PoEスイッチとは？給電の基本と「給電容量・台数設計」の考え方
オフィスや学校、病院などでネットワークカメラや無線LANアクセスポイントを増設する際、「設置したい場所にコンセントがない」「電源工事のコストがかかる」といった課題がネックになることがあります。そんな場面で検討に上がるのが、ケーブル1本で電力供給が可能な『PoEスイッチ』です。
「PoE、PoE+、PoE++、どれを選んだら良いの？」
「台数が増えたとき、給電容量の不安が...」
このコラムは、PoEスイッチの基本から、導入を想定した給電容量の考え方までを解説しています。PoEスイッチ導入の一助となれば幸いです。
PoEスイッチとは？
PoEスイッチとは、従来のネットワークスイッチングハブの機能に加え、イーサネットケーブル1本でデータ通信と電力供給を同時に行うPoE(Power over Ethernet)技術に対応したスイッチを指します。PoEスイッチを導入することで、LAN配線の給電が可能となり、PoEから電力を受け取る側のデバイス(以下、受電機器)設置の自由度が高まります。(※例：IPカメラ、無線AP、IP電話など)
またPoEスイッチの中には、給電機器(PSE=Power Sourcing Equipment)と、受電機器(PD=Power Device)、双方の機能を兼ね備えたもの(PoEパススルー対応機器)もあり、PoE機器同士の中継器として利用されることもあります。
PoE規格と受給電容量
PoEは現時点で3種類の規格、IEEE 802.3af、IEEE802.3at、 IEEE 802.3bt があります。
PoEスイッチは規格によって各ポートの最大給電量や、装置全体で同時に給電できる上限(PoEバジェット)が異なります。PoEバジェットが足りないと、受電機器が起動できない、または高電力モードに移行できないことがあります。
また、「給電機器が出せる最大電力」と「受電機器が最終的に受け取れる電力」は別です。ケーブルで電力損失が出るため、同じ規格でも受電機器に届く電力は小さくなります。例えばIEEE 802.3afでは、給電機器からの最大供給電力が15.4Wでも、受電機器で保証される電力は12.95Wです。
| 規格(通称) | 給電機器(PSE) 最大供給電力 |
受電機器(PD)で 保証される 最大受電電力 |
給電の基本 | 代表的な受電機器(PD) |
|---|---|---|---|---|
IEEE 802.3af(PoE) |
15.4W |
12.95W |
主に2対線で給電 |
IP電話機、センサ、小型ネットワークカメラなど |
IEEE 802.3at(PoE+) |
30W |
25.5W |
主に2対線で給電 |
高機能ネットワークカメラ、無線LANアクセスポイントなど |
IEEE 802.3bt Type 3(PoE++) |
60W |
51W |
4対線給電が前提 |
高電力機器、複数無線の無線LANアクセスポイント等 |
IEEE 802.3bt Type 4(PoE++) |
90W |
71.3W |
4対線給電が前提 |
サイネージ、端末一体型機器など |
PoEおよびPoE+では、通常8本の信号線のうち4本(2対線給電)を電力供給に利用していますが、PoE++では8本すべて(4対線給電)を利用することで、より高い電力を供給できるようになっています。
PoE規格とLANケーブル
PoE(IEEE 802.3af)はカテゴリ3以上のLANケーブルに対応していますが、PoE+およびPoE++ではカテゴリ5e以上のLANケーブルが必要です。
PoEスイッチの選び方と注意点
PoEスイッチの選定では「スイッチ全体の給電容量(PoEバジェット)」と「ポートあたりの最大給電能力」をそれぞれ考慮する必要があります。導入後に給電不足で受電機器が起動しない、といった不具合につながります。
PoE受電機器の確認
受電機器のPoE受電規格の確認をしましょう。
上位規格の給電機器は、下位規格の受電機器にも給電できますが、下位規格の給電機器は、上位規格の受電機器が必要とする電力を満たせない場合があります。
将来的に受電機器の必要電力が増える可能性がある場合は、スイッチ側のPoE規格を上位規格にしておくことを推奨します。
また、スイッチによってはすべてのポートがPoE給電対応ではない場合もあるため、併せて確認しておきましょう。
受電機器の消費電力は「最大値」を参照
受電機器の消費電力にも注意が必要です。
例えばネットワークカメラは、赤外線照明やヒーター、パン・チルト・ズーム等の有無で必要電力が変わります。同様に無線LANアクセスポイントも、対応規格や無線モジュール数で必要電力量が上がります。
導入前に、仕様書の「最大消費電力」を確認するようにしましょう。
PoEバジェットを「同時稼働」で事前に計算
導入前に、想定される「受電機器1台当たりの消費電力×最大同時稼働台数」を計算しておきましょう。
【計算例】
PoE+対応のAP(最大30W/1台)を10台導入予定の場合
30W×10台＝300W (最大消費電力)
その上で、PoEスイッチのポート数は十分だが、すべての受電機器に給電可能な電力の不足が予測される場合には、冗長電源対応のPoEスイッチが好適です。冗長電源による電力増強だけでなく、電源の冗長化対策にもなります。
将来の増設予定を考慮
「現時点ではIEEE 802.3at対応のPoEスイッチで問題ないが、数年後に無線LANアクセスポイントをリプレイスする予定がある」といった場合、より給電能力の高いIEEE802.3bt規格のPoEスイッチを導入しておき、PoEバジェットにも余裕を持たせておくと、リプレイスを円滑に進められます。
ケーブルと距離
電力もデータも、基本は同じツイストペアケーブルを通ります。PoEの給電距離はLANケーブルの規格上最大100mですが、実際の給電量はLANケーブルの品質や受電機器の電力要件などによって変動します。
また、給電距離が延びるほど電圧降下が増えることにも留意が必要です。給電距離を延伸したい場合、「PoEエクステンダ」の増設を検討する必要があります。
まとめ
PoEスイッチは、イーサネットケーブル1本でデータ通信と電力供給を同時に行うネットワーク機器です。高所や屋外など電源確保が困難な場所でもLAN配線で自由度の高い設置ができるため、オフィス、学校、病院など幅広く活用されています。
選定は「ポートあたりの最大給電能力」と「装置全体のPoEバジェット」を考慮し、供給可能な電力を十分に確保して行うことを推奨します。IEEE 802.3af/at/btで給電能力が大きく異なるため、受電機器で保証される電力を基準に考えると、導入後のトラブルを減らすことが出来ます。
本コラムで紹介した「PoEバジェットの考え方」「将来増設を見込んだ段階的な選定」をもとに、最適なPoEスイッチの導入にお役立てください。
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