PoE (Power over Ethernet) là một phương pháp cung cấp nguồn DC qua một hệ thống cáp xoắn đôi được sử dụng để truyền dữ liệu mạng LAN. Công nghệ PoE cho phép một cáp mạng PoE duy nhất cung cấp nguồn điện và giao tiếp cần thiết cho nhiều thiết bị khác nhau. Để thực hiện một đường truyền mạng hiệu quả và đáng tin cậy, việc lựa chọn cáp PoE thích hợp có ý nghĩa rất lớn. Bài viết này sẽ hướng dẫn một lựa chọn cáp Ethernet trong triển khai PoE.
Các ứng dụng và tiêu chuẩn cấp nguồn qua Ethernet
Các tiêu chuẩn của IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) cho cấp nguồn qua Ethernet là 802.3af, 802.3at và 802.3bt, các tính năng chi tiết được trình bày như sau:– IEEE 802.3af – 2003 (Loại 1 PoE): Tiêu chuẩn PoE đầu tiên. Nó cung cấp công suất lên đến 15.4W ở dải điện áp từ 44.0 – 57.0V. Trong thiết kế PoE, nguồn điện được phân phối qua hai trong số 4 cáp xoắn của của cáp Cat3 hoặc tốt hơn.
– IEEE 802.3at – 2009 (Loại 2 PoE +): Phiên bản nâng cấp của tiêu chuẩn PoE trước đó. Công suất cung cấp lên đến 30W ở dải điện áp từ 50 – 57V. Nó truyền điện qua hai trong số 4 cặp cáp của cáp Cat5 hoặc tốt hơn. Tương thích ngược với PoE.
– IEEE 802.3at – 2018 (Loại 3 và Loại 4 PoE++): Phiên bản mới nhất với 2 nhánh. PoE++ cho phép PSE phân phối công suất tối đa đạt 60W đối với loại 3 và 100W đối với loại 4. Cả 2 loại cáp được hỗ trợ đều là cáp Cat5 trở lên.
Công nghệ PoE với tốc độ phát triển bùng nổ đã được áp dụng rộng rãi trong thiết bị và ứng dụng khác nhau – Camera giám sát IP PoE, điện thoại qua IP (VoIP) hỗ trợ PoE. Điểm truy cập không dây (WAP), chiếu sáng dựa trên IP PoE. Điểm bán hàng (PoS)… Tuy nhiên, nếu không có sự lựa chọn phù hợp về thiết kế cáp và mạng, PoE không thể đạt được hiệu quả sử dụng tối đa hoặc thậm chí một số vấn đề kết nối phát sinh. Các phần tiêu chuẩn cáp vận hành để mở rộng tiềm năng kết nối của PoE, giải quyết các vấn đề về an toàn và hiệu suất. Do đó, việc chọn cáp nguồn qua Ethernet phù hợp là việc rất quan trọng.
Do công suất cấp nguồn cao nên lưu ý khi chọn cáp nguồn qua Ethernet. Chọn đúng cáp là chìa khóa cho chất lượng và độ tin cậy của mạng. Những lưu ý đó là gì? Một số yếu tố cần được xem xét khi lựa chọn loại cáp mạng sử dụng cho các ứng dụng PoE.
