Power over Ethernet หรือ PoE นั้นอยู่คู่กับเรามานานหลายปีแล้ว เริ่มต้นจาก Type 1 PoE (IEEE 802.3af) ที่เปิดตัวเมื่อปี 2003 ให้กำลังไฟฟ้าถึง 15.4 วัตต์ ส่วนฝั่งอุปกรณ์รับกำลังไฟได้ถึง 13 วัตต์ หลังจากนั้นจึงตามมาด้วย Type 2 PoE (หรือบางคนเรียกว่า PoE Plus) ที่ให้กำลังไฟมากขึ้นไปจนถึง 30 วัตต์ และอุปกรณ์รับไฟได้ถึง 25.5 วัตต์
ซึ่งระดับไฟ DC ขั้นตั้นสองแบบที่ยังไม่สูงมากนี้ ทำให้ยังไม่มีใครตั้งคำถามถึงความปลอดภัยของ PoE แต่เมื่อมีการเปิดตัวมาตรฐานที่วิ่งกระแสครบ 4 คู่สายอย่าง Type 3 และ Type 4 PoE ที่เปิดตัวเมื่อปี 2018 ที่ให้กำลังไฟมากถึง 60 และ 90 วัตต์ตามลำดับ ที่ทำให้ทางมาตรฐานความปลอดภัยในการวางระบบไฟฟ้าแห่งชาติหรือ National Electric Code ต้องเพิ่มเรื่องการวางวงจรไฟฟ้าแบบ 60 วัตต์นี้ด้วย ทำให้หลายคนเริ่มสงสัยกันแล้วว่า PoE นั้นปลอดภัยต่อการใช้งานจริงๆ หรือ ดังนั้นทาง Fluke จึงเข้ามาอธิบายดังต่อไปนี้
AC เทียบกับ DC
ขณะที่เรื่องของการเปรียบเทียบไฟฟ้ากระแสตรงกับกระแสสลับโดยเฉพาะในด้านประสิทธิภาพนั้นเป็นที่ถกเถียงกันยาวนานเหมือนสงครามระหว่างเอดิสันกับเทสล่า แต่ก็มีความเชื่อมายาวนานด้วยเช่นกันว่ากระแสตรง (DC) ปลอดภัยกว่า ซึ่งก็มีข้อเท็จจริงรองรับที่ว่า กระแสสลับ (AC) นั้นอันตรายกว่า DC ประมาณ 3 ถึง 5 เท่าเนื่องจากสำหรับ DC แล้วต้องเพิ่มกระแสเข้าไปอีกหลายมิลลิแอมป์ที่ศักย์ไฟฟ้าเดียวกันกับแบบ AC เพื่อที่จะมีอันตรายถึงชีวิต โดยเราสามารถอธิบายความแตกต่างของกระแสทั้งสองแบบได้ดังนี้
ไฟฟ้ากระแสสลับ AC จะวิ่งสลับขึ้นลงตลอดเวลาขณะที่กระแสตรง DC จะไหลในทิศทางเดียว ทำให้เมื่อพูดถึง AC จะมีเรื่องของความถี่ด้วยขณะที่ไม่มีใน DC ซึ่งในสหรัฐฯ นั้น กระแส AC จะวิ่งสลับกัน 60 ครั้งต่อวินาที (60 เฮิร์ตซ์) ส่วนในยุโรปจะใช้ที่ 50 ครั้งต่อวินาที (50 เฮิร์ตซ์) ซึ่งถ้ามองในรูปกราฟก็จะชัดเจนและง่ายมากขึ้น โดยไฟ AC จะมีลักษณะคล้ายคลื่น (แบบ Sine) ขณะที่ DC จะวิ่งออกมาเป็นเส้นตรง
ดังนั้นเมื่อไฟช็อตรั่วเข้าร่างกายด้วยกระแส AC ที่มีปริมาณไฟหรือแอมแปร์มากถึงระดับที่เป็นอันตรายนั้น ด้วยธรรมชาติการวิ่งสลับไปมาของไฟ AC จะเข้าทำให้หัวใจเต้นผิดปกติจนหยุดเต้นได้ ขณะที่กระแสที่ไหลตรงต่อเนื่องอย่าง DC ไม่ได้อันตรายกับหัวใจ แต่ก็สามารถทำให้กล้ามเนื้อบีบตัวผิดปกติจนชักกระตุก จนอาจทำให้เสียชีวิตได้ถ้าได้รับกระแสมากเพียงพอ และนอกจากปัจจัยเรื่องปริมาณกระแสแล้ว ยังมีเรื่องของความต้านทานไฟฟ้าในร่างกายที่สำคัญไม่แพ้กัน ซึ่งเกี่ยวข้องกับทั้งความชื้น ความหนาของผิวหนัง น้ำหนัก อายุ หรือแม้แต่เพศ โดยผิวที่แห้งจะมีความต้านทานมากกว่าผิวเปียก ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเข้าไปในร่างกายก็จะมีมากขึ้นถ้าร่างกายมีความต้านทานไฟฟ้าน้อย เพศหญิงเองก็อ่อนไหวต่อกระแสไฟฟ้ามากกว่าผู้ชายเนื่องจากความต้านทานไฟฟ้าโดยรวมน้อยกว่าด้วย
