PoEデバイスの利点とは？
Power over Ethernet (PoE) の構成は、VoIP電話、IPカメラ、POS、照明コントローラー、産業用デバイス、壁掛け時計、物理セキュリティデバイス、コントローラーなどの一般的なアプリケーションで見られます。これらのアプリケーションでは、ケーブルの数を最小限に抑えながら電力供給を行う必要があります。PoEは、データケーブルと電源ケーブルの両方を1本のケーブルにまとめることで、これらを不要にするため、このようなアプリケーションで一般的に使用されています。
PoEデバイスの例とは？
IPカメラなどの給電を受けるデバイス（PD）は、動作するために給電装置（PSE）から電力供給を受ける必要があります。IPカメラは、フレームをキャプチャし、そのデータを処理するためにコンピュータに送信する必要もあります。PoEの構成には、PDをエンドポイントPSEまたはミッドスパンPSEに接続する2つのタイプがあります。ODM/OEMハードウェアメーカーのPremio Inc.が提供するRCO-3000/6000の堅牢な組み込みPCはミッドスパンPSEとして使用でき、PremioはPDとして使用できる10.1インチパネルPCも製造しています。
PoEデバイスの規格はありますか？
IEEEは、イーサネットケーブルを介して電力を伝送する技術を開発しました。これらは「規格」と呼ばれ、代替Aと代替Bの2つがあります。10Base-Tおよび100Base-TXケーブルを使用する場合、一般的なCAT-5ケーブルの4つのデータ/信号ペアのうち2つのみが使用されますが、1000BaseTは4つのペアすべてを使用します。代替Aと代替BはどちらもエンドポイントPSEを使用します。唯一の違いは、代替Bの電力は未使用のツイストペアに供給されてLANインターフェースを形成し、データ信号には独自のツイストペアのセットがあることです。未使用のペアはRJ45のピン4、5、7、8で終端します。一方、代替Aはデータツイストペアと電力を共有します。これらのペアはRJ45のペア1、2、3、6で終端します。
ミッドスパンPSEはどのように機能しますか？
もう1つの構成はミッドスパンPSEです。ミッドスパン代替Bは、未使用のツイストペアを介して電力を供給するためにミッドスパンPSEを含みます。唯一の違いは、ミッドスパンPSEがスイッチとPDの間に配置され、インターネットへのイーサネット接続を提供しますが、スイッチはPDに電力を供給しないことです。代わりに、ミッドスパンPSEがその役割を果たします。この方法はインラインPSEとも呼ばれ、スイッチがPDに十分な電力を供給できない場合によく使用されます。
代替Aと代替BのPoEを同じデバイスで動作させ、一方が他方のバックアップとして機能してシームレスなフェイルオーバーを提供する可能性は十分にあります。また、この配置によって互換性のない信号伝達で問題が発生する可能性もあります。この電力回復力を支援するために、PDは最大57Vの電圧を維持でき、LANインターフェースでの極性反転（MDI/MDI-Xシナリオなど）に対処できる必要があります。
どのような種類のスイッチがPoEをサポートしていますか？
PoEを供給できるスイッチには、「ポートあたり保証」と「総電力予算」の2種類があります。ポートあたり一定のワット数を保証するスイッチは、クラス3またはクラス0のデバイスがいくつ接続されていても、スイッチがそれらに電力を供給できることを確実に保証します。
総電力予算を持つスイッチは、供給できる数のPoEデバイスにのみ電力を供給できます。例えば、総予算30ワットの4ポートスイッチは、4台のクラス2カメラ（4台のデバイス x 7.5ワット = 30ワット）に電力を供給できます。オプションの120ワットAC/DC電源アダプターを含むRCO-3000-4Pを使用すれば、さらに多くのデバイスに電力を供給できます。
マザーボードとインストールされたコンポーネントに約30ワットを割り当てると、動作温度や動作温度による電源のディレーティングを考慮しない場合、合計90ワットの電力予算が得られます。これは、4台のクラス3デバイス（4台のデバイス x 15.4ワット = 61.6ワット）に電力を供給するのに十分です。さらに、システムには28.4ワットの余裕があります。
PremioのRCO-3000-4Pには60ワットのオプションのAC/DC電源アダプターが含まれているため、マザーボードとコンポーネントに同じ30ワットを確保でき、合計電力予算は30ワットになります。これは、1台のクラス4デバイス（1台のデバイス x 15.4ワット = 15.4ワット）または4台のクラス2デバイス（4台のデバイス x 7.5ワット = 30ワット）に電力を供給するのに十分です。
