ポーとは何ですか？イーサネット上のパワーはどのように機能しますか

ほとんどすべての電子機器が正しく機能するためにアクティブなインターネット接続を必要とするため、インターネット接続が最近必要になっています。ほとんどのデバイスにはWi-Fi接続オプションがありますが、多くのデバイスとネットワークルーターは、有線インターネット回線に接続するためにイーサネットポートとケーブルを使用していました。以前、電力線通信の記事で電力線を介してデータを転送する方法について学習しましたが、今日はPoE（Power over Ethernet）であるデータ回線を介して電力を転送する方法を学習します。

PoE（Power over Ethernet）とは何ですか？

名前が示すように、イーサネットケーブルを介して電力を供給することはPoEと呼ばれます。

イーサネットケーブルがデータ転送とネットワーク接続に使用されていることは誰もが知っていますが、ほとんどの場合、イーサネットケーブルに存在するすべての接続回線を使用しているわけではありません。たとえば、次の図に示すイーサネットケーブルを考えてみましょう。8本の回線がありますが、データ交換に一般的に使用されるのは4回線（オレンジ、オレンジホワイト、グリーン、グリーンホワイト）のみで、残りの4回線はアイドル状態のままです。したがって、両端でこれらのアイドルラインを取り除いた後でもデータ交換が可能です。そのため、ローエンドイーサネットケーブルでは、8本のラインではなく4本のラインしかありません。したがって、アイドル状態の4本のラインを電力伝送に使用できます。アイドルラインを使用して負荷に電力を供給するこの単純なセットアップは、Power overEthernetと呼ばれます。

次に、PoEをよりよく理解するための簡単な回路を見てみましょう。この回路では、ケーブルの両端のジャックから4本のワイヤー（つまり、青、青-白、茶色、茶色-白）が剥がされています。前に述べたように、この茶色と緑色のワイヤのペアは低速イーサネットアプリケーションでは使用されないため、ジャックを取り除いても通信が中断されることはありません。したがって、一方の端を電源に接続し、もう一方の端を負荷に接続する必要があります。例を示すために、電源としてバッテリーを使用し、負荷としてカメラを使用しています。ソースと負荷が閉ループにあると、以下の回路が完成し、カメラが応答を示します。この単純なセットアップを使用して、イーサネットケーブルを介して単純なアプライアンスに電力を供給したため、PoEが達成されたと言えます。

Power overEthernetの仕組みと使用理由

従来の電源システムでPoEを使用する主な理由は、ネットワークに接続する各周辺機器に電源を供給するコストを削減するためです。たとえば、建物全体に10台のスパイカメラが分散している場合、それらに電力を供給するために10台の電源ユニットが必要ですが、それは主な問題ではありません。主な問題は、各周辺機器の近くに220本の電力線を配線することですが、これは実用的ではありません。したがって、PoEを使用することが、すべての周辺機器を中央システムに接続するための最良のオプションです。

現在、各周辺機器を中央システムに接続するためのイーサネットケーブルのストライピングは、それ自体が面倒な作業であるため、そのためにPoEインジェクターとPoEスプリッターが使用されます。

図に示すように、PoEインジェクターとPoEスプリッターを使用することで、色の識別、ワイヤーストリッパー、はんだ付け、ルーズエンドのドレッシングなどの面倒な作業をすべてスキップできます。次に、これらのデバイスの機能とその使用方法を見てみましょう。

PoEインジェクター

このデバイスには、2つの入力ポートと1つの出力ポートがあります。最初の入力は通常のイーサネットケーブルを接続するためのもので、別の入力はDC電源を接続するためのものであり、出力はPoEイーサネットケーブルを接続するために使用されます。

入力には次のものがあります：通常のイーサネット接続+ DC電源

出力には、次のものがあります。PoEイーサネット（PoEデバイスの接続に使用できます）

したがって、PoEインジェクター機能は、通常のイーサネット接続とDC電源を使用してPoEイーサネットを提供します。

PoEスプリッター

このデバイスには、1つの入力ポートと2つの出力ポートがあります。入力はPoEイーサネットケーブルを接続するためのものであり、出力ポートは通常のイーサネットおよびDC電源を提供します。

入力には次のものがあります：PoEイーサネット

出力には次のものがあります：通常のイーサネット接続+ DC電源

したがって、PoEスプリッターの機能は、PoEイーサネット接続を通常のイーサネットと使用可能なDC電源に分割するPoEインジェクターとは正反対です。

PoEエクステンダー

PoEエクステンダーは、ショッピングモール、ホテル、レストラン、オフィスビル、企業、大学のキャンパス、スポーツ施設など、長距離にまたがるネットワークがある場合に使用されます。これらの場所では、通常の100メートルのイーサネット接続を使用できません。これがPoEエクステンダーの登場です。このデバイスは、イーサネットネットワークデバイスを基本的な100mの距離制限を超えて拡張するために使用できるため、多くの場合に実行可能なオプションになります。

