خمس فئات أخرى.


التصنيف

يمكن استخدام الفئة 0 كفئة افتراضية عندما لا يشير PD إلى تصنيفها. إذا أردنا تشغيل جهاز ما ، فإننا نمر بخطوات متعددة.


نبدأ باكتشاف التوقيع. يستخدم PSE جهدًا منخفضًا للكشف عن توقيع مميز لـ PD متوافق ؛ نستخدم مقاومة 25 كيلو أوم لهذا الغرض. عندما يكتشف PSE التوقيع ، فإنه يعلم أنه يمكنه استخدام الفولتية العالية بأمان.


عندما يكتشف PSE PD ، نواصل عملية التصنيف. يرسل PSE نبضة جهد لمعرفة مقدار الطاقة التي يتطلبها PD ويصنف PD في أحد الفئات 0-8 (أو 0-3 للنوع 1) ، بناءً على مقدار التيار الذي يسحب PD أثناء النبض.


إذا كان نوع PSE من النوع 2 يصنف PD على أنه فئة 4 ، فإننا نحتاج إلى تصنيف ثانٍ. يسمح هذا لـ PD بمعرفة أن مستويات الطاقة 802.3at متوفرة ، ويمكّن PSE من التحقق من اتصال PD من النوع 2 (لأسباب تتعلق بالسلامة). قبل حدوث هذا التصنيف الثاني ، يقيد PSE و PD الطاقة إلى حدود 802.3af.


هناك خياران للتصنيف:

  • التصنيف المعتمد على العتاد.
  • تصنيف بروتوكول اكتشاف طبقة الارتباط (LLDP) المستند إلى البرامج.

يحدد معيار 802.3at أن PSE يجب أن يدعم أحد الخيارين بينما يجب أن يدعم PD كلا الخيارين.


عندما نستخدم التصنيف المعتمد على الأجهزة ، يرسل PSE نبضة جهد أخرى. عندما يجتاز PD هذا التصنيف ، يمكنه الحصول على طاقة كاملة من الفئة 4. تم إنشاء طريقة التصنيف المستندة إلى الأجهزة للحاقنات ذات النطاق المتوسط ​​لأنها لا تدعم LLDP.


بالنسبة للتصنيف المستند إلى البرامج ، نحتاج إلى دعم LLDP في PSE و PD. يصف معيار 802.3at تنسيقات Type-Length-Value (TLV) التي يجب استخدامها. يستخدم PSE و PD LLDP للتفاوض بشأن متطلبات الطاقة ديناميكيًا.


يعمل تصنيف 802.3bt من النوع 3 والنوع 4 مثل 802.3af و 802.3at. يمكننا استخدام التصنيف المستند إلى الأجهزة والبرامج. هناك خيار إضافي واحد ، على الرغم من ذلك ، يسمى فئة السيارات. مع الفئة التلقائية ، يقيس PSE طول الكابل والطاقة القصوى لـ PD لفترة قصيرة. خلال هذا الوقت ، يستهلك PD أقصى طاقة قد يحتاجها. يمكن لـ PSE بعد ذلك تعيين أقصى اخراج للطاقة بناءً على مقدار الطاقة المستخدمة أثناء القياس.


المزايا

PoE له العديد من المزايا. فيما يلي أربع مزايا مهمة:

  • توفير التكلفة: يوفر المال لأنه لا يتعين علينا تركيب سويشات طاقة منفصلة وكابلات كهربائية. كل شيء يعمل عبر كبلات Ethernet القياسية.
  • الموثوقية: يأتي PoE من مصدر طاقة مركزي (عادة ما يكون سويش الشبكة) بدلاً من سويشات الطاقة المنتشرة في جميع أنحاء المبنى. يمكننا توصيل UPS بسويش PoE الخاص بنا حتى تظل أجهزتنا قيد التشغيل حتى عندما تكون الطاقة الرئيسية معطلة.
  • السلامة: توصيل الطاقة ذكي ويحمي من المشاكل مثل الحمل الزائد أو القوة الضعيفة.
  • المرونة: يمكنك وضع الأجهزة الطرفية وإعادة وضعها مثل كاميرات IP بسهولة. ما عليك سوى كابل شبكة ، فلا داعي للقلق بشأن مأخذ كهربائي بعد الآن.

السلبيات

هل هناك أي عيوب في PoE؟ ، معظم المشاكل مرتبطة في الغالب بالطاقة والحرارة.

  • توليد الحرارة: تؤدي زيادة توصيل الطاقة إلى زيادة التدفق الحالي ، مما يؤدي إلى توليد الحرارة في كبلات الشبكة.
  • الحمل الحراري البيئي: يمكن أن يؤدي استخدام PoE عالي الطاقة إلى رفع متوسط ​​درجة الحرارة المحيطة وزيادة متطلبات HVAC.
  • السلامة: قد تؤدي درجات الحرارة الزائدة إلى ذوبان العزل وفشل الأجهزة.
  • تقدم الأجهزة بالعمر: بسبب درجات الحرارة المرتفعة ، يمكن أن تتقادم الأجهزة بشكل أسرع.
  • الاداء: ارتفاع درجة الحرارة من الفقد داخل الكبل وتقلل المسافة القصوى لكابلات الإيثرنت. بدون PoE ، يبلغ الحد الأقصى لطول كابل CAT 5 100 متر. بالاعتماد على الطاقة المستخدمة واستخدام الطاقة.

الاستنتاج

تعلمت أساسيات PoE وكيف يمكننا تشغيل أجهزتنا الشبكية من خلال كبلات الشبكة:

  • يسمى الجهاز الذي نقوم بتشغيله مثل كاميرا الايبي أو هاتف VoIP أو نقطة وصول لاسلكية هو جهاز يعمل بالطاقة (PD).
  • الجهاز الذي يوفر الطاقة يسمى PSE.
  • يوجد خياران لـ PSE:
    • Endspan: التبديل باستخدام PoE المتكامل.
    • Midspan: حاقن PoE
  • هناك أربعة أنواع من PoE وثلاثة معايير:
    • النوع 1 (802.3af) - حتى 15.4 واط من PSE
    • النوع 2 (802.3at) - حتى 30 واط من PSE
    • النوع 3 (802.3bt) - حتى 60 واط من PSE
    • النوع 4 (802.3bt) - حتى 99 واط من PSE
  • هناك ثلاث طرق لتشغيل PDs:
    • الوضع أ: توفير الطاقة لأزواج أسلاك البيانات لشبكات 10BASE-T و 100BASE-TX.
    • الوضع B: توفير الطاقة لأزواج الأسلاك الاحتياطية لشبكات 10BASE-T و 100BASE-TX.
    • 4 أزواج: توفر الطاقة لجميع أزواج الأسلاك الأربعة.
  • تحدد الفئات المختلفة مقدار القوة التي يقدمها PSE لـ PD.
  • هناك تصنيف قائم على الأجهزة وتصنيف قائم على البرامج (LLDP).
  • PoE له العديد من المزايا. يمكن أن يوفر مصدر الطاقة المركزي التكاليف ويكون أكثر موثوقية من سويشات الطاقة الموزعة.
  • ترتبط عيوب PoE بزيادة الحرارة في الكابلات والمعدات والبيئة.

أتمنى أن تكون قد استمتعت بهذا الدرس. إذا كان لديك أي أسئلة، رجاء أترك لنا تعليق في الاسفل.

reaction:

تعليقات