802.3af/at IEEE規格
IEEE 802.3af規格は、約48VDCと最大350mAの電力を供給し、PSEから供給される電力が15.4ワットを超えないようにします。PDに供給される電力は12.95ワットを超えず、カテゴリ3、5、5e、6ケーブルでサポートされます。現在、PoEには主に2つのIEEE規格があります。802.3afと802.3atです。この記事の後半で説明する新しい規格（802.3bt）も近日中に登場します。これらのIEEE規格は、PDに電力を供給し、LANインターフェースと通信するための手段を提供します。電力はLANスイッチ（エンドポイントPSE）またはインライン代替（ミッドスパンPSE）から供給されます。
今日、PoEパネルPCや電動パン–チルト–ズームカメラには12.95ワット以上の電力が必要です。2005年9月、IEEEはPoEのより高い通信規格を可能にする802.3atをリリースしました。802.3at規格は、従来の低電力PDとの下位互換性も持ちます。
コネクタやケーブルバンドル内の過熱による電気的損傷や、信号干渉の問題が発生する前に、24AWGワイヤを介して引き出せる電力量には限界があります。これは、電力を供給するために複数のペアを使用する必要があることを意味します。現在、802.3at規格では、電力を運ぶことができるペアの数を2つに制限しています。
802.3bt IEEE規格
技術の進化と、より多くの電力を必要とするデバイスの増加に伴い、IEEEは802.3bt規格を策定しています。802.3bt規格の主な目的は、ISO/IEC 60950に従い、超低電圧安全要件に準拠することです。これは、ポートあたりの電力が100ワットを超えてはならないことを意味します。
データは4本のツイストペアまたは2本のツイストペアを介して伝送できます。ペアはワイヤ1、2、3、6を介して接続を終端しますが、802.3 af/atと同様にワイヤ4、5、6、7を介しても伝送できます。
802.3bt規格のPSEはPDタイプを識別し、電力を設定します。PoEがより多くのアプリケーションに電力を供給できるため、どちらのアーキテクチャもサポートできます。可能な場合、デュアルシグネチャPDは、負荷が2つのPSEペアで動作することを可能にします。デュアルシグネチャPDで構築された監視カメラの場合、1つのペアはカメラに接続でき、もう1つのペアはヒーターまたはPTZ機構に接続できます。802.3bt規格では、クラス5〜8も導入されています（上記のチャートを参照）。
現在の802.3at規格では、ポートは生きてる状態を保つために、20％のデューティサイクルで最小10mAの電力シグネチャを必要とします（平均2mAの消費/無駄）。典型的な電圧50Vでは、これは100mWに相当します。ポート数で乗算すると、かなりの電力の無駄になります。
802.3bt規格では、このパラメータを改善し、デューティサイクルを1.875%に削減することで、ポートを生かしておくために消費される電力を10mW未満に抑えています。これは、既存のソリューションよりも10倍優れています。802.3bt規格にはオートクラス機能もあり、PSEが接続されたPDが実際に消費する最大電力を決定できます。オートクラスを実装するPSEは、定義された期間にわたってPDの消費電力を測定します。この期間中、PDは常に必要な最大電力を消費します。PSEは、オートクラス中に消費された電力にマージンを加えた値に基づいて最大電力出力を設定できます。通常、ケーブルには多少の電力損失があるため、PSEでの電力はPDの入力で利用できるとは限りません。
802.3bt規格は、拡張電力も使用します。通常、PoEアプリケーションでは、PSEとPD間の距離により、電力損失とケーブル抵抗が発生します。拡張電力の背後にある考え方は次のとおりです。 PSEが90ワットの出力を供給している場合、PDは71ワットしか期待せず、PDがPSEから100m離れた場所に配置されている場合、ケーブル上の損失のために19ワットが「節約」されます。PSEとPDが近接している場合、損失は少なくなります。
拡張電力機能により、PD（またはPSE）はケーブルの真の総抵抗に基づいて利用可能な最大電力を使用できます。PDがケーブル抵抗を測定すると、ケーブルで失われる電力を計算し、PDが使用する最悪の場合の予備電力を要求できます。最悪の場合、電力予備は現在の規格と同じですが、はるかに低い場合もあります。この機能は現在、HDBaseTアライアンスが作成したPower over HDBaseT（PoH）規格でサポートされており、PoEとの下位互換性もあり、最大供給電力を95ワットに拡張します。
さらに、802.3bt規格は、PSEがPDを供給できる場合、下位互換性があります。