Power Over Ethernet (PoE)とは？その仕組みは？
Power over Ethernet、またはPoEは、主にIPカメラに使用されるテクノロジーシステムですが、インダストリー4.0やモノのインターネットの出現に伴い、より普及しつつあります。PoEは、電力とイーサネットの両方を1本のケーブルで伝送できるため、デバイスに2本のケーブルを必要としません。電力とデータを1本のケーブルで伝送できるのは、ファントムパワー技術によるもので、10BASE-T、100BASE-T、1000BASE-T (ギガビットイーサネット)、2.5GBASE-T、5GBASE-T、10GBASE-Tといったデータ伝送速度において、より高い柔軟性を提供します。PoEネットワークを構築するには、電源供給装置 (PSE) から受電装置 (PD) へケーブルを介して電力を供給します。これには3つのモードがあります。モードA、モードB、および4ペアです (以下の図を参照)。モードAは、電力とデータの両方を同じワイヤで伝送するファントム給電技術に似ていますが、モードBは代替ワイヤを使用して電力を伝送します。4ペアも、すべての4本のワイヤペアを使用して電力とデータを伝送する新しい規格です。
PoE規格とIEEE-Sによる定義
802.3af 2003 (2ペアPoE)
- 最大15.4ワット/デバイス、および12.95Wの給電予算で、VoIP電話、単純なセンサー、固定IPカメラなどのシンプルなデバイスをサポート。
- データスループットは、2つの異なるモードで100Mbpsに制限される。
- モードA - 100BASE-TXまたは10BASE-Tのデータペアで電力を供給する (図1参照)。
- モードB - スペアペアで電力を供給する (図1参照)。
802.3at 2009 (PoE+)
- 最大30.8ワット/デバイス、および25.5Wの給電予算で、RFIDセンサー、複雑な監視カメラ、生体認証センサー、タブレット、LCDスクリーンをサポート。
- データスループットは、2つの異なるモードで1000Mbpsまたは1Gbpsに制限される。
- モードA - 100BASE-TXまたは10BASE-Tのデータペアで電力を供給する (図1参照)。
- モードB - スペアペアで電力を供給する (図1参照)。
図1 - 画像提供: berkek.us
ここ数年、IEEE標準化協会 (IEEE-SA)は、ツイストペアケーブルの4ペアすべてを使用して電力を供給する「4ペア伝送」または「4PPoE」と呼ばれる新しいモードを徐々に導入し、テストしています。転送される電力が増えることで、IoTとインテリジェントスマートデバイスの成長する世界で、より多くのデバイスやセンサーが接続され、新しいアプリケーションへの道が開かれます。
802.3bt 20198 (UPoE / 4ペアPoE) Type 3およびType 4の電力レベル
- タイプ3: 最大60ワット/デバイス、および50Wの給電予算で、ノートパソコン、情報キオスク、オフィス管理システムをサポート。
- タイプ4: 90-100ワット/デバイス、および80Wの給電予算で、ノートパソコン、コンピューター、テレビ、ビデオ会議をサポート。
- データスループットは10Gbpsで、速度は10倍に向上する。
- 4ペアモード - 4本のワイヤペアすべてで電力を供給する (図2参照)。
- 802.3afおよび802.3at PoE規格と下位互換性がある。
図1 - 画像提供: berkek.us
PoEの4つの主な利点
- 柔軟性と拡張性 - PoEデバイスは、2本ではなく1本のケーブルしか必要としません。これにより、PoEデバイスは電力が供給されていない場所にも設置でき、簡単に再配置できます。より多くのデバイスを簡単に追加および調整できます。
- 時間とコストの節約 - 電気配線とコンセントの設置の必要性を減らします。PoEは既存の銅線通信インフラストラクチャで使用できるため、IoTネットワークのスケーリングがさらに容易になります。
- 安全性 - 電気配線が少なく、PoEデバイスは通常低電圧です。PoE給電はインテリジェントでもあり、ネットワーク機器を過負荷、電力不足、または誤った設置から保護するように設計されています。
- 信頼性 - POE電源は、分散型アダプターではなく、中央の互換性のあるソースから供給されます。無停電電源装置によってバックアップしたり、デバイスを簡単に無効化またはリセットするように制御したりできます。
PoEアプリケーションの事例とユースケース
