PoE 規格の説明: 802.3af、802.3at、802.3bt

Power over Ethernet (PoE) を使用すると、1 本の Ethernet ケーブルでネットワーク データと DC 電力の両方を伝送できます。 PoE スイッチ、インジェクタ、IP カメラ、ワイヤレス アクセス ポイント、VoIP 電話、ビルディング オートメーション デバイスを指定する人にとって、PoE 規格は、デバイスが実際に受け取る電力量と、機器が連携して動作するかどうかという 2 つのことを決定する詳細です。-

• 802.3af (PoE)スイッチポートで最大 15.4 W の低電力消費デバイスに電力を供給します。-
• 802.3at (PoE+)ポートあたり最大 30 W の中電力デバイスをカバーします。-
• 802.3bt (PoE++、4PPoE とも呼ばれます)ポートあたり最大 90 W のタイプ 3 およびタイプ 4 の電力レベルによる高電力デバイスを処理します。-

どちらが必要かは、受電デバイスが消費する最大電力、スイッチまたはインジェクターのポートごとの出力、すべてのポートで共有される合計 PoE 予算の 3 つの数値を組み合わせることで決まります。{0}これらのいずれかが間違っていると、デバイスが劣化モードで起動したり、負荷がかかるとオフラインになったり、電源が入らなくなったりします。

802.3af 対 802.3at 対 802.3bt

1 つのセクションだけを読んだ場合は、このセクションを読んでください。以下の表は、標準を電力クラスおよび一般的なワークロードに適合させる最も簡単な方法です。

すべての規格に 2 つの数字が表示されるのには理由があります。スイッチから出る電力 (PSE) がデバイスに到達する電力 (PD) よりも高いのは、一部が銅線の熱として失われるためです。デバイスを比較する場合、PD 列が重要です。電力値は、IEEE 802.3af、802.3at、および 802.3bt 標準によって定義されます。クラス構成とタイプ 4 の 71.3 W PD の上限は、Ethernet Alliance PoE 認定プログラム、これらの条項に照らして製品の相互運用性をテストします。

PoE規格とは何ですか?

PoE は Power over Ethernet の略です。同じツイストペア ケーブルで、接続されたデバイスにデータと DC 電力を伝送します。{0}}これは、天井、外壁、門、カメラポールなど、個別の AC コンセントが使いにくい、または高価な場所に便利です。広さがわかります実際の設置で PoE が使用される場所監視からワイヤレス カバレッジ、スマート ビルディング エンドポイントまで。{0}}

すべての PoE リンクには 2 つの役割があります。

• 電源装置（PSE）電力を供給します。これは通常、PoE スイッチまたは PoE インジェクターです。
• 受電装置（PD）それを受け取ります。一般的な PD には、IP カメラ、ワイヤレス アクセス ポイント、VoIP 電話、アクセス制御リーダー、インターホン、センサー、一部のシン クライアントが含まれます。-

人々をつまずかせる点は、スイッチ ポートに表示されるワット数は PSE 出力であり、デバイスに到達するものではありません。ケーブル損失後、30 W PoE+ ポートは約 25.5 W を PD に供給します。このギャップこそが、PoE 規格が両方の数値を公開する理由です。

PoE クラス: タイプ 1 ～ 4 がクラス 0 ～ 8 にマッピングされる方法

タイプとクラスは関連していますが、異なります。のタイプ(1 ～ 4) は、どの標準世代が適用されるかを示します。のクラス(0 ～ 8) は、PSE と PD が必要な電力をネゴシエートする方法であるため、低消費電力のデバイスではポート全体に相当する予算が予約されません。-PoE クラスは 8 つのレベルにわたって定義されています以下のような規格と結びついています。

これが実際に重要な理由: 分類により、総予算がそれほど多くない 24 ポート スイッチで、使い果たすことなくクラス 2 カメラとクラス 4 アクセス ポイントの組み合わせに電力を供給できるようになります。スイッチは、あらゆる場所で最大電力を確保するのではなく、各ポートをネゴシエートされたクラスに割り当てます。システムのサイズを決定するときは、ポートが理論的に提供できる最大数ではなく、各デバイスが実際に要求するクラスを中心に計画します。

