PoE 受電デバイスの到達距離の拡張: 100 メートルはもはや限界ではありません

物理的なセキュリティ、ワイヤレス接続、ビルディングオートメーションシステムを IP ネットワーク全体と統合しようとする組織が増えるにつれ、新たな課題が生じています。 これらの課題の中で最も重要なのは、ネットワーク ハードウェアからある程度離れた場所に配置する必要があるデバイスに電力とデータの両方の接続を提供する方法です。

Power over Ethernet は、単一の接続で電力とデータ接続の両方を提供する便利でコスト効率の高いアプローチを提供します。 ただし、このアプローチは従来、ツイストペアケーブルシステムを介したイーサネットの標準到達距離 100 メートルによって制限されてきました。 光ファイバーケーブルはデータ伝送に大きな到達能力を提供しますが、依然としてローカル電力が必要であり、単一のカメラ、ワイヤレスアクセスポイント、またはアクセス制御デバイスにローカル電力を供給するには高価で不便でした。 必要とされているのは、光ファイバー伝送の到達範囲と Power over Ethernet の利便性の最良の側面を組み合わせたシステムです。

現在、リモート デバイスのサポートという課題に対処するために利用できるオプションがあります。 このホワイト ペーパーでは各オプションを検討します。また、ローカル電源、追加の電源バックアップ、または追加の電気請負業者を必要とせずに、PoE および PoE+ の到達距離を 100 メートルをはるかに超えて拡張するシステムから実現される利点にも焦点を当てます。 OneReach™ システムは、まさにこれらの利点を提供する、完全でシンプルな統合ソリューションの一例として考慮されます。

Power over Ethernet (PoE) は、2003 年に IEEE 802.3af で初めて標準化され、受電装置に利用可能な最大 15 W の DC 電力 (最小 12.95 W) を供給します。 サポートの対象となった最初のアプリケーションは、IP 電話、ワイヤレス アクセス ポイント (WAP)、および IP カメラでした。 IP デバイスに電力を供給する機能は、非常にコスト効率が高いことが証明されました。 年が経ち、高度な VoIP 電話がより多くの電力を必要とし始めると、IEEE は 2009 年に 802.3at を承認し、受電装置で利用できる 25.5 W の電力で最大 30 W の DC 電力を許可しました。 2018 年 9 月に 802.3bt が承認され、タイプ III (60W) とタイプ IV (90W) の電力が利用可能になりました。

別の電源コンセントが不要になることで、次のような多くの利点が得られます。

ケーブル経由で供給される電力は、通常 48 VDC です。 現在、電圧はイーサネット スイッチによって供給されるのが一般的です。 この構成は、ケーブル チャネルの終端で電力が生成されるため、「エンド スパン」システムとして知られています。 ただし、電力を供給する機能がないレガシー スイッチの場合は、「ミッドスパン」システムがケーブル配線に沿って電力を注入できます。 ミッドスパン電力注入は通常、イーサネット スイッチが存在する場所に近いパッチ パネルで発生しますが、リンク上のどこにでも挿入できます。図1に概念を示します。

図1。

PoE は明らかに成功したテクノロジーですが、制限要因もあります。 PoE テクノロジーに関する最も重要な課題の 1 つは、物理的な到達距離です。 Ethernetチャネルのため、カテゴリケーブルでの最大距離は100mです。 多くのアプリケーションでは、このリンク長で十分です。 しかし、ますます多くのデバイスにとって、従来の 100 m (328 フィート) の距離では不十分です。 実際、スイッチから 400 フィート離れた場所に IP カメラを設置することは一般的になってきています。 十分な電圧がカメラに到達するとカメラは起動する可能性がありますが、データ通信チャネルには距離が遠すぎるため、ビデオ信号はクローゼットに届きません。 距離はケーブルの長さによって測定され、各導体ペアのねじれにより、スイッチと PD 間の直線距離よりも大幅に長くなる可能性があることに注意することが重要です。

このような状況に遭遇した場合は、代替手段を開発する必要があります。 解決策の 1 つは、図に示すように、受電装置の近くにコンセントを設置することです。図2 。 コンセントを設置したら、さまざまなオプションが利用可能になります。 たとえば、別のイーサネット スイッチを設置し、光ファイバー バックボーンでメイン クローゼットに接続することもできます。 または、メイン スイッチに戻るファイバー接続を使用して、従来のメディア コンバータを使用することもできます。

