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PoE電源:PoEスイッチはPoEデバイスにどのように電力を供給しますか?

Migelle

翻訳者 ともや
2019年10月14日 に投稿された

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スマートIoTデバイスを接続して監視する必要性に後押しされて、PoEネットワークスイッチは、ネットワークを介した電力およびデータ配信のためのますます効率的な媒体として進歩しました。IP電話、IP監視カメラ、無線LANアクセスポイントまたはPoE照明などのデバイスが同じイーサネットケーブルで電力とデータを受け取ることができるため、別個のデータケーブルまたは電源ケーブルが不要になります。次に、 PoEスイッチはどのようにデバイスに電力を供給しますか?ここでは、PoE電源の詳細をご説明致します。

PoEスイッチのPoE電源規格

PoE(パワーオーバーイーサネット)スイッチは、ホームアプリケーション、WLANの構築、セキュリティ保護などのシナリオでのインストールと管理を容易にします。PoEネットワークスイッチは、さまざまなPoE規格に基づいてPSE(給電機器)がPD(受電装置)に電力を供給するように機能します。次の表に、既存のPoE規格と対応するPoE電源値を示します。

標準 IEEE 802.3af IEEE 802.3at IEEE 802.3bt
カテゴリー PoE PoE+ PoE++
タイプ タイプ 1 タイプ 2 タイプ 3 タイプ 4
PDで利用可能な電力 12.95W 25.5W 51W 71W
最大 PSEが提供する電力 15.4W 30.0W 60W 100W
電力線ペアの数 2 2 4
サポートのケーブル Cat3以上 Cat5以上 Cat5以上

PoEおよびPoE+は、市場のほとんどのPoEデバイスがサポートできる最も一般的な標準であり、PoE ++ IEEE 802.3bt標準は、スマートビルおよびIoT向けに新しくリリースされた標準であることに注意してください。PoE++テクノロジーは十分に成熟していないため、現時点では、CiscoやHuaweiスイッチなど、少数のベンダーの製品のみがサポートしています。

PoEスイッチの電源の説明

PoE電源の動作原理を理解するために、PoEネットワークスイッチを例として、その動作プロセス、PoE供給モード、および給電のためのPoE距離を見てみましょう。

PoEスイッチのPoE電源の動作プロセス

PDをPoEイーサネットスイッチに接続すると、次の手順で機能します。

PoE switch supply process.jpg

PDの検出:これは、デバイスが真のPDであるかどうかを確認するPoEスイッチの最初のステップです。 PoE電源スイッチは、検出電圧パルスをPDに送信し、電流を測定します。指定された値で有効な抵抗を検出すると、PoEスイッチに接続されたデバイスは真のPDとして確認されます。アクティブPoEネットワークスイッチのみがこのチェックを実行し、パッシブPoEネットワークスイッチまたはインジェクターは実行しないことに注意してください。アクティブPoEスイッチとパッシブPoEスイッチの詳細については、以下をお読みください。 アクティブVSパッシブPoEスイッチ:どちらを選択すればよいですか?

PoE電源機能の分類:これは、スイッチがPDに必要な電力を測定するための2番目のステップです。スイッチはデバイスをクラス0、1、2、3、4、5、6、7、8のタイプに分類し、抵抗を検出すると適切な電力を供給します。

クラス PSE出力電力(W) PD入力電力(W)
0 15.4 0.44–12.94
1 4 0.44–3.84
2 7 3.84–6.49
3 15.4 6.49–12.95
4 30 12.95–25.50
5 45 40 (4-pair)
6
60 51 (4-pair)
7 75 62 (4-pair)
8 99 71.3 (4-pair)

電力供給の開始:パワーオーバーイーサネットクラスを決定した後、15マイクロ秒未満でPoEスイッチがPDに低電圧を供給し始め、最終的に最大48V DCに上昇します。

通常の電源: 電圧が48Vに達すると、PoEスイッチはPDに安定した信頼できる48V DC電力を供給します。

電源の切断: PoEスイッチは、次の状況が発生した場合、電力を遮断し、PD検出手順を再開します。


  • PDが削除される

  • PDの電力消費が過負荷または短絡している

  • PDの総消費電力がPoE電源スイッチの電力バジェットを超えている

したがって、これらのシナリオでスイッチとPDを保護したり、PDを取り外した後にPoEポートに誤って接続された非PoEデバイスの損傷を防ぐことができます。

PoEスイッチのPoE電源モード

PSEとPD間のPoE電源モードは、3つの異なるカテゴリに分類できます。PSEの標準的なタイプであるパワーオーバーイーサネットスイッチは、ここでPDへのPoE供給モードを説明する例として取り上げられます。


