Giải pháp POE trên cáp đồng đôi xoắn

PDF. In Email

Thứ hai, 13 Tháng 2 2017 16:24   |  Số truy cập: 334

PoE là giải pháp phổ biến và tốt nhất để giảm chi phí và thời gian lắp đặt bằng cách cho phép cấp nguồn và dữ liệu đồng thời trên cùng một sợi cáp đồng đôi xoắn.

Hệ thống mạng Ethernet ngày càng phát triển, các thiết bị sử dụng mạng cũng ngày càng tăng. Những thiết bị mới như bảng điện tử, bảng hiệu kỹ thuật số, màn hình máy chiếu quảng cáo tại các khu vực công cộng, hệ thống gọi y tá ứng dụng trong các bệnh viện, các máy trạm để bàn… tất cả đều tiêu thụ điện cao hơn mức điện năng tiêu chuẩn PoE+ hiện tại. Để đáp ứng các nhu cầu trên, ngành công nghiệp điện tử hướng đến phát triển các thiết bị PoE cung cấp điện năng từ 51 đến 71 W, dự kiến sẽ xuất hiện trên thị trường trong năm nay.

Bài viết sẽ cung cấp thông tin và hướng dẫn các tiêu chuẩn thi công hạ tầng cáp đồng để sử dụng cho cả hai tiêu 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 đến 960 mA và công suất 71 W. Tuy nhiên, việc đi cáp theo từng bó sẽ dẫn đến nhiều rủi ro do nhiệt độ tăng lên 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 truyền và có thể gây ra lỗi truyền tín hiệu.
  • Nhiệt độ tăng cao quá mức có thể làm hư hại cáp.
  • Tia lửa điện phát ra có thể làm hư hại đầu nối và ổ cắm mạng, dẫn đến không truyền được tín hiệu.

Tiêu chuẩn nhiệt độ cáp TIA TSB-184 và TSB-184-a

Hiệp hội Công nghiệp Viễn thông (TIA) đưa ra tài liệu TSB-184 để hướng dẫn việc lắp đặt cáp chạy PoE với dòng điện lên đến 600 mA trên hai cặp dây. Tài liệu TSB-184 sẽ được nâng cấp thành TSB-184-A hướng dẫn lắp đặt cáp chạy PoE với dòng điện lên đến 960 mA trên bốn cặp dây. Tài liệu này khuyến cáo nhiệt độ hoạt động của bó cáp không được tăng quá 15°C (hoặc 59°F) so với nhiệt độ hoạt động của một sợi cáp riêng lẻ. Nhiệt độ của bó cáp phụ thuộc:

  • Kích thước của bó cáp.
  • Dòng diện và số lượng cặp dây sử dụng cấp nguồn cho thiết bị.
  • Kích thước lõi đồng (được tính bằng đơn vị AWG - American Wire Gauge) của sợi cáp.

Cấp nguồn PoE tối đa không vượt quá 100 W

Chưa thể khẳng định trong tương lai sẽ có tiêu chuẩn PoE vượt hơn PoE++ (trên 71 W). Tuy nhiên, thế hệ PoE cao hơn có thể xuất hiện trong sáu đến tám năm nữa với công suất gấp đôi (xem thêm bảng 1) để đáp ứng nhu cầu thị trường tương lai. Hiện nay, nhiệt độ hoạt động và hiệu suất của hạ tầng cáp mạng chưa thể đáp ứng hiệu suất trên 100 W. Tuy nhiên, thế hệ tiếp theo của cáp Cat.5e và Cat.6 sẽ cho phép nhiệt độ hoạt động và hiệu suất đáp ứng được 200 W. Việc cấp nguồn PoE lớn hơn 100 W cần ít nhất 10 đến 15 năm nữa mới phát triển.

Tiêu chuẩn thử nghiệm tia lửa điện IEC 60512-9-3 và IEC 60512-99-001

Tia lửa điện sẽ xuất hiện khi cắm rút đầu nối ra khỏi thiết bị PoE đang hoạt động. Tuy không gây nguy hiểm cho người dùng và khó nhận thấy, nhưng các tia lửa điện có thể làm hỏng tiếp xúc tại đầu nối và ổ cắm mạng. Do đó, các đầu nối phải được thiết kế sao cho nếu có hư hỏng do tia lửa điện thì vị trí hư hỏng không nằm ở vị trí tiếp xúc trực tiếp giữa đầu nối và ổ cắm mạng. IEC đã phát triển tiêu chuẩn thử nghiệm IEC 60512-9-3 và IEC 60512-99-001 để giải quyết vấn đề trên.

Hình 1 cho thấy thiết kế trên đảm bảo tia lửa điện chỉ xảy ra ở vị trí được đánh dấu màu đỏ (vị trí không tiếp xúc trực tiếp giữa đầu nối và ổ cắm mạng), không gây ảnh hưởng đến vị trí đánh dấu màu xanh (vị trí tiếp xúc trực tiếp), đảm bảo đầu nối và ổ cắm mạng không bị hư hại.

