Power over Ethernet（8）802.3at(PoE+) – 規格概要

802.3af との違い

802.3at は、旧規格 802.3af のマイナーチェンジ版だ。基本的な考え方や動作に大きな違いはない。両者の違いは次の 3 点になる。 4ペア給電は、1000BASE-T 対応を意識した機能強化だが、実際には規格化に至らず、9年後に登場する 802.3bt を待つことになる。この規格化を待ちきれない業界が、PoH や UPOE をリリースしたのではないだろうか。給電電力を決定する Classification は、クラス4 追加により複数回の判定が必要になった。また、「電圧／電流範囲の変更」は、802.3af の規格内の小規模修正のため、説明は省略したい。

• 4ペア給電
• 接続手順／Classification（分類）
• 電圧／電流範囲の変更

4ペア給電

802.3at は Alternative A/B 給電方式や、PSE/PD の考え方は従来方式からの変更はない。 4ペア給電の実現には 802.3bt で登場する「シングルシグネチャ／デュアルシグネチャ」の考え方を持ち込む必要があるが、802.3at 制定時点ではまだ登場していない。そこで、コストや実装上の課題はあるが、PSE と PD を 2セット持ち込む方法が提案されていた。

2セットの PSE/PD により、1000BASE-T のエンドポイント／ミッドスパン構成が可能になる（図1 1000BASE-T エンドポイント PSE、図2 1000BASE-T ミッドスパン PSE）。

接続手順／Classification（分類）

接続手順に変更はないが、クラス4 追加により Classification（電力クラス判定）に複数回のイベントが必要になった。判定イベントが複数回になったことで、イベント間を区切る「Mark event Range」が必要になった。

Detection と給電（Start-up/Operation/Disconnection）に変更はない。 接続手順は「図3 PoE 接続手順」を、全体動作は「図4 PoE 接続手順とプローブ信号」をご覧いただき、Classification 以外は 802.3af を参照いただきたい。

Classification では、PSE の電圧が 15.5V～20.5V になると PD が一定の電流を消費することで、PD の電力クラスを PSE に伝え、PSE は PD の電力レベルを知ることができる。802.3at では「表1 給電クラス」に示すように、PD には 5つのクラスがある。クラス 0 はデフォルトで、PD が Classification 機能を持たないときに割り当てられる。クラス 4 は 802.3at で新たに追加された。

旧規格の 802.3af では、0～3 の 4 クラスしかないため 1回の Classification で電力分類を完了する。802.3at では 5 クラスの拡張されたため、2回の分類作業が必要になった。

「図5 タイプ 1 Classification」は、クラス 0～3 の PD を検出した場合だ。この例ではクラス 3（実線）を検出しているが、クラス 0～2（破線）を検出した場合も、1 回の検出サイクルで完了する。この動作は 802.3af と同じだ。ここで、Classification 4（36 – 44ミリアンペア）を使用すれば、クラス4 を検出することができる。しかし、ここを単独でクラス4 判定に使用すると、拡張性がなくなる。

そこで、「図6 タイプ 2 Classification」の様に、2段階の Classification が採用された。PD は、最初の検出サイクル（Class event 1）でクラス4 の電流を消費しクラス4 以上を知らせ、次のサイクル（ Class event 2）でもクラス4 を示すことで、クラス4 の電力が確定するように変えた。同時に、検出サイクルの区切りとして 7～10ボルトの Mark event Range を新たに設けた。

複数の Classification サイクル導入と、 Mark event Range で PoE の拡張性が維持され、次世代の 802.3bt での更なる電力増強が可能になった。

Classification（分類）

ここまでの Classification の説明は「物理層分類：Physical Layer Classification」と呼ばれる方法だ。もう一つの分類方式として「第2層分類：Data Link Layer Classification」がある。第2層分類は、802.3bc で規定される LLDP（Link Layer Discovery Protocol）を利用し、PSE/PD 間で電力クラスを調停する仕組みだ。

802.3at の課題

802.3at は 802.3af の改良版として規格化された。次世代での拡張性は確保したが、規格制定時からすでに電力不足が指摘されていた。また、 4ペア給電の曖昧さも残すことになった。次のような課題が残り、次世代規格（802.3bt）で対応することになる。

• 4ペア給電（シングルシグネチャ／デュアルシグネチャ）明確化
• 給電能力の向上