بررسی جامع سوئیچ سیسکو POE

در حالی که PoE (Power over Ethernet) ابتدا در محیط های سازمانی به کار گرفته می شد، امروزه در صنعت نیز محبوبیت پیدا کرده است. در صنعت، تجهیزات اغلب به توان بالاتری نیاز دارند و کنترل بهتری را می طلبند، در عین حال مسائل پایداری نیز از اهمیت بالایی برخوردارند. برای بهره‌مندی کامل از سوئیچ سیسکو POE و تسهیل استقرار آن در مقیاس بزرگ، سازمان‌ها باید استقرار آن را به درستی برنامه‌ریزی کنند و منابع تغذیه مناسب، کابل‌کشی صحیح و طراحی شبکه را در نظر بگیرند. همچنین، باید قادر به نظارت، مدیریت و عیب‌یابی سریع باشند تا از عملیات بدون وقفه اطمینان حاصل کنند.

در این مقاله اصول و ویژگی های اولیه سوئی سیسکو POE را توضیح می‌دهیم و به بررسی این که چگونه بخش صنعت می‌تواند از فناوری PoE بهره‌مند شود میپردازیم ، و قابلیت‌های PoE را که سوئیچ‌های صنعتی سیسکو ارائه می‌دهند و ابزارهای موجود برای طراحی، نظارت و استقرار مناسب را شرح می‌دهیم .

سوئیچ سیسکو POE چیست؟

سوئیچ سیسکو POE که از انواع  سوئیچ سیسکو می باشد با تزریق جریان مستقیم (DC) ولتاژ پایین به کابل اترنت، در کنار سیگنال‌های داده، کار می‌کند. سپس این توان در انتهای گیرنده توسط دستگاه‌های سازگار با سوئیچ  سیسکو POE استخراج می‌شود که می‌توانند از توان تامین شده از طریق کابل اترنت برای کار بدون نیاز به منبع تغذیه جداگانه استفاده کنند. در اصطلاحات سوئیچ  سیسکو POE ، تجهیزات منبع تغذیه (PSE) برای اشاره به موجودیتی که توان را به کابل اترنت تزریق می‌کند، و دستگاه تغذیه شده (PD) به دستگاهی که توان را مصرف می‌کند، استفاده می‌شود. به طور معمول، PSE یک سوئیچ اترنت است، اما می‌تواند تزریق‌کننده‌های توان ویژه نیز باشد که از سوئیچ متمایز هستند. در این سند، فرض می‌کنیم که PSE یک سوئیچ اترنت است.

یک کابل اترنت شامل چندین رسانای مسی است. این رساناها برای کاهش تداخل از منابع خارجی به هم تابیده می‌شوند. رایج‌ترین نوع کابل اترنت که به عنوان کابل جفت تابیده شناخته می‌شود، از چهار جفت سیم مسی تابیده تشکیل شده است. استاندارد اولیه PoE، IEEE 802.3af، از دو جفت از چهار جفت برای تحویل توان استفاده می‌کند، در حالی که انتقال داده‌ها از طریق دو جفت باقیمانده انجام می‌شود. استانداردهای بعدی از هر چهار جفت تابیده شده در یک کابل اترنت برای انتقال توان استفاده می‌کنند و می‌توانند سطوح توان قابل توجهی بالاتری را در مقایسه با استانداردهای PoE قبلی ارائه دهند.

مزایا و پایداری سوئیچ های سیسکو POE

مزایای PoE شامل نصب و استقرار ساده‌تر است، زیرا نیاز به پریزهای برق اضافی در نزدیکی دستگاه‌ها را از بین می‌برد. همچنین امکان مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری آسان‌تر در طراحی زیرساخت شبکه را فراهم می‌کند، زیرا دستگاه‌ها را می‌توان به راحتی اضافه یا جابجا کرد بدون اینکه نیازی به نگرانی در مورد پریزهای برق باشد. علاوه بر این، PoE مدیریت متمرکز توان را فراهم می‌کند و می‌تواند با ارائه گزینه‌های توان پشتیبان برای منبع، قابلیت اطمینان و تداوم تحویل توان را افزایش دهد.

سوئیچ  سیسکو POE می‌تواند هزینه‌ها را کاهش دهد و پایداری را از چندین طریق افزایش دهد.

