Máy tính hỗ trợ POE: bước tiếp theo trong xây dựng tòa nhà kỹ thuật số

Thứ năm, 30 Tháng 11 2017 17:36   - Tầm nhìn mạng số 32

Hệ sinh thái PoE sắp thay đổi mạnh mẽ và mang lại hiệu quả về chi phí bởi sự xuất hiện của máy tính hỗ trợ cấp nguồn PoE.

Các tòa nhà kỹ thuật số đang dần xuất hiện nhờ được tích hợp nhiều hệ thống thông minh giúp kiểm soát tất cả thành phần bên trong, phân bổ khu vực làm việc, phòng hội nghị, điều khiển ánh sáng, quản lý nhiệt độ, vận hành hệ thống an ninh, cung cấp truy cập không dây cho nhân viên và khách hàng. Những hệ thống thông minh này giúp tạo ra một không gian với những yếu tố có thể đo lường, kiểm soát và thân thiện với môi trường.

Được biết đến với tên gọi PoE (Power over Ethernet), giải pháp cấp nguồn qua cáp mạng không chỉ mang lại hiệu quả về chi phí mà còn an toàn vì truyền tải nguồn điện có điện áp thấp đến các thiết bị ở xa. Hơn thế, giải pháp cấp nguồn PoE tiêu thụ ít điện năng hơn và mang lại hiệu suất cao hơn do ít tổn thất năng lượng khi chuyển đổi từ điện xoay chiều (AC) sang điện một chiều (DC). Điều này vô cùng hấp dẫn đối với các doanh nghiệp và văn phòng.

Thế hệ tiếp theo của máy tính

Ngày nay, máy tính được xem như một thành phần trong tòa nhà kỹ thuật số và là vật quan trọng nhất trên bàn làm việc. Nếu các thiết bị hỗ trợ IP trong tòa nhà được kết nối và cấp nguồn thông qua cáp mạng, việc lắp đặt những đường cáp điện tại khu vực sàn hoặc bàn làm việc sẽ trở nên lỗi thời và không cần thiết.

Máy tính hỗ trợ PoE là sự thay đổi tiếp theo trong tòa nhà kỹ thuật số. Khả năng cấp điện cho máy tính để bàn và các thiết bị kích thước lớn là minh chứng cho sự phát triển của những ứng dụng phân phối năng lượng cao như IEEE 802.3bt Type 3 (60W) và Type 4 (90W). Tuy nhiên, gần đây, những lợi ích của công suất 60W và cao hơn đã được thảo luận trong việc sử dụng PoE để cấp nguồn cho hệ thống chiếu sáng và bảng hiệu kỹ thuật số. Hệ sinh thái PoE sắp thay đổi mạnh mẽ và mang lại hiệu quả về chi phí nhờ sự xuất hiện của máy tính để bàn hỗ trợ PoE.

Máy tính hỗ trợ PoE là tên gọi biểu thị khả năng nhận nguồn điện thông qua cáp Ethernet tiêu chuẩn và đầu nối RJ45 truyền thống, không cần kết nối với đường dây điện. Những máy tính này đại diện cho sự phát triển của công nghệ PoE thế hệ tiếp theo, đang dần được sử dụng trong các tòa nhà kỹ thuật số. Nhiều phiên bản máy tính hỗ trợ PoE đã được giới thiệu trong những năm qua, đặc biệt là khi tiêu chuẩn IEEE 802.3at Type 2 PoE được phê duyệt, nhưng các thiết bị này bị giới hạn bởi kích thước màn hình nhỏ, nguồn điện hạn chế và chỉ sử dụng cho một vài ứng dụng cụ thể như làm bảng hiệu kỹ thuật số.

Định luật về máy tính của Moore cho thấy các bộ vi xử lý sẽ ngày càng mạnh mẽ hơn và sử dụng ít năng lượng hơn. Điều này đã tạo ra một thế hệ máy tính mới không chỉ sử dụng ít năng lượng mà còn có khả năng xử lý mạnh mẽ hơn trước. Công nghệ màn hình LED cũng liên tục được cải tiến để sử dụng ít năng lượng. Điều này đồng nghĩa ta sẽ có những máy tính đủ mạnh với màn hình kích thước lớn (22 và 24 inch), độ phân giải cao (HD), và có khả năng chạy tất cả ứng dụng văn phòng và video HD. Các máy tính PoE này có thể thay thế hầu hết máy tính đời cũ đang sử dụng trong các văn phòng trên toàn thế giới nhờ hiệu năng cao hơn, đồng thời giảm đáng kể chi phí lắp đặt và hoạt động.

