Công nghệ cấp nguồn điện POE là gì? Những tiêu chuẩn POE thông dụng hiện nay

Cấp nguồn điện qua Ethernet (POE) là gì? Có những chuẩn POE thông dụng nào?

POE là gì?

POE có tên tiếng anh là Power over Ethermet là công nghệ truyền dữ liệu và nguồn qua dây mạng. Công nghệ PoE (Cấp nguồn qua Ethernet) cho phép PSE (Power Sourcing Equipment, ví dụ như  switch POE) sử dụng dây mạng để cung cấp đồng thời cả nguồn và dữ liệu đến PD (Thiết bị được cấp nguồn như camera IP và điện thoại VoIP), có thể đơn giản hóa việc lắp đặt hệ thống cáp và tiết kiệm chi phí. Các tiêu chuẩn PoE khác nhau như IEEE802.3af, 802.3at và 802.3bt được phát hành bởi IEEE (Viện Kỹ sư Điện và Điện tử) để điều chỉnh lượng điện năng được cung cấp cho các PD đó.  
 

Công nghệ cấp nguồn điện POE hoạt động như thế nào?

Cách thức hoạt động rất đơn giản. Cáp Ethernet đáp ứng tiêu chuẩn CATx bao gồm bốn cặp cáp xoắn và PoE gửi nguồn qua các cặp này đến các thiết bị hỗ trợ PoE. Các tiêu chuẩn PoE đầu tiên sử dụng hai cặp xoắn để truyền dữ liệu, trong khi hai cặp còn lại được sử dụng để truyền tải điện năng. Với các tiêu chuẩn PoE mới, nguồn và dữ liệu đều được gửi qua tất cả bốn cặp xoắn.

Khi các cặp giống nhau được sử dụng cho cả nguồn và dữ liệu, thì nguồn và truyền dữ liệu không ảnh hưởng lẫn nhau. Đó là bởi vì điện và dữ liệu được vận chuyển ở hai đầu đối diện của phổ tần số. Điện có tần số thấp từ 60 Hz trở xuống và truyền dữ liệu có tần số có thể nằm trong khoảng từ 10 triệu đến 100 triệu Hz.
 

Các chuẩn POE thông dụng hiện nay?

Hiện tại, chuẩn PoE có ba loại: IEEE 802.3af, IEEE 802.3at và IEEE 802.3bt. Các tiêu chuẩn PoE đó xác định công suất tối thiểu mà các thiết bị cấp POE có thể cung cấp và công suất tối đa mà PD sẽ nhận được. Trên thực tế, công nghệ PoE đã xuất hiện từ năm 2003. IEEE 802.3af là tiêu chuẩn PoE đầu tiên được giới thiệu. Công suất đầu ra 15,4W của nó đủ cho hầu hết các điện thoại IP và các điểm truy cập. Nhưng theo sự phát triển của công nghệ, nhiều thiết bị như điện thoại video IP yêu cầu hơn 13W cho các ứng dụng dự định. Vì lý do đó, IEEE 802.3at đã được phát hành vào năm 2009, chỉ định 30W cho mỗi cổng trên PSE. Ngày nay, nhu cầu về năng lượng cao hơn nữa để hỗ trợ các thiết bị như camera IP PTZ và thiết bị đầu cuối POS. Do đó, IEEE 802.3bt mới đã được phát triển vào năm 2018 và tăng công suất phát PoE tối đa lên 60W hoặc 100W cho mỗi cổng.

1. PoE IEEE 802.3af 

Là tiêu chuẩn PoE Type 1 sử dụng hai cặp dây cáp đồng để truyền đồng thời dữ liệu (cả hai chiều ) và cấp nguồn cho nhiều loại thiết bị có công suất thấp hơn. PoE type 1 có công suất nguồn một chiều DC khoảng 15,4W tại PSE (Power Sourcing Equipment) cho mỗi cổng PoE cung cấp đến PD (Powered Device) là khoảng 12,95W. Với công suất này, phiên bản PoE Type 1 có thể hỗ trợ các thiết bị như điện thoại VoIP, các cảm biến, đồng hồ đo, thiết bị truy cập không dây với 2 ăng-ten, và camera giám sát tĩnh mức đơn giản.

