Lucero Artemio, Giám đốc sản phẩm cấp cao
Cấp nguồn qua Ethernet trong Mạng là gì?
Cấp nguồn qua Ethernet (PoE) là một công nghệ tiên tiến truyền năng lượng điện qua cáp Ethernet xoắn đôi đến các thiết bị được cấp nguồn. Được sử dụng trong gia đình, văn phòng và trường học, nó cho phép một cáp RJ45 cung cấp kết nối dữ liệu và nguồn điện cho các thiết bị khác này thay vì một cáp riêng cho từng thiết bị.
PoE là một trong những công nghệ mạng hiệu quả nhất về chi phí hiện có. Nó cho phép các chuyên gia cài đặt thiết bị từ xa hoặc thiết bị bên ngoài mà không cần kết nối với nguồn điện xoay chiều và có thể cung cấp điện đến một số vị trí mà không cần phải lắp đặt thêm dây cáp điện hoặc ổ cắm ở mỗi vị trí. PoE (Cấp nguồn qua Ethernet) cũng giúp các công ty dễ dàng mở rộng mạng của họ hơn và phản hồi nhanh hơn.
Chọn giải pháp cấp nguồn qua Ethernet phù hợp
Nâng cấp cơ sở hạ tầng mạng của bạn với Gigabit PoE Fiber Media Converter mạnh mẽ của chúng tôi. Công nghệ tiên tiến của chúng tôi đảm bảo truyền dữ liệu nhanh như chớp qua cáp quang đồng thời cung cấp công suất lên tới 30W cho các thiết bị được kết nối, giúp bạn yên tâm khi biết rằng mạng của mình đang hoạt động với hiệu suất tối đa. Hãy tin chúng tôi, bạn sẽ không muốn bỏ lỡ thiết bị thay đổi cuộc chơi này đâu!
Giải pháp hoàn hảo cho các thiết bị ngốn điện của bạn, Bộ chuyển mạch PoE 24 cổng Gigabit không được quản lý của chúng tôi mang đến kết nối đáng tin cậy và nhanh như chớp mà không gặp rắc rối khi quản lý các cấu hình phức tạp. Được thiết kế dành cho các kỹ sư mạng, bộ chuyển mạch này sẵn sàng xử lý ngay cả những khối lượng công việc đòi hỏi khắt khe nhất một cách dễ dàng.
Nâng cấp mạng doanh nghiệp của bạn với Bộ chuyển mạch PoE được quản lý 24 cổng của chúng tôi – giải pháp tối ưu để cấp nguồn cho nhiều thiết bị một cách dễ dàng. Với khả năng kết nối Ethernet ổn định và đáng tin cậy, bộ chuyển mạch này là thiết bị bắt buộc phải có đối với các Kỹ sư mạng đang tìm cách nâng cao khả năng của hệ thống. Hãy tin tưởng chúng tôi để cung cấp nguồn năng lượng liền mạch và hiệu quả cho các AP không dây, camera IP, điện thoại VoIP và hệ thống liên lạc nội bộ trực quan của bạn!
Thiết bị chuyển mạch PoE công nghiệp không được quản lý/được quản lý của Fiberroad là giải pháp tối ưu cho các Kỹ sư mạng đang tìm kiếm các thiết bị chuyển mạch mạnh mẽ và đáng tin cậy. Với một loạt các tùy chọn có sẵn, bạn chắc chắn sẽ tìm thấy sự phù hợp hoàn hảo cho nhu cầu mạng công nghiệp của mình. Tin tưởng vào chất lượng và chuyên môn của Fiberroad để mang lại hiệu suất vô song giúp mạng của bạn hoạt động với hiệu suất cao nhất.
Các loại cấp nguồn qua Ethernet Tiêu chuẩn
IEEE 802.3af-2003 tiêu chuẩn thường được gọi là "PoE". Nó xác định các Lớp PoE 0-3, với công suất tối đa tại PD là 12.95W.