• PoE نیاز به اجرای کابل‌کشی مسی اضافی و مجراهای فولادی به هر دستگاه را از بین می‌برد.
• PoE تحویل داده شده از طریق تجهیزات شبکه امکان نظارت و کنترل آسان مصرف انرژی را فراهم می‌کند. هنگامی که دستگاه‌های غیر ضروری در حال استفاده نیستند، می‌توان برق را خاموش یا کاهش داد.
• تلفات تبدیل AC-DC که می‌تواند تا 20٪ افزایش یابد، می‌تواند با استفاده از PoE برای تغذیه دستگاه‌هایی که به طور بومی روی DC کار می‌کنند، اجتناب شود.
• PoE تحویل داده شده از طریق تجهیزات شبکه مقاوم، به کاهش هزینه‌های کلی خنک‌کننده کمک می‌کند.

ایمنی سوئیچ های  سیسکو POE

PoE همچنین می‌تواند به ایمن‌تر شدن عملیات صنعتی کمک کند. این شامل:

• PoE با ولتاژ پایین‌تر، معمولاً 48 ولت، کار می‌کند که برای کار با افراد ایمن در نظر گرفته می‌شود، در حالی که کابل‌های برق سنتی می‌توانند ولتاژهای بالاتری را حمل کنند و در صورت عدم کاربری صحیح، خطر برق گرفتگی یا خطرات الکتریکی را افزایش دهند.
• PoE خطر اتصال کوتاه، سیم‌های لخت یا تماس تصادفی با سیم‌های ولتاژ بالا را که می‌تواند هنگام اجرای کابل‌های برق جداگانه رخ دهد، کاهش می‌دهد.
• دستگاه‌های PoE برای ارائه محافظت از اضافه بار طراحی شده‌اند که از مصرف بیش از حد برق و آسیب احتمالی به دستگاه‌ها یا کابل‌ها محافظت می‌کند.
• سوئیچ‌ها و دستگاه‌های PoE دارای محافظ داخلی هستند که میزان مصرف برق را کنترل می‌کنند و در صورت تشخیص اضافه بار می‌توانند خاموش یا تحویل برق را محدود کنند و از تجهیزات متصل محافظت کنند و خطر گرم شدن بیش از حد یا آتش‌سوزی را کاهش دهند.
• فناوری سوئیچ  سیسکو POE  به استانداردها و رویه‌های ایمنی پایبند است و تضمین می‌کند که دستگاه‌ها، کابل‌ها و PSE دارای قابلیت PoE الزامات ایمنی خاصی را برآورده می‌کنند. انطباق با این استانداردها به ایمن و قابل اعتماد بودن نصب‌های PoE کمک می‌کند.

استانداردهای PoE

IEEE از زمان تصویب اولین استاندارد، IEEE 802.3af، در ژوئن 2003، چندین استاندارد PoE را تعریف کرده است. جدول 1 استانداردهای فعلی IEEE و حداکثر توان نامی آنها را نشان می‌دهد. توجه داشته باشید که برای 30 وات یا بالاتر، یک کابل اترنت 4 زوج مورد نیاز است، زیرا همه جفت‌ها برای تحویل توان لازم هستند. قبل از لازم‌الاجرا شدن استانداردهای IEEE، سیسکو استانداردهای PoE خود را توسعه داد. با این حال، ما در این سند به آنها نمی‌پردازیم، زیرا سبد محصولات فعلی سوئیچ‌های سیسکو از استانداردهای IEEE پشتیبانی می‌کنند.

IEEE از زمان تصویب اولین استاندارد، IEEE 802.3af، در ژوئن 2003، چندین استاندارد PoE را تعریف کرده است. جدول 1 استانداردهای فعلی IEEE و حداکثر توان نامی آنها را نشان می‌دهد. توجه داشته باشید که برای 30 وات یا بالاتر، یک کابل اترنت 4 زوج مورد نیاز است، زیرا همه جفت‌ها برای تحویل توان لازم هستند. قبل از لازم‌الاجرا شدن استانداردهای IEEE، سیسکو استانداردهای PoE خود را توسعه داد. با این حال، ما در این سند به آنها نمی‌پردازیم، زیرا سبد محصولات فعلی سوئیچ‌های سیسکو از استانداردهای IEEE پشتیبانی می‌کنند.

