คู่มือการติดตั้ง Power over Ethernet ให้ประสบความสำเร็จ

หลายปีก่อนหน้านี้ มีผู้ที่ริเริ่มความคิดที่นำทั้งกระแสไฟฟ้าและการสื่อสารข้อมูลมารวมอยู่บนสายเคเบิลบิดเกลียวคู่สายเดียวกัน จนเป็นการถือกำเนิดสิ่งที่เรียกว่า Power over Ethernet (PoE) และอุปกรณ์ยุคใหม่มากมายทั้งฝั่งแหล่งกำเนิดพลังงาน และฝั่งที่ใช้พลังงานไฟฟ้าบนสายเส้นเดียวกับที่วิ่งข้อมูลที่ถูกพัฒนาขึ้นมาในตลาดเป็นจำนวนมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง

แนวทางการติดตั้งระบบ Power over Ethernet ให้ประสบความสำเร็จ
สำหรับกรณีส่วนใหญ่แล้ว PoE สามารถลดความจำเป็นในการใช้ปลั๊กไฟได้ จึงช่วยลดทั้งค่าใช้จ่ายและแรงงานที่เคยต้องติดตั้งระบบซ้ำซ้อน รวมทั้งยังลดการใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้าแยกต่างหากสำหรับอุปกรณ์ที่ทำให้ลดจุดที่เป็นสาเหตุของความล้มเหลวในระบบได้อีกด้วย และเนื่องจาก PoE ใช้ศักย์ไฟฟ้าที่ต่ำกว่า ปลอดภัยกว่า จึงไม่จำเป็นต้องใช้มาตรฐานที่เข้มงวดอย่างตัวฉนวนและกล่องไฟเพิ่มเติมที่เคยต้องใช้กับระบบไฟฟ้าปกติ

วงจรของระบบ PoE นั้นประกอบด้วย 3 ส่วน ได้แก่:
– อุปกรณ์ที่เป็นแหล่งจ่ายไฟหรือ Power Sourcing Equipment (PSE) ซึ่งเป็นตัวปล่อยกำลังไฟฟ้าออกมาบนสายเคเบิลเส้นเดียวกับที่ส่งสัญญาณข้อมูล ซึ่งมักจะเป็นสวิตช์ หรืออาจจะเป็นตัวจ่ายไฟฟ้ากลางทางแยกต่างหากในกรณีที่สวิตช์ดังกล่าวไม่สามารถจ่ายไฟฟ้าได้
– ระบบสายเคเบิลที่นำส่งทั้งกระแสไฟฟ้าและสัญญาณข้อมูล ซึ่งมาตรฐาน IEEE สำหรับ PoE มีการกำหนดสเปกของสายเคเบิลแบบบิดเกลียวคู่ทั้งที่วิ่งบนสองและสี่คู่สายเอาไว้
– อุปกรณ์ที่ได้รับไฟฟ้าหรือ Powered Device (PD) เป็นฝั่งที่ได้รับกระแสไฟฟ้าจากอุปกรณ์ PSE

รูปที่ 1 : ลักษณะของระบบ PoE และนิยามพื้นฐาน

การติดตั้งตามมาตรฐานของ IEEE นั้น จะมีการจ่ายไฟออกมาจาก PSE ก็ต่อเมื่อมีการร้องขอจาก PD เท่านั้น นั่นหมายความว่าถ้า PD ถูกตัดขาดการเชื่อมต่อ PSE ก็จะหยุดจ่ายไฟฟ้าออกมา จึงทำให้ระบบ PoE ค่อนข้างปลอดภัยมากกว่าการจ่ายไฟฟ้า AC ธรรมดาที่มีการจ่ายไฟอยู่ตลอดออกมาจากปลั๊กไฟ นอกจากนี้ PoE ยังใช้ศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าด้วย โดยอยู่ในช่วง 43 ถึง 57 Vdc

การวางระบบ PoE ให้ประสบความสำเร็จนั้นประกอบด้วย 3 ขั้นตอน ได้แก่:
1. การเลือกใช้อุปกรณ์
2. การตรวจสายเคเบิลเทียบมาตรฐาน
3. การติดตั้งและแก้ปัญหา