TỔNG QUAN VỀ CÁP

Kích thước lõi đồng của sợi cáp được tính bằng đơn vị AWG (American Wire Gauge) sử dụng tại Hoa Kỳ từ năm 1857 và là bộ tiêu chuẩn đo kích cỡ các loại dây có tiết diện tròn làm bằng kim loại màu. Tuy nhiên tất cả các loại cáp đồng hiện nay, từ loại tiết diện nhỏ (28 AWG) đến tiết diện lớn (23 AWG), đều giới hạn chiều dài truyền dẫn tối đa 100 m và công suất truyền tối đa trên cáp là 71 W.

Kết quả thử nghiệm tăng nhiệt độ trên PoE

Thử nghiệm được thực hiện trên nhiều loại cáp khác nhau theo hướng dẫn TSB-184-A để khảo sát sự tăng nhiệt với nhiều loại cáp khác nhau.

Hình 2 cho kết quả thí nghiệm với bó cáp gồm 48 và 100 sợi. Ta nhận thấy cáp Cat.6A 23 AWG sẽ có mức tăng nhiệt độ ít nhất và Cat.6 28 AWG có mức tăng nhiệt độ nhiều nhất. Tham chiếu kích thước cáp trong bó theo bảng 2 là điều quan trọng để lựa chọn số lượng cáp tạo thành bó trước khi thi công lắp đặt. Ví dụ: Sử dụng 48 sợi cáp để truyền 480 mA và 71 W PoE sẽ cần hai bó cáp Cat.6 24 AWG (mỗi bó 24 sợi) hoặc gom thành một bó cáp Cat.6 23 AWG 48 sợi.

Thi công lắp đặt cáp

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

Công thức để xác định nhiệt độ hoạt động của cáp:

Người dùng phải xác định chính xác nhiệt độ môi trường xung quanh nơi lắp đặt cáp để có thể tính được nhiệt độ tăng lên tối đa trong bó cáp, từ đó có phương án chính xác để thi công lắp đặt (phân cáp thành từng bó riêng biệt hoặc gom thành một bó). Tiêu chuẩn nhiệt độ hoạt động cho phép của cáp mạng là 75°C (tương đương 167°F), cao hơn mức trung bình của ngành công nghiệp điện khoảng 60°C (140°F). Điều này cho phép linh hoạt các môi trường triển khai cáp mạng, đảm bảo khả năng thi công lắp đặt trong nhiều môi trường khác nhau.

Triển khai PoE

Khi triển khai hệ thống PoE, ta nên sử dụng hai nguồn điện dự phòng để cấp nguồn cho thiết bị, đảm bảo thiết bị không bị gián đoạn hoạt động và có thể mở rộng truyền dẫn trong tương lai khi cần nhiều năng lượng hơn. Điều này đồng nghĩa: - Sử dụng hai sợi cáp cho mỗi thiết bị sử dụng nguồn PoE. - Hai sợi cáp được kéo từ hai khu vực khác nhau. Xu hướng công nghệ điểm truy cập mạng không dây ngày càng phát triển mạnh với số lượng không ngừng tăng, dự kiến sẽ tăng gấp đôi lên 7 Gbps vào năm 2017 và lên 10 Gbps vào năm 2020. Việc sử dụng hai sợi cáp hỗ trợ truyền 10GBASE-T và công suất 71 W giúp đảm bảo hạ tầng cáp mạng đáp ứng khả năng mở rộng trong tương lai.

KẾT LUẬN

Khi triển khai lắp đặt mới hệ thống PoE, ta nên sử dụng cáp Cat.6A để truyền tải dữ liệu cao nhất 10GBASE-T và không giới hạn kích thước bó cáp với các tiêu chuẩn PoE hiện tại và trong tương lai. Nếu sử dụng loại cáp khác Cat.6A cho PoE, người sử dụng nên tuân theo hướng dẫn trong bài viết để giảm kích thước bó cáp, đảm bảo khả năng hoạt động lâu dài của hệ thống. Những bó cáp lớn có thể gom thành nhiều nhóm nhỏ khác nhau để số lượng sợi cáp không tăng thêm. Và cuối cùng, doanh nghiệp nên dùng hai sợi cáp mạng cho mỗi thiết bị sử dụng nguồn điện PoE để có thể mở rộng trong tương lai. Ngoài ra, khi triển khai hệ thống PoE, cần lựa chọn đầu nối và ổ cắm mạng đáp ứng tiêu chuẩn thử nghiệm tia lửa điện IEC 60512-9-3 và IEC 60512-99-001 nhằm đảm bảo hệ thống PoE luôn hoạt động hiệu quả trong thời gian dài.

Nguồn: Tamnhinmang.vn

 

DMCA.com Protection Status


Các bài viết khác

ABB
ACTi
Brother
CommScope
Emerson
Fluke Network
Fredton
Vietrack