最近の周辺機器はPoEイーサネットをサポートしているため、図に示すように、スプリッターをスキップしてケーブルをデバイスに直接接続できます。

現在、このセットアップは1つまたは2つのアプライアンスがある場合は機能しますが、複数のアプライアンスがある場合は、すべてのデバイスにPoEインジェクターを購入するのが最善の解決策ではありません。このような特定のケースのために、複数のPoEインジェクターを置き換えることができるPoEハブがあります。

PoEハブ

PoEハブの機能はPoEインジェクターに似ていますが、多くのイーサネット接続を取り込んで、その数のPoEイーサネット出力を提供する点が異なります。ハブは、一方の端に多数のPoEデバイスがあり、もう一方の端にサーバーを提供する通常のイーサネット接続がある場合に最適です。ハブの動作は、以下のブロック図から簡単に理解できます。

これまで、イーサネットケーブルには、PoEに問題なく使用できる空き回線があると想定していました。

さて、イーサネットケーブルのすべての回線が使用されている場合はどうでしょうか。高速インターネットとデータ転送システムはすべてのデータ回線を使用するため、このケースは珍しいことではありません。そのような場合でも、PoEは実現可能ですが、以前の構成と比較すると複雑になります。

高速伝送システムの場合、データと電力の両方が同じ回線を介して送信されますが、そのために特別なデバイスが使用されます。この特別なユニットはPoEスイッチであり、これまでとは異なり、両端の未使用のラインを簡単に取り除いて使用できるため、コストが高くなります。

PoEスイッチ

PoEスイッチは、フレームを転送しながら、各インターフェイスからイーサネット経由で電力を供給する機能を備えたネットワークスイッチです。簡単に言えば、複数のPoEデバイスを1台のPCに接続するためのポートのように機能します。

ブロック図では、複数のPoEデバイスがイーサネットケーブルでPoEスイッチに接続され、PCがPoEスイッチを介してこれらのデバイスと通信する方法を確認できます。PoEスイッチでは、ポートをさらに拡張および増やすために、既存のネットワークへの1つのアップリンクが必要です。

PoE規格

PoEデバイスは、データ通信と電力供給に関する特定の基準に従います。したがって、これらのデバイスを設計する際には、これらの標準に従います。通常、これらのデバイスを設計する際に従うべき標準には4つのタイプがあり、それらは電力処理能力に基づいて分類されます。

IEEE拡張	タイプ	電力容量
IEEE802.3af	タイプ1	15.4ワット
IEEE802.3at / PoE +	タイプ2	30.8ワット
IEEE802.3bt / UPoE	タイプ3	60ワット
IEEE802.3bt	タイプ4	90ワット

この表を調べて、PoEデバイスに適したPoEスイッチ、インジェクター、またはルーターを選択できます。

PoEアプリケーション

• スマート照明システム：照明システムは、便利なサーバーまたはリモートPCを介して制御できます。
• スマートホーム： PoEを使用すると、スマートホームの設計が容易になります。スマートホームネットワークでは、居住空間の隅々で接続が確立され、すべてのアプライアンスが相互にデータを共有します。これは、PoEを使用することでより簡単に実現できます。
• セキュリティシステム：オフィスや研究所は、セキュリティのためにPoEデバイスをインストールすることで生産性を向上させることができます。
• PoEはRFIDおよび警報システムにも使用されます。

PoEの制限

ここではすべてが緑色に見えますが、そうではありません。PoEには多くの欠点があり、そのうちのいくつかを以下で説明します。

• コスト：いつものように、テクノロジーのインストールはすべてお金になります。PoEをインストールすることでコストを節約できますが、そのエリアに4〜5台以上のデバイスがある場合にのみ適用されます。これは、PoEのインストールには数千のコストがかかりますが、PoEデバイスが1つまたは2つしかない場合は、数百で作業を完了できるためです。そのため、PoEの設置は、PoEデバイスが1つまたは2つに制限されている家庭には適していません。その場合、エクステンダーコードまたはアダプターを購入すると、PoEのセットアップに多額の費用をかける代わりに作業を完了できます。
• 複雑さ： PoEセットアップをインストールすると、言うまでもなく複雑さが増します。同様に、PoEに関する新しい用語を理解する必要があり、自宅やオフィスに新しいPoEデバイスをインストールする場合は、一致するシステムを購入する手間がかかります。