802.3af PoE: 低電力デバイスに最適-

IEEE 802.3af は元の主流標準であり、ソースから最大 15.4 W、デバイスで約 12.95 W を供給します。 VoIP 電話、屋内固定 IP カメラ、シンプルなアクセス制御リーダー、低電力センサー、基本的なアクセス ポイントを快適にカバーします。-

802.3af の余地がなくなるのは、デバイスが電力を大量に消費する機能を追加した瞬間です。-普通の卓上電話機は 802.3af では問題ありませんが、ビデオ スクリーンまたは USB 充電ポートを備えた同じモデルには PoE が必要になる場合があります+. 同様に、屋内固定カメラは 802.3af で動作しますが、ヒーター、赤外線照明器、またはモーターを追加すると予算がなくなってしまいます。設置者の経験則として、デバイスに画面、ヒーター、モーター、または複数の無線機が付いている場合は、802.3af を超えていると想定してください。

802.3at PoE+: 最新のネットワークの実用的なベースライン

IEEE 802.3at (PoE+) は、802.3af と比較して使用可能な電力を約 2 倍にし、新規導入の賢明なデフォルトとなっています。その理由は願望的なものではなく具体的​​なものです。最新のアクセス ポイント、ビデオ アクセス-コントロール リーダー、および高解像度カメラ-は、802.3af が安全に配信できる以上の電力を必要とするため、PoE+ はこれらのデバイスの電力不足を防ぐヘッドルームを提供します。

PoE+ は、デュアル-バンドおよび Wi- アクセス ポイント、より豊富な機能セットを備えたセキュリティ カメラ、ビデオ電話、アクセス コントロール パネルによく適合します。-とはいえ、まだ天井はあります。一部のハイエンド Wi-Fi-Fi 6E および Wi{10}} アクセス ポイント、屋外 PTZ カメラ、大型ディスプレイ、特定のビルディング デバイスでは、最大限のパフォーマンスを発揮するために 802.3bt が必要です。電力量はモデルと機能モードによって異なるため、数回の更新サイクルに耐える必要がある新しいスイッチの購入の場合は、ロードマップ上のアクセス ポイントが PoE で実行するときに無線または USB ポートを無効にするかどうかを確認してください。+.

802.3bt PoE++ (4PPoE): タイプ 3 とタイプ 4

IEEE 802.3bt は高電力規格であり、PoE++、4PPoE、または 4 ペア PoE として販売されています。-これは、802.3at が提供できる以上のものを単に必要とするデバイスのために存在し、次の 2 つのレベルがあります。

• タイプ3電源で最大 60 W、デバイスで約 51 W を供給します。
• タイプ4電源で最大 90 W、デバイスで約 71.3 W を供給します。

決定的な変更は、以前の PoE では 2 つのツイストペアが使用されていたのに対し、802.3bt では 4 つのツイストペアすべてに電力が供給されることです。電流を 4 つのペアに分散することで、より高いワット数が実用的となり、これらの電力レベルで 2 つのペアの供給によって引き起こされる発熱が軽減されます。-それが「4ペアPoE」の名前の由来でもあります。

一般的な 802.3bt 負荷には、マルチ-無線およびハイエンド ワイヤレス アクセス ポイント-、PTZ カメラ、ヒーター付き屋外デバイス、LED 照明、スマート ビル制御、デジタル サイネージ、シン クライアント、産業用 IoT ゲートウェイなどがあります。-スイッチの購入者に対する 1 つの警告: デバイスが 802.3bt を指定している場合、PoE+ スイッチが静かに対応すると想定しないでください。デバイスの電源は入るが機能が無効になったり、負荷がピークに達したときに再起動したり、正常に失敗せずに異常に動作したりする場合があります。