1. การเลือกอุปกรณ์
แม้ PoE จะเปิดโอกาสในการใช้งานหลายรูปแบบเพิ่มเติมมากมาย แต่ก็มีปัญหาสำคัญเกี่ยวกับเรื่องมาตรฐาน เนื่องจากนิยามของ “PoE” ไม่ได้มีบัญญัติไว้จำเพาะ ทำให้ผู้จำหน่ายรายไหนก็สามารถอ้างได้ว่าตัวเองเป็น PoE ซึ่งปัจจุบันมีอยู่แค่ 3 มาตรฐานที่ทาง IEEE ประกาศให้ใช้เป็นทางการ ได้แก่ 802.3af, 802.3at, และ 802.3bt เท่านั้น ทั้งสามมาตรฐานดังกล่าวกำหนดระดับกำลังไฟฟ้าที่แตกต่างกัน 8 ระดับที่เราเรียกกันว่าคลาส (Class) และถ้าแบ่งตามลักษณะการเลือกใช้งานก็จะแบ่งเป็น 4 รูปแบบ (Type) โดย Type 1 และ 2 ใช้สองคู่สายในการวิ่งกระแสไฟ ส่วน Type 3 และ 4 ใช้ครบทั้ง 4 คู่สาย

รูปที่ 2 : คลาส ประเภท และมาตรฐานของ PoE

นอกจากนี้ ยังมีผู้จำหน่ายบางรายกำหนดนิยามของตัวเอง อย่างเช่น PoE+ และ PoE++ รวมไปถึง Universal PoE (UPoE) จาก Cisco ด้วย แม้มาตรฐานจำเพาะของแต่ละผู้ผลิตเหล่านี้สามารถนำมาใช้ร่วมกับมาตรฐานหนึ่งในสามของ IEEE ข้างต้นได้ แต่ก็สร้างความสับสนมากยิ่งขึ้นโดยเฉพาะกับผู้จำหน่ายที่สร้างรูปแบบการติดตั้ง PoE ที่นอกเหนือจากที่ระบุไว้ในมาตรฐาน ตัวอย่างเช่น ระบบ PoE แบบพาสซีฟ “Passive” ที่ตั้งค่าให้ “จ่ายไฟอยู่ตลอด” ไม่ต้องอาศัยการคุยเจรจากันระหว่าง PSE และ PD หรืออีกรูปแบบที่หันมาสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ในการจ่ายไฟผ่านเลเยอร์ที่สูงกว่าโปรโตคอล LLDP แทน เหล่านี้ย่อมทำให้ผู้ที่ทำงานเกี่ยวข้อง หรือแม้แต่นักออกแบบระบบเกิดความสับสนว่าระบบที่ใช้นี้จะทำงานร่วมกันหรือไม่ ยิ่งไปกว่านั้น จากผลการสำรวจผู้ติดตั้ง ผู้วางระบบ และผู้ใช้ปลายทางมากกว่า 800 ราย พบถึง 4 ใน 5 ที่เคยเจอความยุ่งยากในการนำระบบ PoE มาใช้มาแล้ว

2. การตรวจเทียบมาตรฐานสายเคเบิล
ระบบ PoE ถูกออกแบบมาให้ทำงานบนสายเคเบิลแบบบิดเกลียวคู่ประเภทต่างๆ ตามมาตรฐาน แต่การที่จะปล่อยสัญญาณคลื่นกระแสไฟกำลังสูงบนสายเคเบิลที่รับส่งสัญญาณข้อมูลความเร็วสูงด้วยพร้อมกันนั้นย่อมมีความต้องการสเปกสายเคเบิลบางอย่างเพิ่มเติมด้วย

ประการแรก ความต้านทานรวมของสายเคเบิลจะต้องต่ำ ถ้ามากเกินไปแล้ว กำลังไฟฟ้าจะถูกปล่อยสูญเสียระหว่างทางจาก PSE ไป PD ทำให้ PD ไม่ได้รับพลังงานไฟฟ้าเพียงพอ

ประการถัดมา เนื่องจาก PoE จะส่งต่อกระแสไฟฟ้าด้วยศักย์ไฟฟ้าแบบ Common-Mode ไม่ว่าจะเป็นบนสองหรือสี่คู่สาย หมายความว่ากระแสไฟฟ้าจะถูกแบ่งอย่างเท่ากันระหว่างลวดตัวนำสองหรือสี่เส้นดังกล่าว ซึ่งจะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อความต้านทาน DC บนลวดตัวนำแต่ละเส้นในคู่สายจะต้องสมดุล (เท่ากัน) ถ้ามีความแตกต่างกันก็จะเรียกค่าดังกล่าวว่าความไม่สมดุลของความต้านทาน DC ซึ่งถ้าไม่สมดุลมากเกินไปก็จะไปกระทบกับสัญญาณข้อมูลจนทำให้เกิดความผิดพลาดของบิทข้อมูล หรือทำให้ต้องรับส่งข้อมูลดังกล่าวใหม่ ไปจนถึงทำให้ลิงค์ดังกล่าวไม่สามารถรับส่งข้อมูลได้เลย

