GIẢI PHÁP POE TRÊN CÁP ĐỒNG ĐÔI XOẮN

PoE là gi ải pháp phổ biến và tốt nhất đểgiảm chi phí và t hờigian lắp đặt bằng cách cho phép cấp nguồn vàdữ liệu đồng thời trêncùng một sợi cáp đồng đôi xoắn.

Hệ thống mạng Ethernet ngàycàng phát triển, các thiết bịsử dụng mạng cũng ngàycàng tăng. Những thiết bị mới nhưbảng điện tử, bảng hiệu kỹ thuật số,màn hình máy chiếu quảng cáo tạicác khu vực công cộng, hệ thống gọiy tá ứng dụng trong các bệnh viện,các máy trạm để bàn… tất cả đều tiêuthụ điện cao hơn mức điện năng tiêu chuẩn PoE+ hiện tại. Để đáp ứng cácnhu cầu trên, ngành công nghiệp điệntử hướng đến phát triển các thiết bịPoE cung cấp điện năng từ 51 đến71 W, dự kiến sẽ xuất hiện tr ên thịtrường trong năm nay.Bài viết sẽ cung cấp thông tin vàhướng dẫn các tiêu chuẩn thi công hạtầng cáp đồng để sử dụng cho cả haitiêu chuẩn PoE+ hiện tại và PoE++.

TIÊU CHUẨN CÁP VÀ POE

Một đường cáp đồng và đầu nối có thể chịu được dòng điện lên đến960 mA và công suất 71 W . Tuynhiên, việc đi cáp theo từng bó sẽdẫn đến nhiều rủi ro do nhiệt độ tănglên và xuất hiện tia lửa điện khi cắm rút đầu nối khỏi thiết bị đang hoạt động. Cần lưu ý một vài điểm sau:

– Nhiệt độ cáp tăng quá mức sẽ dẫn đến suy hao trên đường truyềnvà có thể gây ra lỗi truyền tín hiệu.

– Nhiệt độ tăng cao quá mức cóthể làm hư hại cáp.

– Tia lửa điện phát ra có thể làmhư hại đầu nối và ổ cắm mạng, dẫnđến không truyền được tín hiệu.

Tiêu chuẩn nhiệt độ cáp TIATSB-184 và TSB-184-aHiệp hội Công nghiệp V iễn thông(TIA) đưa ra tài liệu TSB-184 đểhướng dẫn việc lắp đặt cáp chạy PoEvới dòng điện lên đến 600 mA tr ênhai cặp dây. Tài liệu TSB-184 sẽ đượcnâng cấp thành TSB-184-A hướngdẫn lắp đặt cáp chạy PoE với dòngđiện lên đến 960 mA tr ên bốn cặpdây. Tài liệu này khuyến cáo nhiệtđộ hoạt động của bó cáp không đượctăng quá 15 °C (hoặc 59°F) so với nhiệtđộ hoạt động của một sợi cáp riênglẻ. Nhiệt độ của bó cáp phụ thuộc:- Kích thước của bó cáp.- Dòng diện và số lượng cặp dâysử dụng cấp nguồn cho thiết bị.- Kích thước lõi đồng (được tínhbằng đơn vị AWG – American WireGauge) của sợi cáp.

Chưa thể khẳng định trong tương laisẽ có tiêu chuẩn PoE vượt hơn PoE++(trên 71 W). Tuy nhiên, thế hệ PoEcao hơn có thể xuất hiện trong sáuđến tám năm nữa với công suất gấpđôi (xem thêm bảng 1) để đáp ứngnhu cầu thị trường tương lai. Hiệnnay, nhiệt độ hoạt động và hiệu suấtcủa hạ tầng cáp mạng chưa thể đápứng hiệu suất trên 100 W. Tuy nhiên,thế hệ tiếp theo của cáp Cat.5e vàCat.6 sẽ cho phép nhiệt độ hoạt độngvà hiệu suất đáp ứng được 200 W .Việc cấp nguồn PoE lớn hơn 100 Wcần ít nhất 10 đến 15 năm nữa mớiphát triển.

Tiêu chuẩn thử nghiệm tia lửa điện IEC 60512-9-3 và IEC60512-99-001Tia lửa điện sẽ xuất hiện khi cắm rútđầu nối ra khỏi thiết bị PoE đanghoạt động. Tuy không gây nguy hiểmcho người dùng và khó nhận thấy,nhưng các tia lửa điện có thể làmhỏng tiếp xúc tại đầu nối và ổ cắmmạng. Do đó, các đầu nối phải đượcthiết kế sao cho nếu có hư hỏng dotia lửa điện thì vị trí hư hỏng khôngnằm ở vị trí tiếp xúc trực tiếp giữađầu nối và ổ cắm mạng. IEC đã pháttriển tiêu chuẩn thử nghiệm IEC60512-9-3 và IEC 60512-99-001 để giảiquyết vấn đề trên.Hình 1 cho thấy thiết kế tr ên đảmbảo tia lửa điện chỉ xảy ra ở vị tríđược đánh dấu màu đỏ (vị trí khôngtiếp xúc trực tiếp giữa đầu nối và ổcắm mạng), không gây ảnh hưởngđến vị trí đánh dấu màu xanh (vị trítiếp xúc trực tiếp), đảm bảo đầu nốivà ổ cắm mạng không bị hư hại.