PoE、PoE+、PoE++ およびベンダーの命名

最も混乱が生じるのは名前付けです。規格は IEEE 802.3af、802.3at、および 802.3bt ですが、製品ページには、PoE、PoE+、PoE++、4PPoE、Ultra PoE、高電力 PoE、UPOE、および同様のベンダー用語などのマーケティング ラベルが記載されています。これらは一貫して適用されません。あるメーカーの「PoE++」は 60 W タイプ 3 です。もう 1 つは 90 W タイプ 4 です。一部の独自方式は標準ベースの PoE と全く同じように動作しません。これがまさに問題です。-Ethernet Alliance PoE 認定プログラムは、IEEE 標準と相互運用する製品にラベルを付けることで解決するために作成されました。

購入を決定する場合は、マーケティング名を無視して、代わりに次の 7 つの詳細を確認してください。

• IEEE 標準: 802.3af、802.3at または 802.3bt
• PoE タイプ: タイプ 1、2、3、または 4
• -ポートあたりの電力出力
• スイッチ PoE の合計予算
• 受電装置の入力要件
• ケーブルのカテゴリと設置条件
• デバイスがアクティブ PoE とパッシブ PoE のどちらを想定しているか

アクティブ PoE とパッシブ PoE

アクティブ PoE は標準-ベースの PoE です。フルパワーを適用する前に、ソースはハンドシェイクを実行して、実際の PoE デバイスが接続されていることを確認します。シスコはその仕組みについて説明しています。検出と分類のステップPSE が求める署名抵抗も含めて機能するため、誤って非 PoE デバイスに電力を供給することはありません。{0}}

パッシブ PoE はそのネゴシエーションをスキップし、単純に 24 V、48 V、または 54 V などの固定電圧をケーブルに供給します。ハンドシェイクがないため、パッシブ PoE は標準ベースの IEEE PoE と自動的には互換性がなく、パッシブ ソースを間違ったデバイスに接続すると損傷する可能性があります。{4}}安全なエンジニアリング ルールは狭いです。デバイスのデータシートに、その正確な電圧とピン配列でパッシブ PoE を受け入れると明示的に記載されていない限り、デバイスをパッシブ ソースに接続しないでください。

モード A とモード B、およびパワードペア

PoE は、ケーブル内の異なるワイヤ ペアに電力を供給できます。モードAデータも伝送するペアに電力を送信します。モードB10/100 イーサネットのスペア ペアを使用します。標準-ベースのアクティブ PoE では、準拠した PD が準拠した電源からいずれの方法でも電力を受け入れるように設計されているため、手動でモードを選択することはほとんどありません。

モード A とモード B が依然として重要なのは、厄介な中間部分です。つまり、インジェクターの仕様の読み取り、古い 2 ペアの機器のトラブルシューティング、極性とピン配置がネゴシエートされないパッシブ PoE の使用などです。{0}最新のギガビット リンクでは 4 ペアすべてがデータを伝送し、802.3bt は 4 ペアすべてを電力にも使用します。これが、4 ペア PoE と呼ばれるもう 1 つの理由です。ここでの間違いは通常、デバイスが特定のインジェクターからではなくスイッチから電力を供給することとして現れます。これは、デバイスの欠陥というよりは、モードまたはピン配置の不一致です。

PoE 電力バジェットの計算方法

多くの PoE ポートを持つスイッチは、必ずしもすべてのポートに同時に最大電力を供給できるわけではありません。 PoE の合計予算は、「ポート × 最大ワット数」よりも小さい別の数値であり、この数値によって実行できる実際のデバイスの数が決まります。

実行可能なサイジング公式は次のとおりです。

必要な PoE 予算 ≈ (すべてのデバイスの消費電力の合計) × (1 + ヘッドルーム)

20～30% のヘッドルームを使用して、電源投入時、将来のポート、および暖かいラックでの熱ディレーティング時の突入電流を吸収します。- 2 つの実際の例を見ると、違いが明らかです。

