Nguồn PoE cho Wifi AP, Camera IP, Điện thoại VoIP

Nguồn PoE đã được sử dụng rộng rãi như một tiêu chuẩn cho các thiết bị Wifi AP, Camera IP, điện thoại VoIP. PoE là công nghệ cho phép nguồn điện DC và dữ liệu được truyền đồng thời trên cùng một sợi cáp Ethernet. Tiêu chuẩn này được chuẩn hóa lần đầu tiên vào năm 2003 với IEEE802.3af (15W) và đã được cập nhật thêm 2 lần nữa kể từ với tiêu chuẩn gần đây nhất IEEE802.3at (30W), IEEE802.3bt (60~90W), được phê chuẩn vào tháng 9 năm 2018. Với mục đích của bài đăng này, trọng tâm sẽ thảo luận về PoE vì nó liên quan đến Điểm truy cập (AP).

Yêu cầu về dây cáp cho nguồn PoE

Phương pháp vận chuyển nguồn DC trên cáp

Công suất được gửi đến thiết bị nhận bằng một trong ba phương pháp: Alternative.A (Alt.A), Alternative.B (Alt.B) hoặc 4PairPoE (4PPoE).

  • Alt.A vận chuyển nguồn trên các dây cùng với truyền dữ liệu.
  • Alt.B truyền công suất điện trên các cặp dây không được sử dụng trong quá trình truyền dữ liệu trên cáp ethernet.
  • 4PPoE cung cấp năng lượng điện bằng cách sử dụng tất cả 4 cặp dây; phương pháp này cho phép thiết bị cuối sử dụng điện năng cao hơn.

Tiêu chuẩn PoE

Tiêu chuẩn ban đầu, Loại 1 (Type 1) (IEEE 802.3af-2003), ban đầu cho phép các thiết bị phát ra công suất DC tối đa theo lý thuyết là 15,4W. Tuy nhiên, một số nguồn điện bị mất trong cáp khi nó đạt đến chiều dài tối đa 100m. Cũng cần lưu ý rằng tiêu chuẩn này có thể được sử dụng với cáp Cat3 (tối đa mạng 10BASE-T) và cáp Cat5 (tối đa mạng 100BASE-T); phương pháp Alt.A và Alt.B tương thích với tiêu chuẩn này.

Tiêu chuẩn tiếp theo là loại 2 (Type 2) (IEEE 802.3at-2009), cho phép tối đa lý thuyết nguồn DC 30W có thể được gửi đến thiết bị đầu cuối; giới hạn về độ dài cáp được đề cập trước đó vẫn được áp dụng, tuy nhiên, công suất tăng lên khiến nhiệt tỏa ra nhiều hơn (thêm lên đến 5°C) do vậy sẽ là 1 vấn đề khi hoạt động trong trong thời gian dài. Tiêu chuẩn này tương thích ngược với các thiết bị Loại 1 và phải sử dụng cáp Cat5 trở lên, vì điều này đã hỗ trợ thêm cho mạng 1000BASE- T; Alt.A và Alt.B cũng tương thích với tiêu chuẩn này.

Tiêu chuẩn tiếp theo là loại 3 (Type 3) (IEEE 802.3bt-2016) đã giới thiệu phương pháp sử dụng 4 cặp dây 4PPoE và hỗ trợ công suất tối đa lý thuyết nguồn DC 60W và sự gia tăng nhiệt được phân tán bởi cáp (thêm lên đến 10⁰C). Các phương pháp Alt.A và Alt.B vẫn được hỗ trợ trong tiêu chuẩn này.

Tiêu chuẩn tiếp theo là Loại 4 (Type 4) (IEEE 802.3bt-2018) gần đây nhất được triển khai tại thời điểm hiện tại và sử dụng riêng phương pháp 4 cặp dây 4PPoE vì công suất tối đa có thể được phân phối về mặt lý thuyết nguồn DC 100W cho thiết bị đầu cuối. Loại 4 (Type 4) vẫn chưa được triển khai rộng rãi vì loại này cho phép hỗ trợ 2,5GBASE-T, 5GBASE-T và 10GBASE-T. Để sử dụng được hết tiềm năng của loại này, cần phải có cáp Cat8 hoặc cao hơn. Trong khi nhiệt vẫn giữ nguyên ở 10⁰C.

Tiêu chuẩn PoE và loại cáp phù hợp

Tính toán công suất PoE và phụ tải

Khi thiết lập mạng PoE, cần tính toán ngân sách điện năng tối đa để hỗ trợ nhiều thiết bị nhất. Nếu bạn không làm điều này có thể làm cho thiết bị cấp nguồn (Switch PoE, PoE Injector) cung cấp điện ít năng lượng hơn cho các Wifi AP, Camera IP, Điện thoại VoIP được kết nối.

