Công nghệ PoE là gì ? Cách thức hoạt động như thế nào ? Vì sao nên sử dụng PoE ?

Để xây dựng được một hệ thống mạng trong công ty sẽ có rất nhiều vấn đề xảy ra, mọi thứ đều diễn ra theo kế hoạch của bạn ngoại trừ nguồn điện. Sẽ có thể rất phức tạp, hoặc quá tốn kém, để có thể thiết kế ổ cắm điện phù hợp. Bạn đã cố gắng triển khai một hệ thống mạng không dây, nhưng lại bị cản trở bởi nguồn điện cho các thiết bị sử dụng. Đây chính là lý do vì sao công nghệ Power over Ethernet ra đời để khắc phục những điểm hạn chế trên.

Power over Ethernet (PoE) đã mang đến một cuộc cách mạng cho hệ thống điện thoại IP, điểm truy cập mạng LAN không dây, camera mạng an ninh và các thiết bị đầu cuối dựa trên IP khác để nhận nguồn điện song song với dữ liệu, trên cơ sở hạ tầng Ethernet hiện có mà không cần phải thực hiện bất kỳ sửa đổi trong đó thông qua cáp mạng Cat5e và Cat6. Cùng Vivaio Việt Nam tìm hiểu công nghệ PoE là gì? Cách thức PoE hoạt động như thế nào? Và các thiết bị sử dụng công nghệ PoE phổ biến hiện nay là những sản phẩm nào?


PoE là công nghệ cung cấp nguồn điện qua cáp Ethernet (Power over Ethernet – POE) cho phép cáp mạng cung cấp năng lượng điện trực tiếp cho các thiết bị trong hệ thống.


Một camera an ninh kỹ thuật số bình thường yêu cầu thực hiện 2 kết nối khi cài đặt:


Kết nối với nguồn điện để cung cấp năng lượng điện camera hoạt động. Kết nối mạng để có thể kết nối với thiết bị ghi và hiển thị video.Tuy nhiên, nếu camera được tích hợp công nghệ PoE thì chỉ cần thực hiện kết nối bằng cáp kết nối mạng, vì thiết bị cũng sẽ nhận được điện năng thông qua cáp kết nối này.

Tại sao nên sử dụng PoE?

Sử dụng PoE mang lại nhiều lợi thế cho việc cài đặt: Tính linh hoạt cao, không bị ràng buộc với ổ cắm điện, các thiết bị như camera IP an ninh và điểm truy cập không dây có thể được đặt ở bất cứ nơi nào khách hàng muốn và dễ dàng thay đổi vị trí nếu thấy cần thiết.


Tiết kiệm thời gian và chi phí bằng cách giảm thời gian và chi phí lắp đặt hệ thống cáp điện. Cáp mạng không yêu cầu một thợ điện có trình độ và có thể được đặt ở bất cứ đâu.


Nguồn điện được tích hợp ngay trong cáp mạng khiến cho việc cài đặt và phân phối các kết nối mạng sẽ đơn giản và hiệu quả. Làm khả năng mở rộng hệ thống một cách dễ dàng.


Phân phối PoE rất thông minh và được thiết kế để bảo vệ thiết bị mạng khỏi những vấn đề như: quá tải, thiếu nguồn điện cho thiết bị hoặc cài đặt không chính xác.


Năng lượng cho PoE đến từ một nguồn tương thích giữa vị trí trung tâm và bao xung quanh, chứ không phải là một tập hợp các adapter treo tường phân tán. Nó có thể được cấp nguồn điện liên tục hoặc được điều khiển để dễ dàng vô hiệu hóa hay reset lại thiết bị.

Hiện nay PoE được ứng dụng trong nhiều hệ thống và thiết bị như:

+ Camera PTZ trong hệ thống an ninh.
+ Thiết bị số, access point.
+ Hệ thống điều khiển dây chuyền công nghiệp.
+ Hệ thống điều khiển điều hòa và kiểm soát ra vào trong toà nhà.
+ Thiết bị thu ngân tại các điểm bán lẻ của cửa hàng, siêu thị.
+ Thiết bị cuối ảo hóa trong doanh nghiệp.
+ Hệ thống báo gọi y tá trong bệnh viện.
+ Bộ chuyển mạch PoE.


Cách nâng cấp lên công nghệ PoE

Nâng cấp PoE vào hệ thống mạng rất đơn giản và có hai cách để bạn lựa chọn. Switch POE là switch mạng có tích hợp tính năng Power over Ethernet. Chỉ cần kết nối các thiết bị mạng khác với switch như bình thường và switch sẽ phát hiện xem chúng có tương thích với PoE hay không, sau đó tự động bật nguồn.


Switch POE có sẵn để phù hợp với tất cả các ứng dụng, từ các edge switch (thiết bị không cho phép thay đổi cấu hình) không cần quản lý, chi phí thấp với một vài cổng, cho đến những thiết bị gắn trên nhiều cổng phức tạp cần sự quản lý chặt chẽ.