IEEE 802.3at-2009 tiêu chuẩn thường được gọi là “PoE +” or “PoE Plus”, và nó là bản cập nhật sau này cho tiêu chuẩn “PoE” IEEE 802.3af-2003. Nó xác định các Lớp PoE 0-4, trong đó các Lớp 0-3 được kết hợp từ tiêu chuẩn “PoE” 802.3af cũ hơn trong “Loại 1” và “Loại 2” chỉ bao gồm Lớp 4 với công suất tối đa tại PD là 25.5W.
IEEE 802.3bt-2018 được đặt tên “4PPoE”. Nó kết hợp các Lớp 0-4 từ các tiêu chuẩn trước đó và thêm “Loại 3” (Lớp 5-6) và “Loại 4” (Lớp 7-8), với công suất tối đa tại PD là 71.3W.
PoE Loại 1
Họ tên: PoE, 2 cặp PoE
Tiêu chuẩn: IEEE802.3af
Công suất cổng tối đa: 15.4W
'PoE' ban đầu được thiết kế để cấp nguồn cho các thiết bị năng lượng thấp như điện thoại IP. Vào năm 2003, IEEE 802.3af đã được tiêu chuẩn hóa để sử dụng hai trong số bốn cặp dây xoắn trong dây Ethernet Cat3 tiêu chuẩn (vào thời điểm đó). IEEE 802.3af cung cấp tới 12.95W cho các thiết bị được cấp nguồn ở 37V-57V. Có một số mất mát, do đó, cổng chuyển đổi PoE thường được đánh giá ở mức 15.4W và trong khoảng 44V-57V. Ví dụ về các thiết bị mà PoE Type 1 có thể hỗ trợ bao gồm camera giám sát tĩnh, điểm truy cập không dây và điện thoại VoIP.
PoE Loại 2
Họ tên: PoE+, 2 cặp PoE
Tiêu chuẩn: IEEE802.3at
Công suất cổng tối đa: 30W
PoE+ hoặc tiêu chuẩn Ethernet IEEE 802.3at do Viện Kỹ sư Điện và Điện tử phát hành năm 2009. Tiêu chuẩn này cung cấp công suất lên tới 30W ở cấp độ cổng qua cáp xoắn đôi Ethernet và công suất lên tới 25.5W cho mỗi thiết bị. Nó kết nối các thiết bị có công suất cao hơn với mạng, chẳng hạn như camera PTZ, điện thoại IP video và hệ thống báo động. Tuy nhiên, do tương thích ngược nên nó có thể hỗ trợ các loại thiết bị thường được hỗ trợ bởi PoE Type 1 và các thiết bị được hỗ trợ bởi PoE Type 2.
PoE Loại 3
Họ tên: PoE++, 4 cặp PoE, 4P PoE, Ultra PoE
Tiêu chuẩn: IEEE802.3bt
Công suất cổng tối đa: 60W
Còn được gọi là PoE 4 cặp, 4PPoE, PoE ++ hoặc Ultra PoE, PoE Loại 3 sử dụng tất cả bốn cặp trong cáp đồng xoắn đôi để cấp nguồn cho PD—không giống như Loại 1 và 2 chỉ sử dụng hai cặp. Cấp độ PoE cao hơn này tuân thủ tiêu chuẩn IEEE 802.3bt, ra mắt vào năm 2011. Nó cung cấp công suất lên tới 60W cho mỗi cổng PoE và công suất lên tới 51W cho mỗi thiết bị. Các thiết bị hỗ trợ nguồn cấp cao hơn này bao gồm các điểm truy cập không dây đa đài, camera PTZ, thiết bị quản lý tòa nhà và thiết bị hội nghị truyền hình. Nó hỗ trợ cáp Cat5 hoặc tốt hơn.
PoE Loại 4
Họ tên: PoE công suất cao hơn, PoE++
Tiêu chuẩn: IEEE802.3bt
Công suất cổng tối đa: 100W
Thường được gọi là PoE công suất cao hơn, PoE loại 4 cung cấp khả năng năng lượng cao nhất trong tất cả các loại PoE hiện có. Loại PoE này giúp đáp ứng các yêu cầu về năng lượng ngày càng tăng của các thiết bị mạng và IoT. Tuân theo tiêu chuẩn IEEE 802.3bt mới nhất, PoE loại 4 cung cấp công suất 90W từ PSE và công suất đầu vào lên tới 70W tại PD cho mỗi thiết bị. Tuy nhiên, nó có khả năng cung cấp công suất tối đa 100W cho mỗi cổng nếu cần. Do lượng điện năng cao mà nó tạo ra, Type 4 PoE có thể hỗ trợ các thiết bị cực kỳ ngốn điện như máy tính xách tay và màn hình phẳng.