در دسترس بودن توان در دستگاه‌های تغذیه شده

در حالی که استانداردها توان نامی تحویل‌شده از PSE را مشخص می‌کنند، توان واقعی موجود در PD ممکن است به دلیل تلفات در انتقال کمتر باشد. به طور معمول، در محیط‌های سازمانی این تلفات بین 10٪ تا 15٪ است، برای مثال، توان خالص موجود ممکن است تنها 51 وات در دستگاه باشد در حالی که به منبعی که قادر به ارائه 60 وات است متصل است. همانطور که در زیر بحث می‌شود، این تلفات ممکن است در محیط‌های صنعتی افزایش یابد. ملاحظات در دسترس بودن توان باید بخشی از طراحی شبکه صنعتی باشد

سبد محصولات اترنت صنعتی سیسکو

برای بیش از 20 سال، سیسکو یک سبد محصولات جامع از سوئیچ‌ها، روترها و دستگاه‌های بی‌سیم صنعتی ارائه کرده است. این دستگاه‌ها که به طور خاص برای استفاده صنعتی ساخته شده‌اند، ارتباطات یکپارچه را برای هر بخش صنعتی فراهم می‌کنند. سوئیچ‌های صنعتی سیسکو برای به حداقل رساندن خرابی مقاوم هستند، از پروتکل‌های ارتباطی بین سیستم‌های کنترل و ماشین‌آلات با حداقل تأخیر پشتیبانی می‌کنند و عملیات را با قابلیت مشاهده، رمزگذاری داده‌ها و تقسیم‌بندی شبکه محافظت می‌کنند. خواننده برای مشخصات دقیق سوئیچ به برگه اطلاعات هر سوئیچ هدایت می‌شود.

چندین سوئیچ اترنت صنعتی سیسکو برای ارائه سوئیچ  سیسکو POE به دستگاه‌های متصل طراحی شده‌اند. تنوع در استاندارد پشتیبانی شده، تعداد پورت‌های موجود برای PoE و کل بودجه توان موجود وجود دارد.

منابع تغذیه

PSU های ریل DIN، توان سوئیچ‌های ریل DIN را برای عملکردهای سوئیچینگ و همچنین PoE فراهم می‌کنند. شما باید از منبع تغذیه‌ای استفاده کنید که برای توان سوئیچ  سیسکو POE مورد نیاز شما از سوئیچ مناسب باشد. جدول 5 PSUهای ریل DIN موجود، PSUهای دارای رتبه IP67 و PSUهای قابل نصب در رک و پشتیبانی آنها از PoE را فهرست می‌کند.

انتخاب منبع تغذیه مناسب برای دستگاه‌های تغذیه شده شما

انتخاب واحد منبع تغذیه شما، بودجه توان سوئیچ  سیسکو POE را برای دستگاه‌های تغذیه شده تعیین می‌کند. مطمئن شوید که برای PDهای فعلی و برنامه‌ریزی شده خود بودجه در نظر گرفته‌اید. کل توان مورد نیاز خود را با اضافه کردن حداکثر توان مورد نیاز برای هر PD با توان مورد نیاز برای عملکرد خود PSE محاسبه کنید.

برای مثال، فرض کنیم PSE ما سیسکو IE-3300-8T2X با ماژول توسعه IEM-3300-8P است. در این مورد، توان مورد نیاز سوئیچ و ماژول توسعه، همانطور که در برگه اطلاعات سری Catalyst IE3300 Rugged مستند شده است، 28+14=42W است. حال فرض کنید که می‌خواهیم 4 PD را که هر کدام 30 وات می‌کشند و 2 PD را که هر کدام 7 وات می‌کشند، متصل کنیم. سپس کل بودجه توان مورد نیاز 430+27=134W خواهد بود. بنابراین، حداقل میزان برداشت از منبع تغذیه 42+134=176W خواهد بود. در این مثال، ما حداقل به مدل PSU PWR-IE240W-PCAC-L نیاز داریم. همچنین می‌توانید از ماشین‌حساب توان سیسکو، ابزاری که به شما کمک می‌کند.توان مورد نیاز برای یک پیکربندی خاص Power over Ethernet (PoE) را محاسبه کنید. همچنین برای اطلاع در مورد، دیگر تجهیزات سیسکو بر روی لینک کنید.

کابل کشی و طراحی شبکه 

کابل‌های اترنت مورد استفاده برای PoE باید از استانداردهای لازم پیروی کنند و قادر به تحمل توان مورد نیاز باشند. در محیط‌های صنعتی، کابل‌ها ممکن است در معرض دماهای شدید، رطوبت، مواد شیمیایی و سایر شرایط سخت قرار گیرند. بنابراین، استفاده از کابل‌های مقاوم در برابر عوامل محیطی که می‌توانند این چالش‌ها را تحمل کنند، ضروری است.