TỔNG QUAN VỀ CÁP

Kích thước lõi đồng của sợi cáp được tính bằng đơn vị AWG (AmericanWire Gauge) sử dụng tại Hoa Kỳ từnăm 1857 và là bộ tiêu chuẩn đo kíchcỡ các loại dây có tiết diện tròn làmbằng kim loại màu. T uy nhiên tất cảcác loại cáp đồng hiện nay, từ loạitiết diện nhỏ (28 AWG) đến tiết diệnlớn (23 AWG), đều giới hạn chiều dàitruyền dẫn tối đa 100 m và công suấttruyền tối đa trên cáp là 71 W .

Kết quả thử nghiệm tăng nhiệt độ trên PoE

Thử nghiệm được thực hiện tr ênnhiều loại cáp khác nhau theo hướngdẫn TSB-184-A để khảo sát sự tăngnhiệt với nhiều loại cáp khác nhau.Hình 2 cho kết quả thí nghiệm với bócáp gồm 48 và 100 sợi. T a nhận thấycáp Cat.6A 23 AWG sẽ có mức tăngnhiệt độ ít nhất và Cat.6 28 AWG cómức tăng nhiệt độ nhiều nhất. Thamchiếu kích thước cáp trong bó theobảng 2 là điều quan trọng để lựachọn số lượng cáp tạo thành bó trướckhi thi công lắp đặt. Ví dụ: Sử dụng48 sợi cáp để truyền 480 mA và 71 WPoE sẽ cần hai bó cáp Cat.6 24 AWG(mỗi bó 24 sợi) hoặc gom thành mộtbó cáp Cat.6 23 AWG 48 sợi.

Thi công lắp đặt cáp

Nếu cần 96 sợi cáp để truyền giữacác tầng, ta có thể sử dụng 96 sợi cápCat.6A 23 AWG tạo thành một bó cápđể truyền PoE++ hoặc bốn bó cáp liềnkề, mỗi bó 24 sợi cáp Cat.6A 28 AWG.Có thể dùng cả hai cách để truyền PoE++ và đảm bảo nhiệt độ hoạt độngkhông tăng quá 15 °C so với nhiệt độhoạt động của một sợi cáp riêng lẻ.

NHIỆT ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁP≥ NHIỆT ĐỘ MÔI TRƯỜNG XUNGQUANH + NHIỆT ĐỘ TĂNG LÊN CỦABÓ CÁP.

Người dùng phải xác định chínhxác nhiệt độ môi trường xung quanhnơi lắp đặt cáp để có thể tính đượcnhiệt độ tăng lên tối đa trong bó cáp,từ đó có phương án chính xác để thicông lắp đặt (phân cáp thành từng bóriêng biệt hoặc gom thành một bó).Tiêu chuẩn nhiệt độ hoạt động chophép của cáp mạng là 75 °C (tươngđương 167°F), cao hơn mức trungbình của ngành công nghiệp điệnkhoảng 60°C (140°F). Điều này chophép linh hoạt các môi trường triểnkhai cáp mạng, đảm bảo khả năng thicông lắp đặt trong nhiều môi trườngkhác nhau.

Triển khai PoE

Khi triển khai hệ thống PoE, ta nên sử dụng hai nguồn điện dự phòngđể cấp nguồn cho thiết bị, đảm bảothiết bị không bị gián đoạn hoạt độngvà có thể mở rộng truyền dẫn trong tương lai khi cần nhiều năng lượnghơn. Điều này đồng nghĩa:- Sử dụng hai sợi cáp cho mỗithiết bị sử dụng nguồn PoE.- Hai sợi cáp được kéo từ hai khuvực khác nhau.Xu hướng công nghệ điểm truycập mạng không dây ngày càngphát triển mạnh với số lượng khôngngừng tăng, dự kiến sẽ tăng gấp đôilên 7 Gbps vào năm 2017 và lên 10Gbps vào năm 2020. V iệc sử dụng haisợi cáp hỗ trợ truyền 10GBASE-T vàcông suất 71 W giúp đảm bảo hạ tầngcáp mạng đáp ứng khả năng mở rộngtrong tương lai.

KẾT LUẬN

Khi triển khai lắp đặt mới hệ thốngPoE, ta nên sử dụng cáp Cat.6Ađể truyền tải dữ liệu cao nhất10GBASE-T và không giới hạn kích thước bó cáp với các tiêu chuẩn PoEhiện tại và trong tương lai. Nếu sửdụng loại cáp khác Cat.6A cho PoE,người sử dụng nên tuân theo hướngdẫn trong bài viết để giảm kích thướcbó cáp, đảm bảo khả năng hoạt độnglâu dài của hệ thống. Những bó cáplớn có thể gom thành nhiều nhómnhỏ khác nhau để số lượng sợi cápkhông tăng thêm. Và cuối cùng,doanh nghiệp nên dùng hai sợi cápmạng cho mỗi thiết bị sử dụng nguồnđiện PoE để có thể mở rộng trongtương lai.Ngoài ra, khi triển khai hệ thốngPoE, cần lựa chọn đầu nối và ổ cắmmạng đáp ứng tiêu chuẩn thử nghiệmtia lửa điện IEC 60512-9-3 và IEC60512-99-001 nhằm đảm bảo hệ thốngPoE luôn hoạt động hiệu quả trongthời gian dài.

Dịch bởi Huỳnh Thành Nhân-TamNhinMang.vn