Power over Ethernet：PoE、PoE+、PoE++規格

Power over Ethernetは、同じツイストペアケーブル上でDC電力とデータを伝送します。IEEE 802.3規格は3つの世代を定義しています：802.3af（PoE、Type 1）、802.3at（PoE+、Type 2）、802.3bt（PoE++、Type 3およびType 4）です。それぞれがスイッチポートでの電力レベルと、給電デバイスでのより低い保証レベルを定めています。ケーブル自体が熱としてエネルギーを失うためです。適切な規格、スイッチ、ケーブルを選ぶことが、リンクを確実に動作させる鍵です。

3つのPoE規格とその電力レベル

802.3afは2003年に登場し、ほとんどのVoIP電話、シンプルなIPカメラ、無線アクセスポイントをカバーします。2009年の802.3atはポートの電力予算をほぼ2倍にし、パン・チルト・ズームカメラ、デュアル無線アクセスポイント、ビデオフォンに適しています。2018年の802.3btは4ペアすべてを使用し、ポートで60 Wまたは90 Wに達し、高出力アクセスポイント、小型ディスプレイ、ビル管理機器に十分です。

ポートとデバイスの数値の差は、マーケティング上の余裕ではありません。全電流時のチャネルで許容される最悪ケースの損失です。802.3atリンクで25.5 Wと定格されたデバイスは、それを連続して消費できます。スイッチはそのために30 Wを予算計上する必要があります。

PoEスイッチの容量設計方法

PoEスイッチには、ポート間で共有される総電力予算があります。各ポートが30 Wに対応していても、スイッチ全体ではそのようなデバイスを同時に数台しか給電できない場合があります。ポートの最大値ではなく、デバイスの消費電力を合計し、起動時のサージ用に余裕を残してください。

PoEインジェクタは、非PoEスイッチからの1本のリンクに電力を追加します。スイッチとデバイスの間に設置し、スペアペアまたはデータペアに電力を注入します。PoEスイッチはポートに直接給電し、各デバイスとネゴシエーションします。1台か2台のデバイスならインジェクタが簡単です。カメラやアクセスポイントが壁一面に並ぶなら、PoEスイッチの方がすっきりして管理も容易です。

パッシブ（非標準）インジェクタは落とし穴です。ネゴシエーションを省略し、24 Vまたは48 Vをケーブルに常時印加します。その電圧を想定していないデバイスは破損する可能性があります。パッシブインジェクタは、明示的に対応した機器にのみ使用してください。

高出力PoEのケーブル選択

PoEは100 m (328 ft)のEthernet制限を維持するため、同じEthernetケーブルの最大長のルールが適用されます。高出力で変わるのは熱です。電流を運ぶケーブルを束ねると暖まり、より細い導体はより暖まります。

• 23 AWGのCat6またはCat6a銅線は、より細いケーブルよりも低温で動作します。
• Cat5eは一般に24 AWGで、802.3afと802.3atには対応しますが、802.3bt Type 4にはより太い導体の方が安全です。
• 銅被覆アルミニウム（CCA）はPoEを伝送すべきではありません。抵抗が高く、曲げると脆く、負荷時に多くの熱を発生します。
• 単線銅は水平配線用、より線銅は屈曲するパッチコード用です。

Ethernetケーブルカテゴリのページでは、Cat5eからCat8までの全範囲を扱っています。ほとんどのPoE作業では、Cat5e vs Cat6 vs Cat6aは、PoEが動作するかどうかではなく、熱、余裕、将来の速度の問題です。

何が問題になるか

誤ったデバイスへのパッシブインジェクタ。 802.3afのネゴシエーションを想定したデバイスにパッシブ48 Vインジェクタを接続すると、デバイスの入力を破壊する可能性があります。デバイスがパッシブPoEを受け入れると明記していない限り、パッシブインジェクタを使用しないでください。

スイッチの予算不足。 総予算60 Wのスイッチは、4つの30 Wポートを全負荷で動作させられません。4台目のデバイスへの給電を拒否するか、すべてを落とすかのどちらかです。デバイスの消費電力を合計し、ポートあたりの数値ではなくスイッチの総電力と比較してください。

PoE下でのCCAケーブル。 銅被覆アルミニウムはTIAカテゴリ規格を満たしません。PoE下ではより高温になり、コネクタで故障する可能性があります。カテゴリケーブルは単線銅またはより線銅です。

高出力での長距離配線。 100 mの制限は信号損失とタイミングによって決まり、PoEはそれを延長しません。90 Wで90 mの配線は、短い配線よりもケーブル内で多くのエネルギーを失い、デバイスは定格電圧より低い電圧しか得られない可能性があります。配線はチャネル制限内に収め、Type 4には23 AWGを推奨します。

破損または非接地のシールド。 シールドシステムにはシールドジャック、プラグ、パッチパネルが必要で、機器を通じて接地する必要があります。シールドが破損しているか接地されていないと、効果がなくノイズを拾う可能性があります。

ペアの取り違え。 802.3afと802.3atは2ペアを使用し、802.3btは4ペアすべてを使用します。ペアが分割されているか終端が不良のケーブルは、低速でデータを通過させてもPoE電流下で失敗する可能性があります。導通テスタは断線と短絡を発見しますが、リンクがCat6またはCat6aの制限を満たすことを証明できるのは認定テスタだけです。

規格とデバイスの適合

デバイスのラベルまたはデータシートでPoEクラスを確認してください。802.3afと表示されたデバイスは、802.3atまたは802.3btポートから動作します。上位規格は下位互換性があるためです。802.3bt Type 4と表示されたデバイスには、Type 4ポートまたはType 4インジェクタが必要です。Type 1ポートでは給電できません。

デスク上の単一アクセスポイントなら、PoE+インジェクタとCat6パッチコードで十分です。天井一面のカメラなら、現実的な予算のPoE+スイッチとCat6水平配線が実用的な答えです。90 Wデバイスには、802.3bt Type 4、23 AWG銅線を使用し、配線を短く保ってください。