Power over Ethernet Các loại PSE
Có ba loại PSE (Thiết bị nguồn điện) chính được sử dụng ngày nay; tất cả đều tương thích với cáp loại Cat5e hoặc cao hơn. Loại PSE được chọn dựa trên cơ sở hạ tầng hiện có và số lượng thiết bị PoE được kết nối.
- Bộ chuyển đổi mạng và bộ chuyển đổi sợi quang
Bộ chuyển mạch cấp nguồn qua Ethernet (PoE) là một thiết bị có thể cấp nguồn cho các thiết bị qua cáp Ethernet. Nó có thể được sử dụng để cấp nguồn cho các thiết bị như điện thoại IP, Điểm truy cập không dây và Camera an ninh. MỘT Công tắc PoE cũng có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị không tuân thủ PoE bằng cách sử dụng Bộ cấp nguồn PoE.
A Bộ chuyển đổi quang PoE kết hợp nguồn và dữ liệu trên một cáp cung cấp kết nối đồng-to-sợi trong khi cung cấp Nguồn cho PD. Bộ chuyển đổi phương tiện PoE cung cấp một đường dẫn tiết kiệm để mở rộng khoảng cách truyền của mạng hiện có.
Hình 2 & 3, PoE Switch và PoE Media Converter
- Đầu phun một cổng (Midspan)
Đầu phun PoE một cổng (Midspan) được thiết kế phù hợp với cáp Ethernet để cung cấp điện cho một thiết bị. Nó phù hợp với các ứng dụng mà bạn không có đủ thiết bị poe ethernet hoặc nếu dữ liệu cần được truyền đi một khoảng cách xa trước khi được chuyển đổi trở lại cáp đồng và sau đó cấp nguồn.
Nhược điểm của việc sử dụng Đầu phun PoE một cổng là yêu cầu phải có ổ cắm điện chính để hoạt động và xu hướng trở nên tốn kém khi có nhiều thiết bị cần nguồn điện.
Đàm phán cấp nguồn qua Ethernet
Đàm phán cấp nguồn qua Ethernet (PoE) là quá trình xác định xem có nên cung cấp bao nhiêu năng lượng cho một thiết bị qua cáp Ethernet hay không. Điều này thường được thực hiện thông qua một giao thức báo hiệu đặc biệt giữa nguồn điện (thường là công tắc PoE) và thiết bị nhận nguồn (được gọi là PD hoặc Thiết bị được cấp nguồn). Nếu cả bộ chuyển mạch PoE và PD đều hỗ trợ cùng một tiêu chuẩn PoE (chẳng hạn như IEEE 802.3at), thì chúng có thể thương lượng để cung cấp cho PD lượng điện năng tối đa được chỉ định bởi tiêu chuẩn đó. Tuy nhiên, nếu công tắc PoE và PD không hỗ trợ cùng một tiêu chuẩn, chúng phải thương lượng để cung cấp cho PD lượng điện năng thấp hơn. Đàm phán PoE nhằm mục đích đảm bảo rằng chỉ cung cấp đủ năng lượng cần thiết cho PD. Điều này giúp tránh các vấn đề tiềm ẩn như quá tải và nguy hiểm về điện. Nó cũng giúp tiết kiệm năng lượng, vì các thiết bị không cần nhiều năng lượng có thể được cấp nguồn bằng các tiêu chuẩn PoE công suất thấp hơn.
