หน้าแรก Networking & Wireless เรื่องน่ารู้ : เจาะลึกเทคโนโลยี PoE Type 3 และ Type 4

เรื่องน่ารู้ : เจาะลึกเทคโนโลยี PoE Type 3 และ Type 4

แบ่งปัน


หลังจากมาตรฐาน IEEE 802.3bt สำหรับ PoE ทั้ง Type 3 และ Type 4 ได้เปิดตัวให้นำมาใช้งานจริงกันแล้วตั้งแต่สองปีที่ผ่านมา ก็มีการกล่าวถึงเทคโนโลยี PoE ระดับสูงต่อเนื่องเหล่านี้กันมาสักพักใหญ่ ทาง Fluke จึงใช้โอกาสนี้ในการอธิบายให้ชัดเจนอีกครั้งเกี่ยวกับ PoE ไม่ว่าจะเป็นประเภท (Type) ระดับ (Class) การรับรองมาตรฐาน รวมทั้งสิ่งที่ทาง Fluke ถนัดที่สุดก็คือ เรื่องของการทดสอบ

PoE Type 3 นั้นให้กำลังไฟถึง 60 วัตต์จากอุปกรณ์ฝั่งที่เป็นตัวจ่ายกระแส (PSE) และรับกำลังไฟฟ้าได้มากสุดที่ 51 วัตต์สำหรับอุปกรณ์ฝั่งรับกระแสไฟฟ้า (PD) ขณะที่ PoE Type 4 สามารถจ่ายกำลังไฟได้มากถึง 90 วัตต์จากอุปกรณ์ PSE และรับกำลังไฟเข้าได้ถึง 73 วัตต์สำหรับอุปกรณ์ฝั่ง PD ซึ่งกลไกการทำงานที่แตกต่างจาก PoE Type 1 (15 วัตต์) และ Type 2 (30 วัตต์) คือ จากเดิมที่ใช้ลวดทองแดงแค่สองคู่สายในการส่งกระแสไฟฟ้า มาตรฐาน PoE สองระดับใหม่ก็ขยับขึ้นมาใช้ครบ 4 สายบนสายเคเบิลบิดเกลียวคู่ (เป็นสาเหตุที่มักจะได้ยินการเรียกมาตรฐาน 802.3bt ว่าเป็น PoE 4 คู่สาย) ด้วยกำลังไฟฟ้าระดับสูงขึ้นมากนี้ทำให้ PoE ใหม่สามารถใช้จ่ายไฟฟ้าให้แก่อุปกรณ์ได้เกือบทุกประเภทไม่ว่าจะเป็นป้ายไฟธรรมดา ไปจนถึงกล้องวงจรปิดชั้นสูงที่หมุนกล้องหรือซูมเข้าออกได้ดังใจ ตั้งแต่ไฟส่องสว่าง LED ไปจนถึงจ่ายไฟให้คอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปได้เลยทีเดียว

การแบ่งระดับกำลังไฟที่ใช้หรือ Class

IEEE 802.3 PoE นั้นมีการแบ่งระบบ PoE เป็นระดับต่างๆ ซึ่งเป็นการกำหนดระดับพลังงานต่ำสุดที่อุปกรณ์ทั้งฝั่ง PSE และ PD รองรับได้ โดยอุปกรณ์จะมีกลไกรับรู้ค่ากำลังไฟที่ใช้ได้ด้วยการที่อุปกรณ์ PSE คอยตรวจจับความต้องการไฟฟ้าของ PD ผ่านโปรโตคอล Link Layer Discovery Protocol (LLDP) ที่จะคอยวิเคราะห์แพ็กเก็ตข้อมูลที่รับส่งระหว่าง PSE และ PD

ระดับหรือ Class ของ PoE มีตั้งแต่ 0 ถึง 8 โดยถ้าเป็น PoE Type 1 และ Type 2 จะครอบคลุมตั้งแต่ Class 0 ไปถึง Class 4 นั่นหมายความว่าครอบคลุมช่วงกำลังไฟฟ้าที่ฝั่ง PD ตั้งแต่ 12.95 ถึง 25.5 วัตต์ ขณะที่ Type 3 จะขยายคลุมไปถึง Class 5 (สูงสุดได้ถึง 40 วัตต์ที่ฝั่ง PD) และ Class 6 (สูงได้ถึง 51 วัตต์ที่ฝั่ง PD) และในกรณีของ Type 4 ก็จะคลุมไปถึง Class 7 (สูงสุดที่ 62 วัตต์ที่ฝั่ง PD) และ Class 8 (สูงสุดถึง 73 วัตต์ที่ฝั่ง PD) ทีนี้หลายคนคงสงสัยว่าทำไมเราต้องมีระบบของการจัดระดับกำลังไฟด้วย

เหตุผลหลักของการคิดแบ่งคลาสนี้ก็คือ การทำให้อุปกรณ์ทั้งสองฝั่งสามารถคุยเจรจากันเพื่อตกลงหากำลังไฟที่เหมาะสมมากที่สุดตามกำลังที่อุปกรณ์ฝั่ง PSE จ่ายได้ ตัวอย่างเช่น ถ้า PSE เป็นคลาส 6 แต่ PD เป็นแค่ Class 5 ระบบคลาสจะจัดให้การเชื่อมต่อนี้อยู่ที่คลาส 5 ซึ่งอุปกรณ์ PSE จะสามารถตั้งค่ากำลังไฟสูงสุดที่ตรงตามเกณฑ์ดังกล่าวได้ แทนที่จะจ่ายเต็มกำลังจนเกินกว่าที่ฝั่ง PE ต้องการ