例 A、小さめのサイズ:合計 150 W の定格を持つ 16 ポート PoE+ スイッチは、8 つのアクセス ポイントにそれぞれ 18 W で電力を供給します。需要は 150 W の予算に対して 8 × 18 = 144 W で、約 4% しか余裕がありません。これらの AP が起動時にスパイクすると、スイッチは一部のポートへの電力供給を拒否したり、再起動をトリガーしたりする可能性があります。

例 B、ヘッドルームを考慮したサイズ:25% のヘッドルームで計画された同じ 8 つの 18 W AP には 144 × 1.25 = 180 W が必要なので、少なくとも 180 W の PoE バジェットと 802.3at- 対応ポートを備えたスイッチを指定します。

簡単な調達ワークシート: すべての PD とその定格描画をリストし、それらを合計して 1.2 ～ 1.3 を掛け、合計予算とスイッチのポートごとのタイプの両方を確認します。-ネットワークスイッチとして選択する。合計予算とポートごとの評価は 2 つの独立したチェックです。-一方を通過しても、他方も保証されるわけではありません。

適切な PoE 規格を選択する方法

繰り返し可能な選択方法を順番に説明します。

• デバイスの最大描画。PD データシートから始めて、正確な標準ワット数と最悪の場合のワット数を見つけます。{0}} 「PoE をサポートする」だけでは十分ではありません。種類と番号が必要です。
• -ポートごとの評価。各ポートがそのデバイスのクラスを提供できることを確認します。 802.3af ポートは 802.3at カメラを満たさず、802.3at ポートは 802.3bt アクセス ポイントを縮小モードのままにする可能性があります。
• 総予算。すべてのデバイスを合計し、上記のセクションのヘッドルームを適用します。
• ケーブルの状態。配線長、ケーブル カテゴリ、束密度を考慮してください。これらは電力が増加するほど重要になります。
• 機能モード。ヒーター、追加の無線機、または USB ポートを有効にするためにデバイスにさらに電力が必要かどうかを確認します。
• 今後の展開。2 年間はケーブルを再接続しないように、次回の更新までの余地を残しておいてください。{0}

もう 1 つの境界線は、明確に述べておく価値があります。パッシブ PoE とアクティブ IEEE PoE は互換性がありません。デバイスが 24 V パッシブ PoE を必要とする場合、通常の 802.3af/at スイッチでは電力が供給されません。デバイスが標準のアクティブ PoE を想定している場合、パッシブ インジェクターは安全ではない可能性があります。 2 つの世界が一致する場合は、デバイスのメーカーが推奨する電源に従ってください。

PoE 規格とデバイスの種類

デバイスクラス別の実用的な出発点。オプションに応じて 1 つの製品ラインが 2 つの規格にまたがることがあるため、これを最初のカットとして扱い、次に特定のモデルに対して確認します。

PoE 距離、ケーブル カテゴリ、発熱

標準-ベースの PoE は、使用するデータと同じ 100 メートルのチャネル制限に従います。-その範囲内では、ケーブルの品質によって、走行中にどれだけ電力が耐えられるかが決まります。ケーブルが長くても細いほど、抵抗による損失が大きくなります。そのため、高電力リンクは低電力リンクよりも抵抗の影響を受けやすくなります。-

基本的な低電力デバイスの場合、通常の構造化されたケーブル配線は簡単で、ほとんどの設置はすでに要件を満たしています。{0} 60 W または 90 W の 802.3bt の場合、導体ゲージ、ケーブル カテゴリ、およびバンドルのサイズが重要になり始めます。これは、電流が高くなると熱が増加することを意味し、電線管内の大きく密集したバンドルの中央で熱が最悪になるためです。ここは、Cat5e から Cat8 までのイーサネット ケーブル カテゴリデフォルトではなく、実際のデザインの選択肢になります。 Cat5e は、換気の良い短時間の稼働での高電力 PoE などの PoE を伝送できます。-ただし、高密度の高電力導入の場合は、次のようなより重いゲージ カテゴリが必要です。-シールドされた Cat6A ケーブル配線より多くの熱マージンとヘッドルームが得られます。