Các máy tính hỗ trợ PoE hiện nay sử dụng công nghệ cấp nguồn từ xa như 30W Type 2 PoE và 60W Type 3 PoE. Khả năng cấp nguồn cao thông qua bộ chuyển mạch switch PoE và giảm điện năng tiêu thụ của những thành phần chính như bộ vi xử lý và màn hình, đồng nghĩa sẽ tạo nên các máy tính mạnh mẽ hơn bao giờ hết. Các máy tính này có thể sử dụng màn hình cảm ứng hoặc các thiết bị ngoại vi như bàn phím, chuột, và kết nối mạng thông qua cáp đồng đôi xoắn có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ 10-Gbit/giây.

Nhiều lợi ích của máy tính PoE

Có nhiều lý do để ứng dụng máy tính hỗ trợ PoE vào thực tế, bao gồm:

Hoạt động thi công lắp đặt dễ dàng

Các máy tính hỗ trợ PoE được cấp nguồn và kết nối với mạng IP thông qua cáp đồng đôi xoắn hiệu suất cao được quy định trong TIA và ISO/IEC (khuyến nghị sử dụng cáp 6A hoặc cao hơn). Do đó, kỹ thuật viên kết nối máy tính PoE không cần được đào tạo hoặc cấp chứng chỉ mới. Việc lắp đặt có thể xem như phần mở rộng của dịch vụ mạng hiện có đối với nhân viên thi công.

An toàn khi sử dụng và triển khai PoE là ứng dụng sử dụng điện áp cực thấp ở mức an toàn (safety extra-low voltage - SELV), giúp người dùng yên tâm sử dụng ở tất cả khu vực làm việc, trường học, bệnh viện, nhà ở và các môi trường khác. Những ổ cắm điện 120 V/60 Hz không còn cần thiết để cấp nguồn cho các máy tính PoE.

Tăng hiệu quả về chi phí

Máy tính PoE giúp giảm đáng kể chi phí bằng cách loại bỏ phích cắm điện, dây điện, giấy phép hoặc các yêu cầu chứng nhận đối với nhà thầu. Thêm nữa, việc giảm chi phí mua sắm, vận chuyển và lưu trữ cũng sẽ giúp tiết kiệm nhiều hơn.

Đẩy nhanh tiến độ dự án

Vì không cần lắp đặt dây điện nên các máy tính PoE được lắp đặt dể dàng và nhanh chóng trong vòng một giờ hoặc một ngày thay vì mất hàng tuần như trước kia, đẩy nhanh tiến độ hoàn thành dự án.

Giải pháp xanh

Máy tính PoE là một trong số các máy tính tiết kiệm năng lượng nhất trên thế giới, có năng lượng tiêu thụ trung bình ít hơn một nửa so với máy tính để bàn truyền thống với cấu hình tương đương. Kết hợp lợi thế tiết kiệm năng lượng và loại bỏ những vật liệu liên quan đến hệ thống điện, máy tính PoE trở thành giải pháp lý tưởng cho các khách hàng quan tâm đến các vấn đề môi trường.

Tăng tính linh hoạt

Máy tính PoE có thể mang đi khắp nơi, phù hợp cho những công ty có vị trí làm việc không cố định. Các thiết bị mới có thể lắp đặt nhanh và dễ dàng khi doanh nghiệp phát triển nếu chúng sử dụng PoE.

Nguồn điện dự phòng

Hệ thống UPS có thể được cấu hình để cung cấp nguồn điện dự phòng cho bộ chuyển mạch PoE (switch PoE), nghĩa là các máy tính hoặc thiết bị sử dụng PoE khi kết nối với bộ chuyển mạch vẫn hoạt động bình thường trong trường hợp mất điện xảy ra.

Chúng ta sẽ bắt đầu từ đâu?