อีกหนึ่งประเด็นที่สำคัญก็คือ เส้นทางการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านภายในร่างกาย โดยการถูกไฟฟ้าช็อตนั้นจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีเส้นทางเข้าและออกจากร่างกายที่สมบูรณ์ที่ปล่อยให้กระแสไฟฟ้าไหลเข้าและออกได้ ซึ่งไฟฟ้ามักเลือกเส้นทางที่สั้นและง่ายที่สุดในการไหลออกจากร่างกายลงไปยังพื้นดิน ดังนั้นเส้นทางที่กระแสเลือกไหลผ่านจึงสัมพันธ์กับอันตรายของไฟฟ้าช็อต อย่างเช่น กระแสที่วิ่งไหลจากมือข้างหนึ่งไปยังมืออีกข้างหนึ่งซึ่งย่อมผ่านหัวใจ ก็จะอันตรายมากกว่าหลายเท่าเมื่อเทียบกับกรณีกระแสวิ่งเส้นทางอื่น เช่น จากนิ้วไปยังข้อศอกออกไป เป็นต้น
แล้วหลักการดังกล่าวเกี่ยวข้องกับ PoE อย่างไร?
อ้างอิงจากมาตรฐาน IEEE นั้น เทคโนโลยี PoE จะปล่อยศักย์ไฟฟ้าไปตามสายเคเบิลแบบกระแสตรง DC อยู่ในช่วง 44 – 57 โวลต์ เฉลี่ยแล้วมักอยู่ที่ 48 โวลต์ ซึ่งมีมาตรฐานกำหนดอยู่ว่ากระแสไฟฟ้าใดที่มีศักย์ต่ำกว่า 35 โวลต์สำหรับ AC หรือ 60 โวลต์สำหรับ DC ถือว่าเป็นศักย์ไฟฟ้าต่ำจนมีความปลอดภัยหรือ SELV จากนิยามนี้ ทำให้พอร์ตที่เปิดใช้ PoE ถือเป็น SELV ด้วย และพูดได้เต็มปากว่าไฟ DC แค่ 48 โวลต์ก็ไม่สามารถช็อตร่างกายใครได้ (ความรู้สึกเหมือนตอนเด็กที่คุณอาจจะเคยเอาถ่าน 9 โวลต์มาแตะลิ้น) นอกจากนี้ก็ไม่มีใครแนะนำให้คุณปอกฉนวนทั้งด้านนอกและสายย่อยด้านในของสายทองแดงบิดเกลียวคู่แล้วเอามือเปล่าจับลวดเปลือย (โดยเฉพาะการเอามือเปียกๆ ไปจับ) ด้วย
ยิ่งไปกว่านั้น สายเคเบิลที่ถูกตัดขาดหรือไม่ได้เชื่อมต่ออย่างสมบูรณ์ก็แทบไม่มีโอกาสจะปล่อยไฟฟ้ามาช็อตด้วยอันเนื่องมาจากกลไกของโปรโตคอล PoE เอง ด้วยระบบที่อุปกรณ์ฝั่งปล่อยกระแสไฟฟ้า (PSE) จะต้องคุยสื่อสารกับอุปกรณ์ฝั่งรับพลังงาน (PD) ก่อนที่จะปล่อยกระแสไฟฟ้าออกมา นั่นคือถ้าไม่มีการสื่อสารคุยกันหรือ Handshake ก่อน สายเส้นนั้นก็ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล ถือเป็นจุดที่แตกต่างจากการปล่อยกระแสไฟฟ้าในมาตรฐาน AC ที่มีการปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่องโดยไม่คำนึงถึงอุปกรณ์ที่เสียบเข้าอีกฝั่ง
สรุปง่ายๆ ก็คือ PoE นั้นปลอดภัย แต่ทุกอย่างก็มีข้อยกเว้น