هنگام طراحی یک شبکه صنعتی با PoE، باید چندین فاکتور را در نظر گرفت. این شامل:

• تعیین تعداد و انواع دستگاه‌های PoE: این به شما کمک می‌کند تا کل بودجه توان مورد نیاز و تعداد پورت‌های PoE مورد نیاز روی سوئیچ‌های خود را تعیین کنید.
• انتخاب سوئیچ‌های مناسب: سوئیچ‌های شما باید از استانداردهای PoE مورد نیاز پشتیبانی کنند، دارای تعداد پورت‌های PoE کافی باشند و بودجه توان کافی برای پشتیبانی از همه دستگاه‌های متصل را داشته باشند.
• طراحی توپولوژی شبکه: این شامل تصمیم‌گیری در مورد چگونگی اتصال سوئیچ‌ها و دستگاه‌های PoE به یکدیگر است. باید عواملی مانند فاصله بین دستگاه‌ها، نیاز به افزونگی و الزامات امنیتی را در نظر بگیرید.
• در نظر گرفتن تلفات توان: همانطور که قبلاً ذکر شد، تلفات توان در کابل‌های اترنت می‌تواند بر توان واقعی موجود در دستگاه‌های PoE تأثیر بگذارد. این تلفات ممکن است در محیط‌های صنعتی به دلیل دماهای شدید، طول کابل‌های طولانی‌تر یا سایر عوامل محیطی افزایش یابد. بنابراین، مهم است که این تلفات را در طراحی شبکه خود در نظر بگیرید و اطمینان حاصل کنید که دستگاه‌های PoE شما توان کافی برای کارکرد صحیح دریافت می‌کنند.

نظارت و مدیریت

هنگام استقرار PoE در مقیاس بزرگ، نظارت و مدیریت شبکه PoE شما برای اطمینان از عملکرد بهینه و عیب‌یابی سریع هرگونه مشکل ضروری است. این شامل:

• نظارت بر مصرف توان: این به شما کمک می‌کند تا دستگاه‌هایی را که بیش از حد توان مصرف می‌کنند یا ممکن است دچار نقص شوند، شناسایی کنید.
• مدیریت بودجه توان: این شامل تخصیص توان به دستگاه‌های مختلف بر اساس اولویت آنها و اطمینان از اینکه سوئیچ‌های شما از بودجه توان خود فراتر نمی‌روند، می‌شود.
• عیب‌یابی مشکلات PoE: این شامل شناسایی و رفع هر گونه مشکل مربوط به PoE، مانند دستگاه‌هایی که توان دریافت نمی‌کنند یا مشکل در کابل‌کشی است.

سیسکو ابزارهای مختلفی را برای کمک به نظارت و مدیریت شبکه‌های PoE ارائه می‌دهد. این شامل:

• سیسکو DNA Center: یک پلتفرم مدیریت شبکه متمرکز که قابلیت مشاهده و کنترل کاملی بر شبکه شما، از جمله دستگاه‌های PoE، فراهم می‌کند.
• سیسکو Industrial Network Director: یک ابزار مدیریت شبکه که به طور خاص برای محیط‌های صنعتی طراحی شده است و امکان پیکربندی، نظارت و عیب‌یابی آسان سوئیچ‌های صنعتی سیسکو، از جمله آنهایی که از PoE پشتیبانی می‌کنند، را فراهم می‌کند.

جمع بندی

به طور کلی، سوئیچ  سیسکو POE به دلیل سادگی، انعطاف‌پذیری، صرفه‌جویی در هزینه، قابلیت‌های مدیریت از راه دور، قابلیت اطمینان و ویژگی‌های ایمنی در محیط‌های صنعتی مفید است. اما استقرار آن در مقیاس نیازمند برنامه‌ریزی مناسب، انتخاب تجهیزات مناسب و رعایت استانداردهای صنعتی است. با در نظر گرفتن این عوامل و استفاده از ابزارها و قابلیت‌های مناسب، سازمان‌ها می‌توانند با موفقیت PoE را در محیط‌های صنعتی خود مستقر کنند و از مزایای متعدد آن بهره‌مند شوند.