Để xác định tổng công suất PoE cho mạng của bạn, trước tiên bạn phải xác định công suất tối đa của một thiết bị nguồn (Switch PoE, PoE Injector). Việc xác định điều này đôi khi có thể khó khăn với một số Switch PoE hỗ trợ thêm nguồn điện dự phòng, điều này làm tăng dung lượng PoE. Khi đầu ra PoE tối đa cho nguồn PoE được xác định thông qua tài liệu (Datasheet, catalog hoặc bằng thiết bị đo PoE), thì có thể tìm ra công suất PoE cho từng thiết bị nhận nguồn và tổng công suất cần cho số lượng thiết bị trên toàn hệ thống.

Ví dụ: Bộ chuyển mạch Ethernet PoE Switch 16 cổng S2600P-16G-2TS hỗ trợ PoE 300W có thể được xuất ra các thiết bị đầu cuối. S2600P-16G-2TS hỗ trợ lên đến loạt thiết bị Loại 2 (Type 2) 802.3af /at hoặc thiết bị đầu cuối yêu cầu công suất lên đến 30W để hoạt động. Để xác định công suất điện năng tối đa, chỉ cần chia 300W cho 30W, như vậy có thể có tối đa 10 thiết bị PoE type 2 có thể hoạt động tốt. Trong trường hợp thiết bị đầu cuối PoE chỉ cần công suất type 1 (802.3af) 15W, switch này giờ đây có thể cung cấp nguồn công suất thoải mái cho 20 thiết bị khác. Do vậy Switch này cũng có thể dùng hỗn hợp cho cả 2 loại thiết bị đầu cuối PoE 802.3af (15W) và 802.3at (30W) cho phép sử dụng tất cả 16 cổng.

Các vấn đề có thể xảy ra khi dùng nguồn PoE

PoE có thể có khả năng kém ổn định cho mạng nếu các thiết bị đầu cuối trên mạng không thể nhận được toàn bộ năng lượng và đạt được tốc độ truyền dữ liệu tối đa theo thiết kế. Điều này có thể là một vấn đề nếu cáp chạy gần đến chiều dài tối đa (100M), vì nhiệt độ bắt đầu tích tụ và làm suy giảm lượng điện truyền qua cáp. Nhiệt ở khu vực xung quanh cáp cũng là một yếu tố khác ảnh hưởng đến lượng điện năng được truyền qua cáp. Một cân nhắc cuối cùng là loại cáp ethernet đang sử dụng; cáp được bảo vệ không đúng cách và cáp tiêu chuẩn cũ hơn không thể cung cấp công suất cao được sử dụng bởi các thiết bị như điểm truy cập.

Các phương án dùng thiết bị cấp nguồn trên mạng PoE cho Wifi AP, Camera IP, điện thoại VoIP

Nguồn PoE lắp đặt cho các thiết bị nhận nguồn đơn lẻ.

Thông thường, với mỗi thiết bị đơn lẻ như cac điểm lắp đặt Wifi AP, Camera IP, thì các Adapter cấp nguồn như PoE Injector như Hasivo PSE4805-AT (IEEE 802.3af /at), PSE4805G-48V (PoE thụ động) giá rẻ sẽ là giải pháp tối ưu về giá thành và hiệu quả sử dụng. Khi cần thiết bị có thương hiệu và chất lượng cao hơn, các thiết bị PLANET PoE-163, PoE 172 sẽ là giải pháp tối ưu cho các dự án.

Nguồn PoE cho số lượng lớn Wifi AP, Camera IP, điện thoại VoIP

Switch có nhiều cổng là giải pháp có thể dễ dàng xây dựng mạng PoE cấp nguồn cho các hệ thống điện thoại IP, hệ thống camera IP và Wifi AP không dây cho doanh nghiệp. PoE Switch cung cấp đầy đủ các cổng kết nối mạng 10/100Mbps hoặc Gigabit Ethernet theo chuẩn 802.3af / at với lợi thế hiệu suất cao và hiệu quả về chi phí cho số lượng lớn các thiết bị đầu cuối nhận nguồn.

Giải pháp nguồn PoE cho khoảng cách xa

Giới hạn của nguồn PoE là ở khoảng cách tối đa 100m trong các điều kiện lý tưởng, và trong thực tế bạn có thể có nhiều trường hợp cần triển khai các thiết bị Wifi AP, Camera IP, điện thoại VoIP ở xa > 100m nơi đặt các thiết bị cấp nguồn PoE Injector, PoE Switch.

Trong trường hợp này, bạn cần tới thiết bị PoE Extender như PSE102GAF, S600P-4G-1G-EX-90W, POE-E201, POE-E202 để có thể dẫn nguồn PoE và dữ liệu thêm mỗi khoảng cách 100m nữa, đảm bảo chất lượng nguồn điện và dữ liệu cho các khoảng cách xa. Bộ mở rộng khoảng cách PoE sử dụng chính nguồn đầu vào để hoạt động, do đó không cần thêm nguồn bên ngoài từ các ổ cắm điện, dễ dàng triển khai tại các vị trí khó tiếp cận ổ cắm nguồn.

Mở rộng khoảng cách cấp nguồn và dữ liệu với PoE Extender