Kích thước dây dẫn
Điện trở dây dẫn (DCR) trong các ứng dụng PoE dẫn đến sinh nhiệt trong cáp. Thông thường, Cat6 và Cat7 có kích thước dây dẫn lớn hơn so với Cat5e. Cáp có kích thước dây lớn hơn có thể làm giảm nhiều điện trở dây dẫn hơn. Nói chung, nhiệt tạo ra trong cáp sẽ giảm với cùng tỷ lệ giảm điện trở của dây dẫn. Cáp Cat6 có khoảng 80% DCR của Cat5e, do đó chỉ có khoảng 80% sự sinh nhiệt. Kích thước ruột dẫn của cáp càng lớn càng tốt.Cấu trúc cáp
Cấu tạo của cáp cũng là một yếu tố gây ra sự tăng nhiệt độ của cáp. Cáp đồng có thể được chia thành UTP (cáp xoắn đôi không vỏ bọc) và STP (cáp xoắn đôi có vỏ bọc) – hai loại dựa trên cấu trúc của cáp. Thông thường, cáp có chắn kim loại hoặc giấy bạc cho thấy khả năng tản nhiệt tốt hơn cáp UTP. Tản nhiệt cao hơn cáp sẽ mát hơn. Khi sử dụng cáp Cat6 F/ UTP, có thể tản nhiệt hơn 40% so với Cat6 UTP. Nếu được phép, chọn cáp Cat7 S/ FTP có lá chắn bọc xung quanh mỗi cặp để tản nhiệt nhiều hơn so với Cat 6 và Cat 6 F/ UTP.Nhiệt độ cáp
Hai yếu tố trước đó sẽ ảnh hưởng đến nhiệt độ cáp ở một mức độ nào đó. Cáp có xếp hàng nhiệt độ cao cho phép tiêu tán lượng năng cao hơn. Xếp hạng nhiệt độ điển hình cho cáp là 600C; 750C và 900C. Nếu nhiệt độ của cáp tăng lên, hiệu suất điện sẽ bị suy giảm. Và nó không tốt cho hiệu suất vật lý và tuổi thọ của cáp. Nói một cách thông thường, cáp có vỏ bọc ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ hơn so với cáp UTP.Vật liệu cáp
Khi chọn cáp mạng PoE, hãy đảm bảo rằng bạn đang so sánh và lựa chọn tương thích. Đồng bọc nhôm đi với cáp đồng nguyên chất, trước đây sử dụng nhôm thay vì dây dây đồng. Một số người có thể chọn cáp nhôm bọc đồng (cáp CCA) do ngân sách eo hẹp, điều này có thể dẫn đến các vấn đề mạng do sử dụng vật liệu kém hơn để truyền tín hiệu. Cáp CCA có điện trở cao hơn so với cáp đồng. Nếu điện trở không được bù đắp, nguồn điện sẽ bị suy giảm lớn khi truyền đường dài. Độ dài lớn hơn sẽ vượt quá yêu cầu DCR, hạn chế điện áp có sẵn cho thiết bị. Điện trở cao hơn khiến nhiệt bức xạ tích tụ nhanh hơn và điều này có thể làm hư hại thiết bị. Cáp mạng 100% bằng đồng là sự lựa chọn an toàn và đáng tin cậy cho các ứng dụng PoE.Sự tiêu thụ năng lượng
Không thể bỏ qua lượng điện mà thiết bị PoE yêu cầu để hoạt động khi chọn cáp PoE. Yêu cầu về nguồn điện sẽ quy định tiêu chuẩn IEEE nào phải tuân theo và loại cáp tối thiểu nào được sử dụng. Mặc dù mỗi tiêu chuẩn quy định một loại cáp tối thiểu, các yếu tố khác cũng được xem xét, gồm giảm áp và tản nhiệt. Sự sụt giảm điện áp xác định lượng điện được cung cấp đến thiết bị nhận. Năng lượng bị tiêu hao theo chiều dài của cáp và chuyển thành nhiệt (hiện tượng tản nhiệt). Sự tích tụ nhiệt quá mức có thể làm tăng độ suy hao và cáp giảm tuổi thọ.Yêu cầu truyền dữ liệu
Một số yếu tố khác cần xem xét là yêu cầu truyền dữ liệu của các thiết bị đang được sử dụng. Các thiết bị như Camera IP có thể yêu cầu PoE cao cấp hơn để truyền tín hiệu video cũng như nguồn điện cần thiết.Cấu hình cài đặt
Yếu tố cuối cùng là cấu hình lắp đặt cáp, yếu tố này cũng có ảnh hưởng lớn đến khả năng tản nhiệt. Nhiệt sẽ được giữ trong cáp khi khả năng chịu nhiệt cao và nhiệt độ ruột dẫn cao xảy ra với các bó cáp lớn hoặc các yếu tố lắp đặt khác. Kích thước bó cáp càng lớn thì nhiệt độ càng cao, bất kể loại cáp nào và cấu trúc kết nối như thế nào.Dưới đây là một lời khuyên khi cài đặt cáp PoE:
- Chuẩn bị kỹ lưỡng trước khi triển khai để giảm các chi phí sửa chữa sau này
- Kiểm tra các thiết bị mạng để xác minh rằng chúng tuân thủ PoE
- Sử dụng các phương tiện khác nhau trong toàn bộ thiết kế hệ thống cáp
- Không chạy cáp gần các thiết bị tạo ra tĩnh điện
- Chuẩn bị cho các bản nâng cấp trong tương lai
- Dự trù ngân sách cho toàn bộ việc lắp đặt hệ thống cáp và tìm một giải pháp hiệu quả về chi phí, phù hợp với ngân sách.
