コラム

PoE給電の基本的な情報と利用するメリットとは?

PoE給電イメージ

PoEという言葉をご存知でしょうか?PoEとは「Power over Ethernet」の略称です。ピーオーイーと読みます。PoEを使うと、電源コンセントやアダプタなしで、イーサネットケーブル(LANケーブル)から、データ通信と同時に電力を供給して、接続したネットワーク上の装置機器を動作させることができます。PoEを利用するには給電機器(PSE:Power Sourcing Equipment)と、受電機器(PD:Powered Device)が必要となります。給電機器には、PoEスイッチングハブやPoEインジェクターなどがあり、受電機器には、ネットワークカメラや無線LAN、IP電話機などがあります。給電機器(PSE)は接続された受電機器(PD)が電力供給を要求している機器かどうかを識別してから電力を供給します。この記事では、PoEに関する概要や基本的な仕組み、利用するメリット等について解説します。

PoEスイッチングハブとPoEインジェクターの違いは?

PoEスイッチングハブとは、PoEスイッチやPoEハブ、PoE給電などとも呼ばれており、PoE対応機器に電力を直接提供する機器のことです。ネットワーク環境下で、PoEに電力供給して接続した機器を動かすことができます。単体で使用することができ、電源ケーブルを1本にまとめられるので、配線が複雑になることなく、ネットワークを簡素化でき、設置場所がスッキリします。
 一方、PoEインジェクターとは、PoE非対応のスイッチングハブにPoE機能を追加する機器です。通常、スイッチと接続する機器の間に設置し、ネットワークを中継して電力供給を行ないます。LANケーブルを使って電力供給することによって、PoE対応機器とPoE非対応スイッチとの接続ができるようになります。PoE非対応のスイッチングハブをすでに持っている場合や、接続する機器を少し離れたところで使いたい時などに利用されています。

PoEに最適なLANケーブルとは?

給電機器と受電機器とをLANケーブルにつないで利用する際、利用できるLANケーブルと利用できないLANケーブルがあります。機器に合った最適なLANケーブルを選ぶことで、PoE給電のメリットを最大限に生かしたシステムを構築することができます。LANケーブルには、通信速度を表す「カテゴリ」というものがあり、2021年現在、「カテゴリ(CAT)5・5e・6・6A・7・7A・8」の7種類で、この数字が大きいほど、通信速度が速くなります。なお、現在の通信ネットワークは1Gbps以上が主流になっているため、カテゴリ5e以上のLANケーブルの利用をお勧めします。(カテゴリ5は通信速度100Mbpsまでしか対応していません)

確認しておきたいPoEの「3つの標準規格」と「電力クラス」

〇PoEの3つの標準規格「IEEE802.3af」、「IEEE802.3at」、「IEEE802.3bt」とは?

IEEEとは米国電気電子学会のことで、電気電子技術の標準規格を定め、策定された規格には「IEEE」が付与されます。現在のPoEの規格は、2003年に標準化された「IEEE802.3af」の後、2009年に拡張された規格として「IEEE802.3at」、そして2018年に更に拡張された「IEEE802.3bt」の3つが、IEEE定めたPoEの標準の規格となっています。これらの違いは何かというと、給電可能な電力量の違いです。「IEEE802.3af」は最大15.4Wまで、「IEEE802.3at」は最大30Wまで、「IEEE802.3bt」は最大90Wまで対応し、「IEEE802.3af」をPoE、「IEEE802.3at」をPoE+、「IEEE802.3bt」はPoE++と呼んだりしています。
なお「IEEE802.3af」は、カテゴリ3以上のLANケーブルに対応していましたが、「IEEE802.3at」ではカテゴリ5e以上のLANケーブルが必要になります。つまりLANケーブルはカテゴリの数字が大きいほど性能が上がるので、カテゴリ5e以上のLANケーブルを利用する「IEEE802.3at」の方が電力の供給面でも性能が高くなります。

〇PoEの電力クラスとは?

PoEの給電機器から受電機器にどれくらい電力供給できるかを定めたものであり、電力に応じて0~4のクラスに分けられてます。 受電機器を給電機器に接続すると、そのクラスの情報を給電側に送って、給電側は受電側のクラスに応じた供給電力を自動調整します。
クラスがあがるにつれて必要な電力量も大きくなり、クラス4はPoE+対応の機器だけが使用することができます。なおクラス0は、給電機器が電力クラスに対応できていない場合、受電機器を動作させるのに適切な電力量が不明なので、初期値である「クラス0」の電力を供給する仕様になっています。

<電力クラス分け一覧>
クラス0:給電機器の出力(最大15.4W)、受電機器の入力(0.44〜12.95W)⇒「IEEE802.3af」
クラス1:給電機器の出力(最大4.0W)、受電機器の入力(0.44〜3.84W)⇒「IEEE802.3af」
クラス2:給電機器の出力(最大7.0W)、受電機器の入力(3.84〜6.49W)⇒「IEEE802.3af」
クラス3:給電機器の出力(最大15.4W)、受電機器の入力(6.49〜12.95W)⇒「IEEE802.3af」
クラス4:給電機器の出力(最大30W)、受電機器の入力(12.95〜25.5W)⇒「IEEE802.3at」

〇組み合わせは要注意

IEEE802.3afとIEEE802.3atとでは電力の供給量に違いがあるので、規格の違う給電機器と受電機器を接続する際には、こちらのリストを参考にしてください。

・給電機器がIEEE802.3afの場合、受電機器IEEE802.3afはOKだが、受電機器IEEE802.3atはNG。
・給電機器がIEEE802.3atの場合、受電機器IEEE802.3afとIEEE802.3at共にOK。

PoEの利点とは?

PoEを利用する利点としては下記の3つが挙げられます。

①コンセントが無くても電力供給ができる

PoEはイーサネットケーブルを使って電力供給する技術です。そのため電源コンセントが近くにない場所でも電力を供給することができます。

防犯カメラや監視カメラの場合は、屋外や天井などの電力供給が困難な箇所に設置することも多いため、PoE給電式カメラが多く利用されています。

②配線がスッキリする

電源コードが必要ないため、スッキリとした配線にできます。また、コードが少なければ管理しやすくなるため、万が一問題が起きたときでも、その発生原因の切り分けの手間を軽減できます。そういった部分でも、PoEを利用する価値があります。

③工事費用を抑えられる

新しくコンセントを用意しようとした場合、電気工事の費用が発生します。

しかし、PoEを活用すればLAN配線のみでカメラの本体に電源を供給できるため、コンセントの設置工事が不要でコスト削減にもつながります。また、コストを削減できれば、その分の費用で良い設備を導入できるという利点も挙げられるでしょう。

PoEの導入事例について

具体的なPoEの事例ですが、例えば監視カメラ向けの利用があります。カメラの設置場所が屋外や高所というケースも多く、電源の確保が問題となるケースがあります。このようなときにPoEが活用されています。ちなみにアムニモのEdge Gatewayは、この1台でイーサネットポートを5ポート持っており、そのうち4ポートはPoEに対応しているため、PoE対応型の複数のネットワークカメラ(IPカメラ)を接続することが可能です。

まとめ

今回は、PoEにおける基本的な部分からLANケーブルの注意点に至るまで紹介しました。

PoEはコンセントが周辺にない環境でも、イーサネットケーブルを用いることで電源を供給できるという利点があります。監視カメラの用途では、電源の確保が難しい屋外や高所の設置の際に、PoEを活用するメリットがあります。PoE対応製品の接続で失敗しないためには規格に応じたケーブルや製品同士の組み合わせが重要です。