ยังมีข้อสงสัยว่า ถ้า PoE ปลอดภัยจริง ทำไมถึงมีระบุไว้ในมาตรฐาน NEC สำหรับไฟฟ้าที่มีกำลังไฟมากกว่า 60 วัตต์ด้วย? เหตุผลก็คือ PoE ยังมีโอกาสที่จะเกิดอันตรายจากความร้อนที่สร้างขึ้นภายในมัดสายเคเบิลที่ส่งผลให้เกิดการสูญเสียของกระแสรับส่งข้อมูลในสาย รวมทั้งทำให้สายเคเบิลเสื่อมเมื่อเวลาผ่านไปจนทำให้ไม่สามารถรับส่งข้อมูลได้ดีเหมือนเดิม และเนื่องจาก PoE ถูกใช้ในการจ่ายไฟเลี้ยงอุปกรณ์ตั้งแต่โทรศัพท์และอุปกรณ์ในระบบความปลอดภัย ไปจนถึงระบบที่ดูแลสวัสดิภาพและชีวิตของบุคคลที่เชื่อมต่อบนเครือข่าย ทำให้การเชื่อมต่อรับส่งข้อมูลที่มีปัญหาอาจส่งผลให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยต่อชีวิตได้ด้วย จึงเป็นหนึ่งในเหตุผลที่ NEC กำหนดจำนวนสายเคเบิลมากสุดที่มัดรวมกันได้โดยอิงจากขนาดลวดตัวนำและอุณหภูมิของระบบ PoE 60 วัตต์หรือสูงกว่า หรือความจำเป็นที่ต้องใช้สายเคเบิลพิเศษแบบ Limited Power (LP)
ยังมีการพูดถึงความปลอดภัยด้านแนวโน้มการเกิดอัคคีภัยของระบบ PoE แต่ถึงแม้จะพอเป็นไปได้ทางทฤษฎี แต่การจะเกิดขึ้นได้ก็ต้องเป็นสถานการณ์ที่เลวร้ายสุดๆ ที่เกิดขึ้นได้ยากมาก กับการที่มัดสายเคเบิลขนาดใหญ่ที่มัดกันแน่นมากจะส่งผ่านกระแสไฟฟ้า PoE กำลังสูงระดับ 60 วัตต์หรือสูงกว่าพร้อมๆ กันในช่องใต้เพดานที่ร้อน (ระดับสูงกว่า 40 องศาเซลเซียว) จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งโดยไม่มีการแยกออกเป็นมัดสายเล็กลงหรือเป็นสายเคเบิลย่อย รวมทั้งต้องมีปัจจัยในเรื่องการใช้สายเคเบิลแบบ UTP ที่คุณภาพต่ำ (อย่างเช่นอัลลอยด์แบบ Copper-Clad) กับการเข้าใกล้วัสดุไวไฟประมาณหนึ่งด้วย ซึ่งสถานการณ์ดังกล่าวนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการทำตามมาตรฐานการลากสายและการตรวจรับรองมาตรฐาน (ซึ่งสายที่ไม่ได้คุณภาพก็จะตรวจไม่ผ่าน CCA อยู่แล้ว)
แต่เราก็ยังต้องระลึกไว้เสมอว่าถึงแม้จะไม่มีอันตรายถึงชีวิต แต่ระบบ PoE ก็อาจสร้างปัญหาในการรับส่งสัญญาณข้อมูลได้ถ้าสายเคเบิลดังกล่าวไม่ได้ทำให้สมดุลอย่างเหมาะสม อย่างระบบ PoE Type 3 และ 4 ที่ใช้สายทั้ง 4 คู่สายวิ่งกระแสไฟนั้น มีการจ่ายไฟบนสายทุกเส้นร่วมกับสัญญาณข้อมูลด้วยศักย์ไฟฟ้าแบบ Common-Mode ที่แบ่งกระแสระหว่างลวดตัวนำในคู่สาย ซึ่งจะทำได้ก็ต่อเมื่อค่าความต้านทาน DC นั้นเท่ากัน ความไม่สมดุลที่มากเกินไปของค่าความต้านทานแต่ละคู่สายอาจส่งผลให้สัญญาณข้อมูลอีเธอร์เน็ตถูกบิดเบือนได้ นี่จึงเป็นเหตุผลที่เราแนะนำให้ทดสอบค่าความไม่สมดุลของความต้านทาน DC โดยใช้อุปกรณ์ทดสอบอย่าง DSX CableAnalyzer™ Series ซึ่งคุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดสอบความไม่สมดุลของความต้านทานไฟฟ้า DC ได้จาก https://www.flukenetworks.com/content/white-paper-dc-resistance-unbalance-testing-easy-low-cost-insurance-your-poe-systems
ที่มา : https://www.flukenetworks.com/blog/cabling-chronicles/power-over-ethernet-safe
