PoEの仕組み

PoE（Power over Ethernet）は、LANケーブル1本で通信と給電を行う仕組みです。天井のネットワークカメラや無線アクセスポイントへ、通信とともに電力を届けることができます。導入するときは、機器1台に必要な電力と、接続する全台数へ送る電力を分けて考えましょう。

LANケーブルによる通信と給電

ネットワークカメラには、映像を送るための通信と、動作するための電源が必要です。PoEに対応するカメラなら、PoEスイッチから届く電力で動き、撮影した映像も同じLANケーブルで送ることができます。

カメラの近くまで電源コードを引く構成に比べ、設置場所までの配線をまとめることができます。PoEスイッチ自体は、コンセントなどの電源へ接続して使います。対応するIP電話や無線アクセスポイントにも、同じ仕組みで給電することができます。

PoEで使う機器を選ぶときは、受電機器の仕様表でPoE規格と必要電力を調べ、その条件に合う給電機器を組み合わせてください。LAN端子の形が合うだけでは給電できるとは限らず、両側の機器のPoE規格と配線条件を合わせる必要があります。

電源に接続されたPoEスイッチの写実的な切り抜き — **通信と電源を、1本のLANケーブルにまとめる**

電源プラグのケーブル側端子の形状 — **通信と電源を、1本のLANケーブルにまとめる**

PoEスイッチとインジェクターの使い分け

電力を送る機器をPSE、受け取る機器をPDと呼びます。PoEスイッチやPoEインジェクターがPSE、対応するカメラ・アクセスポイント・IP電話などがPDです。

PoEスイッチは、ネットワークのデータを中継しながら、対応するポートから電力を送ります。複数の機器をつなぐなら、必要な給電ポート数と装置全体の給電容量を満たすスイッチを選びましょう。すべてのポートがPoEに対応しているとは限らないため、給電に使うことができるポート数を確認してください。

今のスイッチを使いながらPoE機器を追加する場合は、間にPoEインジェクターを入れる方法があります。インジェクターは、スイッチから届く通信に、別に接続した電源からの電力を加えて、PoE機器へ送る装置です。

通常のスイッチ → データ用LANケーブル → PoEインジェクター → データと電力を運ぶLANケーブル → PoE対応機器

インジェクターは、必要な給電規格・出力電力と通信速度に対応するものを選んでください。例えば、2.5Gbpsでアクセスポイントを使うなら、インジェクターと配線もその通信方式に対応している必要があります。電力が足りていても、通信速度の条件が合わなければ、使いたい速度で通信することはできません。

対応機器の検出と電力の割り当て

IEEE規格に準拠したPoEでは、給電側が接続相手の対応を検出してから、通常の給電を始めます。その後、規格や電力クラス、機器同士のやり取り、スイッチの設定に応じて、割り当てる電力が決まります。

電力クラスは、機器が扱う電力の範囲を表す区分です。例えば、同じPoEスイッチにつないでも、IP電話と高機能なアクセスポイントでは、必要なクラスが異なる場合があります。給電には、スイッチ全体に空き容量があり、接続するポートが機器の要求する規格・クラスに対応していることが必要です。

一部の機器は、LLDPなど、ネットワーク上で機器情報を交換する仕組みを使って電力を調整します。必要な方式は製品によって異なります。機器が使う方式と、その方式に必要な設定を管理担当者に確認してもらいましょう。

「Passive PoE」には、こうした対応検出を行わず、決まった電圧を出す製品があります。電圧や結線が合わない機器へつなぐと故障のおそれがあります。IEEE準拠品と同じ扱いで接続せず、メーカーが指定する組み合わせで使ってください。

PoE・PoE+・4-pair PoEの電力

PoEは、規格とTypeによって扱える電力が異なります。商品説明の「IEEE 802.3at」「Type 2」などを、次の表と照らし合わせてください。

各Typeの最大電力クラスでの値
Type・呼び方の例	IEEE規格	給電側の最大出力	受電側で使える電力	電力クラス	この最大出力で使うペア数
Type 1／PoE	802.3af	15.4W	12.95W	Class 3	2ペア
Type 2／PoE+	802.3at	30W	25.5W	Class 4	2ペア
Type 3／4-pair PoE	802.3bt	60W	51W	Class 6	4ペア
Type 4／4-pair PoE	802.3bt	90W	71.3W	Class 8	4ペア

ケーブルに電流が流れると、電力の一部は配線で失われます。給電側の出力が30Wでも、受電側で使うことができる電力は同じ30Wではありません。表の受電側の値には、規格上の配線損失を見込んでいます。