高密度 802.3bt プロジェクトでは、バンドルのサイズを慎重に計画し、関連するケーブル規格と地域の条例に従ってください。-あなたもできますケーブル束の温度を管理する結束が緩められ、エアフローが改善され、必要に応じて消費電力が制限された定格のケーブルが使用されます。-バンドル内の温度上昇は、単一のリンクではなく、合計電流とケーブルの設置方法の関数です。

PoE 互換性に関する一般的な間違い

• PoE+ で常に十分であると仮定します。多くのデバイスは PoE+ で問題ありませんが、最新の PTZ カメラ、マルチ無線アクセス ポイント、スマートビルディング機器などには 802.3bt が必要な場合があります。-
• 予算ではなくポートを数えます。24 ポート スイッチの合計予算は依然として限られている可能性があります。ポート数を信頼する前に、実際の合計需要を合計してください。
• PSE 電力と PD 電力を混同します。30 W PoE+ ポートはデバイスに 30 W を供給しません。 PD-側の評価と比較してください。
• 電圧をチェックせずにパッシブ PoE を使用します。パッシブ PoE はデバイスの電圧とピン配列に一致する必要があります。間違った組み合わせは機器を破壊する可能性があります。
• 機能ベースのパワーを無視します。{0}デバイスは PoE+ で動作できますが、すべての無線をオンにするには PoE++ が必要です。穏やかな天候では問題なく動作するカメラでも、ヒーターが作動するとさらに多くの電力が必要になる場合があります。

実際の-PoE 選択例

12 個の Wi-Fi 6 アクセス ポイント。各 AP のピークは 22 W 付近であるため、デバイスの需要は 12 × 22 = 264 W になります。25% のヘッドルームは 330 W であるため、少なくとも 330 W の PoE バジェットを持つ 802.3at スイッチを選択します。注文する前に、2 番目の 5 GHz または 6 GHz 無線を有効にするために 802.3bt を必要とする AP がないことを確認してください。存在する場合は、それらのポートをタイプ 3 スイッチに移動します。以下の場合にも同じ規律が適用されます。無線アクセスポイントを選択するそもそも。

ヒーターと IR を備えた 8 台の屋外 PTZ カメラ。これらはモーター、照明器、冷気のみを取り込むヒーターを組み合わせているため、最悪の場合の電力は PoE を大きく上回ります-。カメラのデータシートに従って 802.3bt タイプ 3 またはタイプ 4 を指定し、穏やかな天候の数値ではなく、ヒーターの数値に基づいて予算を設定します。-

VoIP 電話の展開。標準の携帯電話は低電力なので、通常は基本的な 802.3af スイッチで十分です。{0}携帯電話にビデオ画面や USB ポートを追加する場合は、ハードウェアのみを使用する前に、PoE+ に接続されているかどうかを確認してください。-

スマートな建物と照明。LED 照明器具、占有センサー、アクセス制御および自動化デバイスには、大きく異なるニーズがあります。このようなプロジェクトの場合、ケーブル接続後の容量の改修は高価なオプションであるため、設計の早い段階でポートごとの要件と合計スイッチ予算の両方を設定してください。-

結論

PoE 規格の選択は実際には、推測ゲームではなく、マッチング作業です。デバイスの必要なタイプとワーストケースのワット数を読み取り、ポートがそのクラスに供給できることを確認し、ヘッドルームを含めた総予算を合計し、ケーブルが関係する距離にわたって電力を伝送できることを確認します。. 802.3af は単純な低電力エンドポイントを処理し、802.3at は最新のネットワークの実用的なベースラインであり、802.3bt はハイエンド アクセス ポイント、PTZ カメラ、照明、建物などの要求の厳しい機器に電力を供給します。-自動化。

現場でのほとんどの問題を防ぐ唯一の習慣は、スイッチのポート数やボックスのマーケティング名ではなく、デバイスの実際の電力要件と現実的な予算に基づいて設計することです。