Midspan có sẵn dưới dạng các thiết bị gắn trên nhiều cổng hoặc injector một cổng chi phí thấp.
Sử dụng midspan (hay POE injector – bộ tăng áp POE) để thêm khả năng PoE vào các liên kết mạng không có PoE thông thường. Midspan có thể được sử dụng để nâng cấp các cài đặt LAN hiện có lên PoE và cung cấp các giải pháp linh hoạt khi cần ít cổng PoE hơn. Nâng cấp mỗi kết nối mạng lên PoE cũng đơn giản như việc thêm nó thông qua midspan, và như với các switch POE, việc truyền năng lượng diễn ra tự động và được kiểm soát.


Cũng có thể nâng cấp các thiết bị được hỗ trợ, chẳng hạn như camera IP, nâng cấp lên PoE bằng cách sử dụng bộ chia PoE. Bộ chia PoE được thêm vào kết nối mạng của camera và tắt nguồn PoE, chuyển đổi thành điện áp thấp hơn phù hợp với camera.

Những quan niệm sai lầm về POE

PoE là một công nghệ được phát triển gần đây và nhiều người đã không chấp nhận sử dụng công nghệ này bởi nhiều bình luận trái chiều hoặc các ý kiến lỗi thời có sẵn về chủ đề này. Dưới đây là những quan niệm sai lầm phổ biến nhất:


PoE đòi hỏi kiến ​​thức về điện?


Quá trình xây dựng hệ thống mạng đặc biệt có thể yêu cầu việc thiết kế cẩn thận, nhưng với tiêu chuẩn IEEE 802.3af PoE được thiết kế để đảm bảo hoạt động tốt trên mọi cấu hình có thể xảy ra với cáp Ethernet thông thường. Người dùng chỉ cần kết nối mạng như bình thường và cáp sẽ tự động cung cấp năng lượng điện cho thiết bị.


Lượng điện tiêu thụ là mức được ghi trên thiết bị?


Quan niệm sai lầm này cực kỳ phổ biến, tuy nhiên điều quan trọng cần nhớ là xếp hạng năng lượng do các nhà sản xuất đưa ra và không cố định.


Ví dụ như: cắm camera 5W vào injector 15W không làm mất thêm 10W điện. Camera sẽ chỉ tiêu thụ lượng điện cần thiết.


PoE có vấn đề tương thích với các thiết bị mạng?


Trong những ngày đầu ra mắt công nghệ này, nhiều hệ thống được độc quyền sử dụng PoE. Tuy nhiên, tiêu chuẩn IEEE 802.3af đã được áp dụng rộng rãi vì sự phổ biến của PoE đã lan rộng hơn, nghĩa là khả năng tương thích giữa tất cả các thiết bị PoE hiện nay đã được đảm bảo.


PoE yêu cầu hệ thống dây điện đặc biệt?


Hoàn toàn sai, các sản phẩm cáp mạng như: Cat 5e, Cat 6, v.v… – và cáp kết nối RJ45 giống nhau đều được sử dụng cho cả mạng cục bộ thông thường và mạng hỗ trợ PoE.


PoE công suất caoTiêu chuẩn PoE 802.3af phù hợp với các thiết bị mạng yêu cầu công suất điện lên tới khoảng 13W, nhưng nhiều thiết bị đã áp dụng PoE cần mức công suất lớn hơn. Nhưng những hệ thống PoE công suất cao là độc quyền và không phải lúc nào cũng tương thích ngược với PoE 802.3af thông thường.


Vì lý do này, một tiêu chuẩn mới đã được giới thiệu bởi IEEE nhằm tăng cường sức mạnh sẵn có như PoE 802.3at hoặc POE Plus.


POE Plus tăng gần gấp đôi lượng điện năng có sẵn cho các thiết bị được cấp nguồn, lên tới 25,5W.


Các switch và injector PoE Plus sẽ tự động tương thích những thiết bị hỗ trợ PoE 802.3af và kích hoạt PoE cho thiết bị như bình thường. Các thiết bị được hỗ trợ PoE Plus cũng có thể được kết nối với switch và injector PoE 802.3af, được cho là để hạn chế lượng điện năng sử dụng tương ứng.


Công nghệ giới hạn năng lượng thông minh của PoE 802.3at đưa phạm vi của các nguồn năng lượng và những thiết bị được cấp nguồn kết nối với nhau và điều chỉnh mức giới hạn của năng lượng điện.


PoE Plus đồng bộ và có thể được cung cấp năng lượng PoE với các hệ thống thiết bị mạng hoàn chỉnh hơn, bao gồm cả camera IP và các điểm truy cập không dây đa kênh.


Lưu ý rằng tiêu chuẩn 802.3at có thể chạy song song cùng với tiêu chuẩn 802.3af và chúng không thay thế cho nhau. 802.3af vẫn sẽ được sử dụng bởi phần lớn các thiết bị Power over Ethernet trong tương lai gần.