Số lượng các giải pháp về bộ chuyển mạch PoE liên tục phát triển và chi phí thiết bị sẽ tiếp tục giảm. Tiêu chuẩn cấp nguồn từ xa IEEE 802.3bt 60W Type 3 PoE và 90W Type 4 PoE dự kiến được phê duyệt và công bố trong năm tới, minh chứng cho khả năng cấp nguồn PoE với công suất 60W và cao hơn, góp phần làm thay đổi nhanh chóng ngành công nghiệp máy tính. Ngoài ra còn nhiều tiến bộ dưới đây được dự đoán sẽ thành sự thật.

- Các máy tính nhanh hơn và mạnh hơn sẽ được phát triển để sử dụng PoE, vì tiết kiệm chi phí là lợi ích quá hấp dẫn và không thể bỏ qua.

- Mức năng lượng cao luôn sẵn sàng để cấp điện cho các hệ thống sử dụng hai hoặc nhiều màn hình và máy tính chỉ dùng một cổng PoE.

- Dựa trên việc sử dụng điện năng của những thành phần máy tính hiện tại, rất có thể các máy tính sử dụng màn hình 42 inch và thậm chí 46 inch sẽ trở nên khả thi về mặt thương mại nhờ áp dụng công nghệ sản xuất màn hình tiên tiến giúp tăng phạm vi hiển thị lớn hơn.

- Màn hình hỗ trợ PoE và máy tính PoE sẽ đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng bảng hiệu kỹ thuật số.

Cáp đề xuất dùng cho kết nối máy tính PoE

Máy tính PoE là thiết bị tốc độ cao, hiệu suất cao và để tối ưu hiệu suất, cần xem xét cách kết nối các máy tính này với hệ thống mạng. Cơ sở hạ tầng cáp kết nối phải có khả năng hỗ trợ những ứng dụng 10GBase-T, và khả năng cấp nguồn từ xa với công suất 100W. Khi thi công lắp đặt cáp, TIA và ISO/IEC chỉ rõ nên sử dụng cáp đồng đôi xoắn Cat. 6A hoặc cao hơn để kết nối cho tất cả thiết bị có hỗ trợ ứng dụng 10GBase-T. Ngoài ra, thiết bị phần cứng cấp nguồn PoE phải được thiết kế và chứng nhận đủ điều kiện theo tiêu chuẩn IEC 60512-99-001 để tránh gây hư hỏng cho các thiết bị nhận nguồn điện PoE.

Ngoài ra, cần xem xét nên sử dụng cáp không bọc giáp hoặc bọc giáp khi kết nối với các máy tính PoE, vì trở kháng của những đôi xoắn bằng đồng sẽ gây tổn thất điện năng do sinh nhiệt khi truyền tải công suất 60W hoặc cao hơn. Môi trường nơi lắp đặt cáp và những tác động do nhiệt cũng cần được xem xét.

Cáp bọc giáp Cat. 6A có cấu tạo tương tự như cáp không bọc giáp, ngoại trừ một lá kim loại mỏng bao quanh bốn đôi xoắn. Cấu trúc này thường được gọi là F/UTP, giúp chống nhiễu tốt hơn và tăng cường khả năng tản nhiệt khi truyền tải từ 60W trở lên. Cáp Cat. 6A có hiệu suất truyền tải điện năng ổn định ở nhiệt độ cao, không cần giảm chiều dài cáp khi lắp đặt trong môi trường nhiệt độ cao và không cần dùng cáp có cấu trúc vỏ đặc biệt trong môi trường mật độ cao. Với những ưu điểm trên, cáp Cat. 6A bọc giáp được khuyến nghị sử dụng cho kết nối với máy tính PoE.

Những trường hợp sử dụng

Do những ưu điểm độc đáo nên các máy tính PoE có thể thay thế hầu hết máy tính để bàn hiện tại và mang lại lợi ích cho nhiều ngành công nghiệp.

Ngành y tế

Sự an toàn nhờ không cần ổ cắm điện, chi phí triển khai thấp và hợp nhất giữa cấp điện dự phòng với máy tính PoE giúp duy trì tính sẵn sàng trong những trường hợp quan trọng. Ngành y tế là một trong những thị trường dùng máy tính PoE nhiều nhất hiện nay, từ trạm y tá cho đến các hệ thống giải trí dành cho bệnh nhân.