ประการที่ 3 ในรูปแบบการติดตั้งแบบ Type 3 และ 4 นั้น ไม่เพียงต้องกังวลกับค่าความไม่สมดุลของความต้านทาน DC บนแต่ละคู่สายเท่านั้น แต่ถ้าเกิดความไม่สมดุลของความต้านทาน DC ระหว่างคู่สายมากเกินไปด้วยก็อาจไปรบกวนการรับส่งข้อมูล หรือทำให้ PoE เส้นดังกล่าวหยุดทำงานได้เลย

การใช้เครื่องมือทดสอบสายเคเบิลแบบเทียบมาตรฐานที่มีการวัดค่าความต้านทานเหล่านี้ (ตัวอย่างเช่น เครื่องในซีรี่ย์ Fluke Networks DSX CableAnalyzer™) จะทำให้คุณทดสอบค่าความไม่สมดุลของความต้านทาน DC ทั้งภายในคู่สายเดียวกันและข้ามคู่สายได้ง่ายและรวดเร็ว ทำให้มั่นใจได้ว่าระบบสายเคเบิลที่วางไว้สามารถทำงานได้ตามต้องการสำหรับระบบ PoE ทั้งแบบสองและสี่คู่สาย

3. การติดตั้งและแก้ปัญหา
การที่ทราบกำลังจ่ายไฟของ PSE และความต้องการไฟฟ้าของ PD ทำให้ทั้งการติดตั้งและแก้ปัญหานั้นง่ายขึ้นมาก แต่ทว่าในโลกความเป็นจริงนั้น ช่างที่คอยดูแลอุปกรณ์ที่ใช้ PoE อยู่อาจไม่สามารถเข้าถึงข้อมูลดังกล่าวได้ แม้พวกเขาอาจจะตรวจความต้องการไฟฟ้าบนอุปกรณ์ PD ที่มีการรับรองจาก EA ได้ง่ายๆ แต่ส่วนใหญ่แล้ว ช่างเหล่านี้ก็มักทำงานห่างไกลจากอุปกรณ์ฝั่ง PSE มาก จำเป็นต้องคอยเดินกลับไปยังตู้ชุมสายหรือดาต้าเซ็นเตอร์เป็นระยะทางไกลเพื่อหากำลังไฟฟ้าที่สวิตช์จ่ายออกมา รวมไปถึงต้องคอยแกะว่าสายเคเบิ้ลเส้นไหนที่วิ่งมายัง PD ที่ต้องการด้วย ในหลายกรณี ช่างเหล่านี้อาจไม่มีสิทธิ์เข้าถึง PSE ต้องคอยติดต่อทีมงานด้านไอทีที่เกี่ยวข้องในการหาข้อมูลให้แทน จนรวมๆ แล้วอาจเสียเวลาไปกว่าครึ่งวันกับการตามทิศทางสายเคเบิลและเข้าถึงตัวสวิตช์

รูปที่ 3 : MicroScanner PoE ของ Fluke Networks

เครื่องมืออย่าง MicroScanner PoE ของ Fluke Networks จึงถูกออกแบบมาให้แก้ปัญหานี้ ช่วยประหยัดเวลาของช่างเทคนิคไปได้หลายชั่วโมง เพียงแค่เสียบตัว MicroScanner PoE เข้ากับสายเคเบิล ถ้าเชื่อมต่อกับ PSE อยู่ก็จะแสดงคลาส (0-8) ของกำลังไฟฟ้าบนลิงค์ให้ ช่างสามารถใช้ข้อมูลนี้เทียบกับความต้องการไฟฟ้าของ PD เพื่อดูว่าจ่ายกำลังไฟฟ้าออกมาได้เพียงพอหรือไม่ ซึ่งเครื่อง MicroScanner™ PoE ผ่านตามแผนการทดสอบตามโปรแกรม Ethernet Alliance Gen2 PoE Certified มาแล้วอย่างสมบูรณ์

ที่มา : https://www.flukenetworks.com/edocs/guide-successful-installation-power-over-ethernet

from:https://www.enterpriseitpro.net/power-over-ethernet-installation/