PoE hoạt động như thế nào?Các dây cáp mạng, như Cat 5e và Cat 6, bao gồm 8 dây được sắp xếp thành 4 cặp xoắn. Trong Ethernet 10 và 100BASE-T, hai trong số các cặp này được sử dụng để gửi thông tin và chúng được gọi là cặp dữ liệu. Hai cặp còn lại không được sử dụng và được gọi là các cặp dự phòng (Gigabit Ethernet sử dụng tất cả 4 cặp).


Bởi vì dòng điện chạy trong một vòng lặp, 2 dây dẫn được yêu cầu để cung cấp năng lượng qua cáp. PoE coi mỗi cặp là một dây dẫn duy nhất và có thể sử dụng 2 cặp dữ liệu hoặc 2 cặp dự phòng để mang dòng điện.


PoE được đưa vào cáp ở điện áp trong khoảng từ 44 đến 57V DC và thường sử dụng 48V. Điện áp tương đối cao này vừa cho phép truyền tải điện hiệu quả dọc theo cáp, vừa đủ thấp để được coi là an toàn.


Điện áp này an toàn cho người dùng, nhưng nó vẫn có thể làm hỏng thiết bị chưa được thiết kế để nhận PoE. Do đó, trước khi POE switch hoặc midspan (được gọi là PSE, hay Power Sourcing Equipment) có thể cấp nguồn cho camera IP được kết nối hoặc thiết bị khác (được gọi là PD, hay Powered Device – thiết bị được cấp nguồn), nó phải thực hiện quy trình phát hiện chữ ký.


Phát hiện chữ ký sử dụng điện áp thấp hơn để phát hiện chữ ký đặc trưng của các PD tương thích với IEEE (điện trở 25kOhm). Khi chữ ký này đã được phát hiện, PSE biết rằng điện áp cao hơn có thể được áp dụng một cách an toàn.
Việc phân loại tuân theo giai đoạn phát hiện chữ ký và là một quá trình tùy chọn. Nếu một PD hiển thị chữ ký phân loại, nó sẽ cho PSE biết nó cần bao nhiêu năng lượng để hoạt động, là một trong ba lớp năng lượng. Điều này có nghĩa là các PSE với tổng năng lượng hạn chế có thể phân bổ nó một cách hiệu quả. Các lớp năng lượng PoE như sau:


Lớp năng lượng PoE 1 2 3Năng lượng PSE có sẵn 4.0W 7.0W 15.4WCông suất thiết bị tối đa 3.84W 6.49W 12.95WSự chênh lệch giữa công suất được cung cấp bởi PSE và công suất mà PD nhận được bị tiêu hao dưới dạng nhiệt trong cáp. Nếu một PD không hiển thị chữ ký, thì nó là lớp 0 và phải được phân bổ tối đa 12,95W.


Thiết bị PoE Plus có lớp năng lượng là 4. Nếu nguồn PoE 802.3af thông thường phát hiện lớp này, nguồn sẽ được kích hoạt như thể nó là thiết bị loại 0. Tuy nhiên, PSE 802.3at sẽ không chỉ nhận ra PD là thiết bị PoE Plus. Nó cũng sẽ lặp lại giai đoạn phân loại, như một tín hiệu cho PD được kết nối với nguồn điện có đầy đủ năng lượng PoE Plus. (Về lý thuyết, PD cũng có thể yêu cầu thêm năng lượng bằng cách liên lạc qua liên kết mạng). Các PSE Plus có thể cung cấp tới 30W và công suất thiết bị khả dụng là 25,5W.


Giai đoạn cuối cùng sau khi phát hiện và phân loại thiết bị mới được kết nối là bật nguồn: Nguồn 48V được PSE kết nối với cáp để PD có thể hoạt động. Sau khi được bật, PSE tiếp tục theo dõi lượng điện được cung cấp cho PD và sẽ cắt nguồn điện cho cáp nếu điện năng quá nhiều hoặc cấp thêm nguồn điện nếu không đủ. Điều này giúp bảo vệ PSE, để nó có thể chống lại hiện tượng quá tải và đảm bảo rằng PoE bị ngắt kết nối với cáp nếu rút phích cắm PD.


Công nghệ PoE đã trở thành một chiến lược cung cấp năng lượng quan trọng để cho phép các nhà quản lý mạng, trình cài đặt và nhà tích hợp sử dụng hệ thống cáp có cấu trúc để cung cấp cả nguồn và dữ liệu cho nhiều thiết bị mạng của họ. Nếu Bạn cần biết thêm thông tin chi tiết về các sản phẩm mạng nói chung hay đặc biệt là các sản phẩm đã được tích hợp sẵn công nghệ PoE cũng như cách thức đặt hàng xin vui lòng liên hệ trực tiếp với Vivaio để được hỗ trợ.

------------------------------------
Website: Vivaio.tech
Hotline: 070 888 2345
Email: info@vivaio.tech


Bài viết xem thêm