  • 選択肢A(PoEモードA)

PoEスイッチは、データペア1-2およびペア3-6によってPDに電力を供給します。ペア1-2は正極性として機能し、ペア3-6は負極性として機能します。


  • 選択肢B(PoEモードB)

PoEスイッチは、ペア4-5とペア7-8を介してPDに電力を供給します。10BASE-Tおよび100BASE-Tでは、2つのペアはデータの送信には使用されません。したがって、10/100M PoE給電ではスペアペアと呼ばれます。ペア4-5は正極性として機能し、ペア7-8は負極性として機能します。


  • 4ペア配信

このモードでは、4ペアで電力が供給されます。ペア1-2とペア4-5は正極性で、ペア3-6とペア7-8は負極性です。


10/100BASE-T Network 1000BASE-T Network
Pins at Switch

PoE Mode A

(Data & Mixed DC)

PoE Mode B

(DC on Spares)

4-pair PoE

PoE Mode A

(Bi-Data & DC)

PoE Mode B

(Bi-Data & DC)

4-pair PoE
Pin 1 Rx + & DC + Rx + Rx + & DC + TxRx A + & DC + TxRx A + TxRx A + & DC +
Pin 2 Rx - & DC + Rx - Rx - & DC + TxRx A - & DC + TxRx A - TxRx A - & DC +
Pin 3 Tx + & DC - Tx + Tx + & DC - TxRx B + & DC - TxRx B + TxRx B + & DC -
Pin 4 Unused DC + DC + TxRx C + TxRx C + & DC + TxRx C + & DC +
Pin 5 Unused DC + DC + TxRx C - TxRx C - & DC + TxRx C - & DC +
Pin 6 Tx - & DC - Tx - Tx - & DC - TxRx B - & DC - TxRx B - TxRx B - & DC -
Pin 7 Unused DC - DC - TxRx D + TxRx D + & DC - TxRx D + & DC -
Pin 8 Unused DC - DC - TxRx D - TxRx D - & DC - TxRx D - & DC -

PoE電源モードはPSEによって決定されることに注意してください。また、PoEスイッチとPoEインジェクターの両方がPSEとして機能し、PDに電力とデータを送信できます。PoEイーサネットスイッチは、エンドスパン(IEEE 802.3afではエンドポイントと呼ばれます)として、多くの場合PoEモードAを使用します。PoEインジェクター(ミッドスパンデバイスとも呼ばれます)は、非PoEスイッチとPDの間の中間デバイスです。PoEモードBのみをサポートします。

PoEの給電距離

PoEは、PoEスイッチからPDに100メートルを送信できます。制限は電力ではなく、イーサネットケーブル上に信号の減衰があるため、ケーブルの全長を100メートルに制限するイーサネットケーブル規格です。通常、100メートルは、PoEスイッチが到達できる電力供給のための最も遠い距離です。ただし、PoEエクステンダーを使用すると、イーサネットデータの範囲とPoE電力を最大4000フィート(1219 m)まで延長できます。

PoE電源のトラブルシューティング

PoEシステムの電源が切れたら、問題を診断するために次の手順をお勧めします。


  • 1.受電装置がPoEをサポートしていることを確認してください。すべてのネットワークデバイスがPoEテクノロジーをサポートしているわけではないことに注意してください。PoEスイッチに接続する前に、デバイスがPoEをサポートしているかどうかを確認してください。

  • 受電装置のPoEワット数が最大値を超えないようにしてください。PoEスイッチの1つのポートの電力。たとえば、IEEE 802.3afのみをサポートするPoEネットワークスイッチがあります。つまり、スイッチが最大電力を供給できることを意味します。各ポートで15.4Wの出力。そのため、16W以上の電力を必要とする受電装置はスイッチに接続できません。そうしないと、受電装置が不安定な電力または停電によって破損する可能性があります。

  • 接続されているすべての必要なPDの合計ワット数が、スイッチが供給できる電力量を超えないようにしてください。たとえば、最大電力消費が400Wの24ポートPoEスイッチは、PoE標準で24台(15.4W×24 = 369.6

  • PSEとPD間の電力モードの互換性を確認します。たとえば、PDがPoEモードBの電力供給のみをサポートし、PoEスイッチがせ選択肢Aに基づいている場合、その結果、PDとPoEスイッチは連携して動作できません。

結論

PoEテクノロジーは、デジタル変革の旅の重要な部分になりつつあります。特定のPoEクラスやPoEワット数などのPoE電源の詳細を知ることは、PoEおよび非PoEデバイスの保護に役立ちます。さらに、PoEスイッチ接続の一般的な問題とソリューションに精通することで、PoEネットワークを展開する際の不要な時間とお金の無駄を回避できます。

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