      2.  PoE +, IEEE 802.3at
Chuẩn PoE IEEE 802.3af-2003 ban đầu cung cấp tới 15,4 W nguồn DC trên mỗi cổng. Chuẩn PoE IEEE 802.3at-2009 được cập nhật, còn được gọi là PoE + hoặc PoE plus, cho phép cấp nguồn lên đến 30 W cho các thiết bị Loại 2. Đó là đủ năng lượng cho các thiết bị như điện thoại VoIP, điểm truy cập không dây và camera an ninh. Nhưng điều đó là chưa đủ đối với công nghệ như màn hình phẳng, đèn LED hoặc thiết bị đầu cuối POS bán lẻ.
      3.  PoE ++ IEEE 802.3bt
Để đáp ứng nhu cầu về năng lượng cao hơn, IEEE đã phát hành một tiêu chuẩn PoE mới vào cuối năm 2018, nhằm tăng đáng kể dung lượng. IEEE 802.3bt cho phép công suất lên đến 60 W đến 100 W tại nguồn bằng cách cung cấp nguồn qua bốn cặp dây (so với khả năng cấp nguồn chỉ qua hai cặp của công nghệ trước đây). Sự gia tăng sức mạnh này cho phép bạn sử dụng PoE cho nhiều thiết bị và ứng dụng hơn. Như một lợi ích bổ sung, tiêu chuẩn mới sẽ tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng bằng cách giảm thiểu tổn thất điện năng trong cáp, có khả năng cắt giảm một nửa tổn thất điện năng.

Tiêu chuẩn mới sẽ bao gồm hỗ trợ 2,5GBASE-T, 5GBASE-T và 10GBASE-T, trong khi các tiêu chuẩn hiện tại có tốc độ tối đa là 1-Gbps. Hỗ trợ mới này sẽ tạo ra tốc độ dữ liệu trung gian giữa các tiêu chuẩn hiện có.

Các chuẩn POE và mức công suất của chúng

Công nghệ PoE trước đây bao gồm PoE Loại 1, còn được gọi là IEEE 802.3af và PoE Loại 2, được biết đến nhiều hơn với tên gọi 802.3at hoặc PoE +. Cả hai đều sử dụng Nguồn qua Ethernet 2 cặp, Loại 1 với tối đa 15,4 W cho mỗi cổng và Loại 2 với tối đa 30 W cho mỗi cổng.

Với tiêu chuẩn 802.3bt mới, có hai tùy chọn mới: Loại 3 và Loại 4. Loại 3 còn được gọi là PoE 4 cặp, 4PPoE, PoE ++ hoặc UPoE. Nó cung cấp công suất 60 W cho mỗi cổng và lý tưởng cho thiết bị hội nghị truyền hình, điểm truy cập không dây đa đài, camera PTZ và thiết bị quản lý tòa nhà.

Loại 4 (tên gọi khác là PoE công suất cao) cung cấp khả năng nguồn cao nhất, có thể lên đến 100 W nguồn DC (71,3 W cho mỗi thiết bị) và có thể hỗ trợ màn hình phẳng và máy tính xách tay. Để biết thêm thông số kỹ thuật chi tiết về PoE Loại 4 và các loại khác, bạn có thể tham khảo bảng sau.

Những ứng dụng và lợi ích của công nghệ POE

• Sử dụng một bộ dây xoắn đôi cho cả dữ liệu và thiết bị có công suất thấp.

 

• Ngoài các ứng dụng đã nêu ở trên, PoE cũng hoạt động tốt cho giám sát video, quản lý tòa nhà, ki-ốt video bán lẻ, bảng hiệu thông minh, máy bán hàng tự động và hệ thống điểm bán lẻ thông tin.

 

• Tiết kiệm tiền bằng cách loại bỏ nhu cầu chạy dây điện.

 

• Dễ dàng di chuyển thiết bị mà không bị gián đoạn.

 

• Nếu mạng LAN của bạn được bảo vệ khỏi mất điện bằng UPS, thì các thiết bị PoE được kết nối với mạng LAN của bạn cũng được bảo vệ khỏi mất điện.

POE có nhiều ưu thế từ tiết kiệm chi phí, nhân lực cho triển khai, đầu tư và vận hành (từ yêu cầu 2 hệ thống cung cấp nguồn và dữ liệu độc lập, nay có thể tích hợp vào một), có thể tận dụng các hệ thống phụ trợ khác của hệ thống truyền dữ liệu như cấp nguồn dự phòng (qua UPS, máy phát), và đặc biệt phát huy ưu thế trong một số môi trường đặc thù của ngành năng lượng như điện, gas, dầu khí… khi tối giản việc triển khai, dễ dàng đảm bảo an toàn hệ thống cũng như chi phí. Vì vậy, công nghệ cấp nguồn điện POE là một giải pháp vô cùng hữu ích cho hệ thống truyền tải hiện nay.