の例のいずれかで、図2 、いくつかの犠牲が払われます。 最も重要なのは、電力の設置にかかるコストです。 さまざまな要因に応じて、この設置の費用は 2,000 ドルから 10,000 ドルの範囲になる可能性があり、手の届きにくい場所にコンセントを設置する必要がある場合はさらに大幅に高くなります。 さらに、新しいコンセントがあるため、バックアップ電源を供給するには追加の UPS が必要です。 この UPS のコストはサポート可能な負荷によって異なりますが、通常は数百ドルです。 また、これらのデバイスは通常、冷却やセキュリティを確保するためにクローゼットに収納する必要があります。 そのため、初期費用が数万円以上かかることもあります。

図2。

Berk-Tek は、これらの課題に対処するための新しいソリューション、つまり規格に準拠しながら 100 メートルを超えた PD に電力とデータを供給できるコスト効率の高いシステムを開発しました。 初期の開発では、適切な環境で使用できるケーブルの設計に焦点を当てました。 長距離アプリケーションの多くには建物の外に設置された IP カメラが含まれるため、ケーブルは屋内/屋外環境で動作する必要があります。 このソリューションは、電力用の銅導体とデータ用の光ファイバーを含むライザー定格複合ケーブルであり、クラス 3 ケーブル (または CL3) として設計され、リストされています。 結果として得られるケーブルには、電力制限トレイ ケーブル (PLTC) リストと CL3R-OF リストの両方があり、低電圧カテゴリ (カテゴリ 5e ケーブルと同様) に分類され、従来の低電圧請負業者がケーブルを設置できるようになります。

銅線イーサネット信号をファイバーイーサネット信号に変換するメディアコンバータが長年にわたって利用されており、これにより信号到達距離が 100 メートルから 2 キロメートル以上に延長されます。 これらの従来のデバイスの場合、リモート メディア コンバータ (PD の近くに設置されるもの) には依然としてローカル電源が必要でした。 したがって、顧客が PoE の利点を最大限に活用できるようにするには、この欠点に対処するソリューションが必要でした。

リモートコンバータは屋外に設置されることが多いため、工業用の厳しい仕様を満たす必要がありました。 これらには、-40°C という低い温度に耐えることや、地絡に耐えるための電圧絶縁が含まれます。 これらすべてを、NEMA 規格の小型エンクロージャに収容できるほどコンパクトなパッケージに収める必要がありました。

OneReach ソリューションは、代わりに、特別に設計されたリモート メディア コンバータと PD にメイン クローゼットから電力を供給し、ローカル AC 電源の必要性を排除します。 電力は銅の導体によって伝送されます。 導体は #12 AWG で、PD が必要とする PoE の電流に応じて、最大 3,600 フィートの距離にあるメディア コンバータと PD に十分な電力を到達できる十分な低い抵抗を提供します。 イーサネット信号は、そのような距離が容易に達成できるファイバー上で伝送されます。 銅線コンポーネントとファイバー コンポーネントの両方が、ライザー定格 CL3R-OF/PLTC 複合ケーブルで提供されます。 さらに、Berk-Tek はプレナム オプションである CL3P-OF/PLTC 複合ケーブルも導入しました。

OneReach システムは、図に示すようにエンドスパン PoE システムです。図3 。 この独自のシステムは IEEE 準拠の PoE ポートを提供しますが、そのポートは 100 メートルの制限をはるかに超えて拡張され、実際には 1 km をはるかに超える可能性があります。 メインクローゼットの外に追加の電源は必要ありません。 また、OneReach はスイッチではないため、クローゼット内のスイッチは PD と直接通信し、既存の UPS を電源バックアップに使用できます。

図3.

OneReach ソリューションの主な利点は、その透明性です。 PD が PoE 仕様に準拠している限り、OneReach でサポートできます。 PoE および PoE+ を活用する、より新しい高性能 PD が着実にリリースされています。

詳細については、www.berktek.us/onereach をご覧ください。