Quá trình đàm phán bao gồm ba giai đoạn: khám phá, phân loại và vận hành.
khám phá
PSE để cổng Ethernet không được cấp nguồn và kiểm tra định kỳ xem có thứ gì đó đã được cắm vào chưa. Điện áp thấp được sử dụng trong quá trình phát hiện không có khả năng làm hỏng thiết bị không được thiết kế để Cấp nguồn qua Ethernet. Khi một PD được kết nối với cổng của PSE, PSE sẽ phát hiện ra điều này và chuyển sang giai đoạn phân loại.
PoE phân loại
Phân loại là quá trình mà PSE xác định xem thiết bị được kết nối có yêu cầu Nguồn điện hay không, nếu có thì nó yêu cầu loại Nguồn điện PoE nào. Việc phân loại có thể xảy ra ở dạng 1 sự kiện hoặc 2 sự kiện, tùy thuộc vào loại PoE của PD.
Phân loại 1 sự kiện – dành cho PD của 802.3af/tại Lớp 0-3
PSE gửi một xung điện áp duy nhất đến PD, đọc giá trị hiện tại trên dây, kiểm tra xem giá trị hiện tại này tương ứng với loại PoE nào và cung cấp nguồn điện tương ứng. Nếu PD trả về các giá trị Loại 1, 2 hoặc 3, thì PSE cung cấp năng lượng Loại 1, 2 hoặc 3 tương ứng. Nếu PD trả về giá trị Loại 0, thì nguồn điện Loại 3 được cung cấp.
Hình 5: Phân loại 1 sự kiện
Phân loại 2 sự kiện – dành cho PD của 802.3at Lớp 4
Khi PD được xác định là thiết bị Loại 4, PSE sẽ sử dụng sự kiện thứ hai để xác minh rằng PD thực sự cần mức điện năng cao hơn. Sự kiện thứ hai này có thể là một trong hai phương thức sau:
Phân loại 2 sự kiện dựa trên phần cứng
Trước tiên, PSE thực hiện phân loại 1 sự kiện như mô tả ở trên. Nếu nó đọc giá trị dòng điện Loại 4 từ PD, thì nó chỉ cung cấp nguồn Loại 3 và lặp lại xung điện áp lần thứ hai. Nếu sau sự kiện thứ 2 này, người ta xác nhận rằng PD là Loại 4, thì PSE sẽ cung cấp nguồn điện Loại 4 cho PD.
Phân loại LLDP dựa trên phần mềm
Trước tiên, PSE thực hiện phân loại 1 sự kiện như mô tả ở trên. Nếu nó đọc giá trị hiện tại của Lớp 4 từ PD, thì nó chỉ cung cấp nguồn Lớp 3 và yêu cầu xác nhận từ PD thông qua giao thức LLDP Lớp 2 về việc liệu PD có thực sự là Lớp 4 hay không. Nếu sau sự kiện thứ 2 này, nó được xác nhận rằng PD là Lớp 4, thì PSE sẽ cung cấp nguồn Lớp 4 cho PD.
hỗ trợ phân loại 2 sự kiện
Tiêu chuẩn IEEE 802.3at xác định rằng các PD loại 4 phải hỗ trợ cả phân loại LLDP dựa trên sự kiện 2 dựa trên phần cứng và dựa trên phần mềm, trong khi PSE chỉ phải hỗ trợ một nhưng có thể hỗ trợ cả hai. Bộ cấp nguồn PoE+ thường chỉ hỗ trợ sắp xếp 2 sự kiện dựa trên phần cứng. Nhiều thiết bị chuyển mạch PoE+ hỗ trợ cả hai phương pháp.
Tính toán ngân sách cung cấp điện PoE
Việc tính toán ngân sách năng lượng cho mạng Cấp nguồn qua Ethernet (PoE) có thể khó khăn. Có rất nhiều yếu tố cần xem xét và nếu không cẩn thận, bạn có thể dễ dàng bội chi cho bộ nguồn của mình. Để giúp bạn tính toán ngân sách nguồn PoE của mình, chúng tôi đã tổng hợp hướng dẫn hữu ích này. Chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn tất cả các yếu tố bạn cần xem xét và chỉ cho bạn cách sử dụng máy tính ngân sách năng lượng PoE miễn phí của chúng tôi.