PoEデバイスは、多くの環境や産業で利用できます。最も一般的なPoEデバイスは、ローカルエリアネットワークのみを必要とし、ローカル記録装置を必要としないIPカメラやVoIP電話です。PoEは、公共放送システムやインターコム、RFIDや生体認証ワイヤレスアクセス制御ポイントとしても使用できます。より高出力のPoEを使用すると、POSキオスク、ノートパソコン、コンピューター、デジタルサイネージ、タッチスクリーンなどの大型デバイスも接続できます。これらは、複数の産業でさまざまなアプリケーションに使用できます。
PoEを活用したスマートビルディング
この動画 (https://www.siemon.com/solutions/intelligent-buildings) で概説されているように、オフィス環境ではPoEがオフィスをよりスマートにします。オフィス全体にセンサーが設置され、カメラ、コンピューター、ワイヤレスアクセス制御ポイント、その他のデバイスを制御しています。LEDライトにはモーションおよび環境センサーが搭載されており、自然光や部屋の占有状況を検出できます。PoEを導入したオフィスの例としては、アムステルダムのThe Edgeがあり、その主要なテナントはDeloitteです。The Edgeでは、PoEによって電力供給される約28,000個のセンサーと連携するアプリが活用されています。
PoEを活用したスマート製造
PoEは産業環境でも適用できます。センサーやIPカメラは、組み立てライン、荷積みドック、在庫室、その他電力が供給されていない場所での活動を監視するのに役立ちます。RFIDはまた、出荷と車両フリートを追跡し、ルートを最適化し、物流における非効率性に関連するコストを削減することもできます。Class3やClass4などのより高出力のPoEを使用すると、製造業や物流業向けのより強力な監視とセンサーが可能になり、自動化が変革されます。PoEを可能にする堅牢なサーバーとスイッチは、インダストリー4.0におけるより多くのPoEアプリケーションのために、堅牢な環境でも利用できます。
バス交通システムにおけるスマートセキュリティと監視
PoEはバス交通や他の交通システムも変革するでしょう。駅やバス、地下鉄に多数のセンサーとカメラを設置することで、公共交通機関がリアルタイムでデータに対応できるようになります。センサーはメンテナンスが必要かどうか、バスが正常に作動しているかどうかを検知し、より良いソリューションを可能にします。また、センサーは他の交通センサーと通信し、あらゆる種類の交通車両にリアルタイムの更新を通知できます。信号機や駐車場も、ピーク時の混雑を緩和するためにセンサーが装備されつつあります。乗客の安全性も向上します。PoEセンサーとカメラは、ネットワークビデオレコーダー (NVR) を介してライブビデオ監視を提供します。動画は、埋め込みメタデータタグ付けや動画の弾力的な検索ツールも可能にする安全なサーバーに保存されるため、将来の動画検索が容易になります。ドライバーアクセス制御もPoEで設置でき、ワイヤレス識別顔認識またはカメラを介してドライバーを認証できます。RFIDとセンサーを使用することで、乗客はワイヤレスで車両にアクセスできるようになり、混雑が減り、乗客の効率的な整理が可能になります。
スマートシティとIoTにおけるPoEの未来
コネクテッドセンサーからのデータの価値が高まるにつれて、すぐにメリットが得られる実際のアプリケーションの1つは、スマートシティと、そのインフラストラクチャ開発全体です。公共交通機関に革命をもたらすだけでなく、人々の買い物から食事の仕方まで、都市のあらゆる側面に影響を与えるでしょう。RFIDやその他のセンサーがまもなく都市全体に設置され、互いに通信し、最終的にはスマートフォンやその他のスマートウェアラブルテクノロジーを介して個人と通信し、緊急情報を更新するようになります。これらのユースケースの例は、PoEテクノロジーが個別のネットワークを接続し、統合されたテクノロジーエコシステムの作成を可能にする優れた分野であり、最終的に次世代のスマートシティへと発展するでしょう。
産業用PCおよび堅牢なエッジコンピュータ用PoEモジュール
Premio PoE/LANモジュール：4ポート、8ポート、16ポート
Premioの産業用PCおよび堅牢なエッジコンピュータは、最大802.3at規格（PoE+）のPoEポートをサポートするように設計されており、複数のPoEデバイスに1デバイスあたり最大30.8ワットまで電力を供給できます。これらのコンパクトなファンレス組み込みコンピュータは、4ポート、8ポート、さらには16ポートのPoEモジュールで幅広い構成を提供し、さまざまなコンピュータアプリケーションのためにIoTデバイスやセンサーに接続できます。