เรื่องของมาตรฐานจะเข้ามาช่วยในการเลือกอุปกรณ์

ขณะที่มีการกล่าวถึง PoE อยู่ตลอดในวงการเน็ตเวิร์ก คุณก็น่าเคยได้ยินเกี่ยวกับมาตรฐาน PoE ที่ออกมาโดยทาง Ethernet Alliance กันบ้าง โดยมีการจัดตั้งโครงการ Ethernet Alliance PoE Certification ขึ้นมาเพื่อช่วยลดความสับสนเวลาเลือกซื้อผลิตภัณฑ์ในตลาด ด้วยการทดสอบและตรวจความถูกต้องของอุปกรณ์ PoE แต่ละแบบเพื่อรับประกันการทำงานร่วมกับอุปกรณ์อื่นได้ และการสอดคล้องตามมาตรฐาน IEEE 802.3 PoE เนื่องจากปกติแล้ว ถ้าแค่คำว่า PoE ก็ยังเป็นสิทธิ์ที่ใครก็ตามสามารถนำไปใช้บรรยายอุปกรณ์หรือชิ้นส่วนของตัวเองได้ตามใจชอบอยู่ แม้แต่ผลิตภัณฑ์เฉพาะของผู้ผลิตที่ไม่ได้สอดคล้องตามมาตรฐาน

บริษัทต่างๆ สามารถยื่นเสนอผลิตภัณฑ์มายังทาง Ethernet Alliance เพื่อขอตรวจรับรองมาตรฐานได้ ซึ่งเมื่อผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการรับรองก็จะได้จดทะเบียนเปิดเผยต่อสาธารณะ โดยมีโลโก้ทางการของ Ethernet Alliance แสดงบนผลิตภัณฑ์นั้นๆ ซึ่งมักพบบนอุปกรณ์ PSE มากกว่า PD ทั้งนี้โลโก้ดังกล่าวจะระบุให้เห็นด้วยว่าเป็นอุปกรณ์ประเภท PSE หรือ PD และกำหนดกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถจ่ายออกมา หรือรับมาใช้ของผลิตภัณฑ์นั้นๆ ด้วย

ตัวโลโก้เองนั้นทำความเข้าใจความหมายได้ง่ายมาก อย่างลูกศรสีแดงก็เป็นตัวบอกทิศทางการไหลของไฟฟ้า (ว่ารับเข้ามาหรือส่งออกไป) เพื่อสื่อว่าเป็น PSE หรือ PD ส่วนตัวเลขที่อยู่ในกรอบสี่เหลี่ยมก็บอกถึงคลาสที่สื่อไปถึงกำลังไฟฟ้าสูงสุดอีกทีหนึ่ง (ดังนั้น ถ้าคุณจะใช้วิธีดูจากโลโก้แล้ว ก็ควรทำความเข้าใจกับเลขคลาสของ PoE ก่อน)

ทบทวนวิธีการทดสอบ

แน่นอนว่า Fluke เราคงไม่ได้มาอธิบายเกี่ยวกับมาตรฐาน Type 3 และ Type 4 โดยไม่กล่าวถึงเรื่องวิธีการทดสอบแน่ๆ ซึ่งในระบบ PoE ที่พลังงานไฟฟ้าถูกส่งต่อด้วยการใส่แรงดันไฟฟ้าร่วม (Common-mode Voltage) บนลวด 2 คู่สายนั้น หมายความว่ากระแสไฟฟ้าได้ถูกแบ่งระหว่างลวดตัวนำ 2 ตัวอย่างละเท่าๆ กัน การที่จะทำได้แบบนี้ ค่าความต้านทาน DC ของแต่ละลวดตัวนำบนคู่สายจะต้องสมดุล (เท่ากัน) ค่าความแตกต่างที่เกิดขึ้นเราจะเรียกว่า ค่าการเสียสมดุลความต้านทาน DC ซึ่งถ้าเสียสมดุลมากเกินไปก็อาจไปรบกวนสัญญาณข้อมูลจนทำให้บิทข้อมูลผิดพลาด ต้องรับส่งสัญญาณข้อมูลใหม่ ไปจนถึงทำให้ลิงค์สื่อสารไม่ได้ไปเลยก็ได้

แต่เมื่อมาตรฐานใหม่อย่าง Type 3 และ Type 4 ได้หันมาใช้ลวดตัวนำครบหมดทั้ง 4 คู่สายบนสายเคเบิล ทำให้นอกจากที่ต้องคอยควบคุมค่าการเสียสมดุลการต้านทาน DC บนแต่ละคู่สายย่อยแล้ว ค่าการสูญเสียสมดุลการต้านทาน DC ที่มากไประหว่างคู่สายก็อาจทำให้ระบบ PoE ทำงานไม่ได้ไปด้วย และถึงแม้คุณจะรู้ค่าการเสียสมดุลความต้านทาน DC ได้จากบนสายของผู้ผลิต แต่การเข้าหัวสายที่ไม่ถูกต้องก็ยังเป็นสาเหตุทำให้เกิดค่าความต้านทาน DC เพิ่มได้ด้วย ดังนั้นการทดสอบหาค่าดังกล่าวที่หน้างานจริงจึงเป็นวิธีเดียวที่ทำให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการทำงานของระบบ PoE

อุปกรณ์อย่าง DSX CableAnalyzer™ Series Copper Cable Certifiers ของ Fluke Networks สามารถทดสอบค่าการเสียสมดุลความต้านทานกระแสไฟฟ้า DC ทั้งภายในคู่สาย และระหว่างคู่สายได้ง่ายและรวดเร็ว โดยสามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้จาก https://www.flukenetworks.com/emea-White-Paper-dc-resistance-unbalance-testing