Bước 1: Thêm nhu cầu về PoE tính bằng Watts
Tổng nhu cầu năng lượng dự kiến từ tất cả các PD của bạn sẽ được tính toán. Nó phải bao gồm công suất tối đa và các giới hạn trên cho mỗi phân loại PD. Mọi thiết bị không xác định phải được coi là Loại 0.
Ví dụ: thiết bị IEEE802.3af có thể tiêu thụ 9 watt; tuy nhiên, vì chúng là thiết bị Loại 0, bạn có thể cho rằng chúng tiêu thụ 15.4 watt.
Thỉnh thoảng làm tròn số để cáp được sử dụng để kết nối công tắc PD và PoE không bị mòn quá nhanh.
Ví dụ: một camera IP IEEE802.3at Class 4 điển hình tiêu thụ 25.5 watt. Vòng hơn 30 watt này cung cấp cho bạn một bộ đệm nếu có sự mất mát không thể tránh khỏi giữa công tắc PoE và thiết bị của bạn.
Một trong những cân nhắc quan trọng nhất khi chọn ngân sách nguồn PoE là đảm bảo có sẵn các cổng trong thiết kế của bạn. Hãy nhớ rằng, có ít nhất một cổng dự phòng trên thiết bị PD có thể hữu ích cho mục đích chẩn đoán hoặc khắc phục sự cố. Và một số khách hàng thậm chí có thể muốn có thêm cổng để cung cấp cho họ tùy chọn thêm nhiều thiết bị PD hơn trong tương lai. Nhưng đừng lo lắng – miễn là bạn chọn các thiết bị PD phù hợp và tích hợp chúng một cách chính xác, việc tính toán các cổng dự phòng là không cần thiết như một phần của tính toán ngân sách nguồn PoE.
Bước 2: Mở rộng quy mô cho môi trường hoạt động
Nếu bạn thực hiện tính toán ngân sách năng lượng, bạn phải tính đến các điều kiện môi trường.
Tốc độ mà một nguồn điện được thiết kế để mất công suất theo thời gian sẽ phụ thuộc vào các điều kiện mà nó được sử dụng. Công ty nói rằng trong các điều kiện thuận lợi hoặc được kiểm soát, bạn có thể mong đợi hiệu suất dài hạn của nguồn cung cấp năng lượng là 70% so với định mức của nó. Trong loại môi trường này, bạn nên chia tổng công suất từ bước một cho 0.7.
Mọi bộ phận của nguồn điện đều được thiết kế để có khả năng chống nóng, lạnh và ẩm. Tuy nhiên, những yếu tố này có thể thay đổi hiệu suất và tuổi thọ. Chia tổng công suất từ bước một cho 0.6 cho loại cài đặt này.
Lắp đặt điện hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt thường đòi hỏi thiết bị cấp công nghiệp. Ví dụ, dòng Fiberroad Industrial PoE là bộ nguồn DC 48VDC được chế tạo để chịu được nhiều năm tiếp xúc với tiếng ồn và độ rung cao trong lĩnh vực này.
Lấy ví dụ về kịch bản khắc nghiệt này:
Công tắc và nguồn điện sẽ được lắp đặt trong một hộp kim loại tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, tại một địa điểm ở đông bắc Hoa Kỳ. Vào mùa đông, nhiệt độ bên trong chuồng có thể thấp tới –10°F/–24°C. Và vào mùa hè, nhiệt độ có thể lên tới 140°F/60°C. Xem xét sự thay đổi này theo nhiệt độ, chúng tôi hy vọng nguồn điện sẽ hoạt động ở mức 60% công suất.
Để tính toán bạn cần nguồn điện nào, bạn cần biết máy tính của mình sẽ tiêu thụ tổng cộng bao nhiêu điện năng. Nếu phương trình hiện tại là X và mức giảm hiệu suất dài hạn dự đoán là 50%, thì bạn chỉ cần nhân X với 0.5.
Bước 3: Chọn Nguồn điện
Khi xem xét các nhu cầu về nguồn điện PoE của bạn, điều quan trọng là phải tính đến lượng điện năng cần thiết và môi trường. Chúng tôi đã cung cấp xếp hạng bắt đầu từ 30 watt và lên đến 720 watt.