Type 3には、低い電力クラスを2ペアで扱う構成もあります。また、Type 3・Type 4を「PoE++」と呼ぶ製品もあります。選定では通称に加えて、IEEE規格名・Type・対応クラス・W数を確認してください。各Typeに対応するという表示だけで、すべてのポートが表の最大電力を出せるとは限りません。

アクセスポイントには、少ない電力で起動すると、無線の機能やUSBポートなどが制限される製品があります。仕様表では、電源が入る条件に加えて、使いたい機能をすべて利用するための給電条件を確認してください。

1ポートの電力と、スイッチ全体の容量

「1ポート最大30W」は、一つのポートから送ることができる電力の上限です。「PoE給電容量120W」などの表示は、スイッチが複数のポートへ合計で割り当てることができる電力を表します。スイッチ全体の給電容量は「給電バジェット」とも呼ばれます。

例えば、1ポートあたり最大30W、全体の給電容量が120Wのスイッチに、給電側で30Wずつ確保する機器を4台つなぐとします。4台分の割当電力は120Wで、全体の容量を使い切ります。ポートが空いていても、同じ条件の5台目へ送る電力は残っていません。

PSE側の割当電力で計算した例
接続する台数	必要な割当電力	120Wの給電容量との比較
4台	30W × 4台＝ 120W	計算上は容量内。追加分の余裕はない
5台	30W × 5台＝ 150W	30W不足する

この計算には、給電側が確保する電力を使っています。受電機器の普段の消費電力とは異なり、機器のクラス、電力のやり取り、スイッチの設定によって割当量が変わります。そのため、機器の消費電力を足しただけでは、スイッチに必要な給電容量を判断できません。

導入時は、使う全台数と各機器の要求電力を整理し、追加予定も含めて容量を決めましょう。電力が足りない場合の優先順位や、ポートごとの上限設定も製品によって異なります。稼働中の機器へ影響する設定は、管理担当者が確認してください。

ケーブルの距離・抵抗・温度

一般的な構内の銅線LAN配線では、壁内の固定配線と手元・ラック側のコードを含む「チャネル」全体を100m以内に収める構成が基本です。通常のインジェクターを途中に入れても、通信距離を延ばすことはできません。延長機器を使う場合は、その機器の通信・給電条件を別に確認してください。

PoEの配線では、ケーブルのカテゴリに加えて、導体の太さや材料、接続部の状態も重要です。配線の抵抗が大きいと、電圧の低下と発熱も大きくなります。束ねたケーブルにまとめて電力を流す場合は、周囲の温度や束の本数を含めて設計する必要があります。

Cat6Aなどのカテゴリ名に加えて、機器メーカーとケーブルメーカーが示すPoEの使用条件を確認してください。細径コードやフラット形状の製品も、使う電力・長さ・施工条件に対応するものを選びましょう。

PoE用には、規格に適合する銅のLAN配線を選びましょう。CCAは、アルミニウムの表面を銅で覆った導体で、銅の導体より抵抗が大きくなります。銅のLAN配線と同じものとして選ばず、導体の材料と適合する規格を製品仕様で確認してください。

給電と通信のトラブルの調べ方

電源が入らない場合と、電源は入るのに映像や無線通信が使えない場合では、調べる場所が変わります。最初に機器のランプやエラー表示、発生時刻を記録してください。

症状と、次に確認する範囲
症状	確認すること
電源が入らない	PoE対応ポートか、給電が有効か、IEEE規格・必要電力が合うか、全体の残り容量があるか
機器を追加すると動かなくなる	全体の割当電力、残り容量、給電の優先順位、追加機器の要求クラス
起動するが、一部の機能が使えない	機器が示す電力不足の表示、全機能に必要な給電条件、電力調整の方式と設定
電源は入るが通信できない	LANの接続状態、通信速度、ネットワーク設定、機器の認証や管理設定
再起動や切断を繰り返す	発生時刻と動作条件、給電ログ、配線の抵抗・接続部、機器側の診断結果

再起動を繰り返す場合も、電力不足だけに絞らず、給電ログと通信状態を合わせて調べてください。管理担当者へは、機器とスイッチの型番、ポート番号、インジェクターの有無、配線距離、症状を伝えましょう。給電設定の変更やポートの抜き差しで、カメラの録画や電話などが止まる場合があります。実施してよい時間と手順を確認してから行ってください。