Ngành sản xuất

Máy tính PoE thường được triển khai trong các môi trường sản xuất, nơi các điểm cấp điện thường tốn kém, khó triển khai và sử dụng. Việc giảm một kết nối với điện lưới 120 V/60 Hz giúp các môi trường sản xuất này trở nên an toàn hơn khi sử dụng máy tính PoE.

Dịch vụ tài chính

Lợi thế ít cáp là giúp khu vực máy tính để bàn ít bị rối rắm và mang đến trải nghiệm tốt hơn cho các nhà cung cấp dịch vụ tài chính như ngân hàng, công ty bảo hiểm. Các hệ thống mạng dùng cáp cũng đảm bảo an ninh tốt hơn. Ngoài ra, điện năng tiêu thụ thấp và UPS cung cấp nguồn điện dự phòng thông qua bộ chuyển mạch switch PoE luôn đảm bảo độ tin cậy cho các dữ liệu quan trọng. Khả năng di chuyển linh hoạt của các máy tính PoE có thể hữu ích trong ngành công nghiệp có các dự án thay đổi liên tục.

Ngành bán lẻ

Máy tính PoE giúp giảm chi phí hoạt động và thời gian triển khai tại các điểm bán lẻ và kiốt.

Trường học

Các thiết bị sử dụng PoE đặc biệt phù hợp trong các trường đại học, cao đẳng và trường học do công suất thấp và điện áp hoạt động ở mức an toàn. Các trường đại học là thị trường đang phát triển nhanh các máy tính PoE thay thế cho máy tính để bàn truyền thống.

Bệnh viện

Middlesex là bệnh viện phi lợi nhuận, chuyên chăm sóc sức khỏe cộng đồng và là một phần của mạng lưới chăm sóc Y tế Mayo (Mayo Clinic Care Network), có trụ sở tại Middletown, CT. Các khu vực dịch vụ của bệnh viện đã chăm sóc sức khỏe cho hơn 250.000 người. Bệnh viện đang tìm kiếm giải pháp về máy tính để các bác sĩ sử dụng khi tư vấn trong các phòng khám, và máy tính PoE đang được cân nhắc bởi sự an toàn, tiện lợi và dễ dàng lắp đặt.

Bởi vì bệnh viện phục vụ số lượng lớn bệnh nhân trong khu vực, kể cả trẻ nhỏ, ưu điểm của giải pháp PoE giúp giảm thiểu rủi ro nhờ loại bỏ các ổ cắm điện. Hơn nữa, bởi vì máy tính PoE có lớp nhựa chống vi khuẩn nên chúng rất lý tưởng khi triển khai trong các bệnh viện và môi trường y tế.

Kết luận

Các cơ hội và khả năng giải pháp máy tính PoE mang đến cho khách hàng doanh nghiệp sẽ thay đổi cái nhìn toàn cảnh về tòa nhà kỹ thuật số, giúp tiết kiệm chi phí, hiệu suất sử dụng năng lượng, không gian xanh, triển khai nhanh, giảm bớt lộn xộn tại nơi để máy tính, tăng tính an toàn nhờ loại bỏ ổ cắm điện và các lợi ích về tính di động. Dù công suất 30W đủ cung cấp năng lượng cho các máy tính PoE hiện tại, ưu điểm của những hệ thống phân phối PoE 60W và 90W sẽ tăng cường khả năng sử dụng nhiều màn hình hơn, hỗ trợ những màn hình và bảng hiệu kỹ thuật số có kích thước lớn hơn. Các tòa nhà với cơ sở hạ tầng cáp sử dụng loại cáp Cat. 6A bọc giáp đã sẵn sàng để hỗ trợ tối đa khả năng truyền dữ liệu băng thông lớn và cung cấp năng lượng từ xa, đồng thời giải quyết vấn đề nhiệt cho các thế hệ máy tính PoE ở hiện tại và tương lai.

 

Võ Phan Hồng Phước
Theo Cablinginstall



Bài viết xem thêm