昨今、かなり普及してきたEthernet技術の1つに「PoE（Power over Ethernet）」がある。要するに、Ethernetケーブルを利用して、データ通信と一緒に電源まで供給しよう、という仕組みだ。 このPoEは3世代あり、現在は以下が標準化されている。それぞれPoE、PoE+、PoE++と呼ばれているが、今月はまずPoEについてご紹介したいと思う。
名称
標準化名
策定時期
最大供給電力
PoE
IEEE 802.3af-2003
2003年6月
15.4W
PoE+
IEEE 802.3at-2009
2009年9月
30W
PoE++
IEEE 802.3bt-2018
2018年9月
90W 1999年3月に「DTE Power via MDI」の名称で標準化が始まった「IEEE 802.3af」 PoEに関するCFI（Call for Interest）が出されたのは1999年3月のことである。当初はDTE Power via MDIなんて名前で呼ばれていたこの規格、当初の目的はウェブカメラやEthernet Phone（！）、アクセスポイントなどを外部電源なしで稼働させることを目的としていた。 このCFIを提起したのは、今はなき3Comへ当時所属していたDavid Law氏。ちなみにLaw氏は現在HPEに在籍している この1999年3月に、IEEE802.3 DTE Power via MDIという名称でStudy Groupが結成され、2000年3月にはIEEE802.3af DTE Power via MDI Task Forceに移行する。以下がそのTask ForceのObjectivesとなる。 RJ-45を使う、それ以外の1対の配線についても考慮する、というあたりは、ちょっと欲張りすぎだった気がしなくもない この目的は、この時点で普及していた「10BASE-T」と「100BASE-TX」のEthernetケーブルを経由して電源を供給できることで、「1000BASE-T」については“考慮する”という扱いだった。また、既存の配線に悪影響を与えないことも挙げられ、CAT 3とCAT 5ケーブルが主な対象との扱いになった。 このObjectivesには具体的な電力そのものは明記されていないが、これはなにぶんにもこの時点では、まだPoEに対応したデバイスが世の中に一切存在しなかったから、決めきれなかったという側面もあるかと思う。 PoEの供給電圧や配線は？ ちなみに、Study Groupの最後のミーティングでのStraw Pollを紹介してみよう。Straw Pollだからこれで何かが決まるわけではないが、この時点でのTask Forceのメンバーが、どんなふうに考えていたかが見て取れる。 電源供給の配線とSensingの配線は同一でいい：32分けるべき：0どちらでもいい：1 供給する電源は直流を供給すべき：34直流を供給すべきではない：0交流を供給すべき：3交流を供給すべきではない：17もう少し検討が進まないと判断できない：18 供給電圧はISO 950（ISO IEC 60950-1)のSELV(安全特別定電圧回路）の電圧内であるべき：39ISO 950のSELVを超えてもいい：0分からない：0 最大電圧はおおむね40V DC以下：25ISO 950のSELVの限界：9どちらでもいい：7 電力配線は1,2,3,6番ピンを使って伝送：104,5,7,8番ピンを使って伝送：13どちらも方法もサポートするべき:3棄権：3 供給電力は5W：07.5W：010W：815W：920W：225W：0 最小供給電力は5Wで十分：45Wは少なすぎる：198Wで十分：138Wは少なすぎる：310Wは少なすぎる：3 IEEE 802.3af-2003で定められた電源供給の仕組み さて、この後どんな経緯で規格が定まっていくかを延々と説明しても仕方がないので割愛し、最終的にIEEE 802.3af-2003で定められた電源供給の仕組みをまとめてみたい。 比較的分かりやすいのが10BASE-T/100BASE-TX向けの構造である。先のStraw Pollに、電力配線をどうするか？ という議論があったが、最終的にAlternative A（1,2,3,6番ピンを信号と電力で共用）と、Alternative B（4,5,7,8番ピンで電力を供給）の2種類がサポートされることになった。 このケースでは左が給電（PSE：Power Source Equipment）、右が受電（PD：Power Device）となる Alternative Aの場合、PSEの出力は1,2番ピンのトランスの中段、それと3,6番ピンのトランスの中段にそれぞれ接続されており、4,5番ピンは空いている。PD側はやはり1,2番ピンのトランスの中段と3,6番ピンのトランスの中段から電力を受け取るかたちだ（PD側は4,5,7,8番ピンにもつながっているが、その先が空いている）。 一方、Alternative BではPSEの出力が4,5番ピンと7,8番ピンにつながり、ここから直接給電する格好になっている。 元々10BASE-Tにしても100BASE-TXにしても、信号そのものは差動式、つまり遂になる信号線の電位差で決まるので、絶対的な電圧が高くなっても信号速度そのものには“基本的には”影響がない。その一方で電力そのものは信号側の電圧中点を利用して送る仕組みになっている。 ちなみに上の図では、PSEとスイッチングハブが一体化された構成となっているが、以下の図のように、非PoE対応のスイッチに後付けで電源供給ユニットを挟み込んでPoEを実現することも可能だ。 Midspan Power Insertion Equipmentが、後付けの電源ユニットである そして、これを1000BASE-Tに拡張した例が以下の図だ。Midspan Power Insertion Equipmentそのものには違いはない（厳密に言えば、4対の信号全てを接続状態にする必要があるのがちょっとした違い）であるが、原理から言えば10BASE-T/100BASE-TXの場合と全く同じである。 こちらはPSE一体式の図はないが、理屈としては同じこと PoEにおける4つの電力クラス ちなみに、最終的な供給電圧は48V（最小44V、最大57V）となるが、これをいきなりPoE非対応のPDにつなげた場合、当然破壊の危険性がある。そもそもIEEE 802.3af-2003では、最終的に以下4つの電力クラスが定められており、これにあわせて供給を行う必要がある。