Cấp nguồn qua cáp Ethernet
Trong các mạng hiện đại, các thiết bị điện tử công suất cung cấp năng lượng cho các PD qua cùng một hệ thống cáp được sử dụng cho dữ liệu. Cat5e hoặc cáp loại cao hơn phù hợp với các thiết bị tương thích IEEE 802.3af và IEEE 802.3at.
Bất kỳ cáp Ethernet nào chạy từ bộ chuyển mạch mạng PoE đến PD không được dài quá 328 ft, ngay cả khi thiết bị trung gian được đặt trên đường dây. Đầu phun PoE giữa nhịp nên được xem như một kết nối bảng vá lỗi. Nếu vượt quá 328 ft, việc cung cấp điện và truyền dữ liệu có thể bị ảnh hưởng tiêu cực.
Tuy nhiên, AI Extend đang ngày càng trở nên phổ biến trong các thiết bị Cấp nguồn qua Ethernet, có thể mở rộng khoảng cách PoE lên tới 250m. Dòng Fiberroad AI Power over Ethernet hỗ trợ chức năng này bằng DIP Switch, bất cứ khi nào được bật khi cần. Tính năng AI Extend phù hợp với những trường hợp nguồn điện của bạn ở quá xa. Tuy nhiên, giới hạn băng thông đó là cần lưu ý.
| 10/100BASE-TX （802af/at, Chế độ A） |
10/100BASE-TX (802.3af/at, Chế độ B) |
1000BASE-TX (802.3af/at, Chế độ A) |
1000BASE-TX (802.3af/at, Chế độ B) |
1000BASE-TX (802.3bt) |
||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pin | Ngày | Power | Ngày | Power | Ngày | Power | Ngày | Power | Ngày | Power |
| 1 | Rx + | DC + | Rx + | TxRx A + | DC + | TxRx A + | TxRx A + | DC + | ||
| 2 | Rx - | DC + | Rx - | TxRx A – | DC + | TxRx A – | TxRx A – | DC + | ||
| 3 | Cảm ơn + | DC - | Cảm ơn + | TxRx B + | DC - | TxRx B + | TxRx B + | DC - | ||
| 4 | Chưa sử dụng | DC + | TxRx C + | TxRx C + | DC + | TxRx C + | DC + | |||
| 5 | Chưa sử dụng | DC + | TxRx C – | TxRx C – | DC + | TxRx C – | DC + | |||
| 6 | Tx - | DC - | Tx - | TxRx B – | DC - | TxRx B – | TxRx B – | DC - | ||
| 7 | Chưa sử dụng | DC - | TxRx D + | TxRx D + | DC - | TxRx D + | DC - | |||
| 8 | Chưa sử dụng | DC- | TxRx D – | TxRx D – | DC - | TxRx D – | DC - | |||
Bảng 2: Sơ đồ nguồn và dữ liệu cổng Lan
Ghi chú:
- Mỗi lần chỉ được cấp nguồn ở một chế độ và PSE đưa ra quyết định này. PSE có thể hỗ trợ chế độ A hoặc B hoặc cả hai. Thông thường, phương pháp được chọn không phải là mối quan tâm đối với người dùng cuối vì đó là yêu cầu của tiêu chuẩn IEEE 802.3af/at mà tất cả các PD phải hỗ trợ cả hai chế độ.
- Với Chế độ B, kỹ thuật nguồn ảo cho phép các cặp được cấp nguồn cũng mang dữ liệu trong Ethernet 10/100 Mbit/s.
- Cả hai Chế độ A và B đều được hỗ trợ trong Gigabit Ethernet. Kỹ thuật nguồn ảo được sử dụng cho cả hai chế độ, như trong Gigabit Ethernet, tất cả bốn cặp đều được sử dụng để truyền dữ liệu.
- IEEE 802.3bt “4PPoE” sử dụng tất cả cho các cặp để cung cấp năng lượng trong Gigabit Ethernet, do đó có tên tiêu chuẩn – 4PPoE (“Cấp nguồn qua Ethernet 4 cặp”).