PoEミッドスパンでギガビットWLAN APのメリットを最大化

新たなWi-Fiテクノロジー

IEEE 802.11n WLAN規格は、到達範囲と帯域幅の改善、および以前のソリューションと比較してビデオ配信の品質を大幅に向上させる主要機能により、業界の主要なWi-Fiテクノロジーになりました。Infonetics Researchの2012年6月のレポートによると、WLAN APの出荷数は過去5年間で2倍以上に増加しており、全ユニットの4分の3以上が802.11nテクノロジに基づいています。現在、新しいIEEE 802.11acマルチギガビット無線規格は、802.11nを追い越し、最大3倍の速度を提供することが期待されています。同時に、IEEE 802.11adワーキング グループは、Wireless Gigabit Alliance (WiGig) と連携して、比較的短い距離でさらに高いデータ レートを実現する60GHzワイヤレス テクノロジを開発しています。

明らかに、WLAN APテクノロジーの選択肢はかつてないほど増えており、関連するPoE電源インフラストラクチャを導入および管理しようとするネットワーク管理者にとって課題となる可能性があります。これらのさまざまなWi-Fiテクノロジーの電力消費は、ワットあたりのパフォーマンスの点で大幅に異なる可能性があり、時間の経過とともに電力効率がどの程度向上するかを知ることは困難です。たとえば、初期のIEEE 802.11nソリューションの電力消費はIEEE 802.3afの制限を超えていましたが、最新の製品ではパフォーマンスが向上しても電力消費は減少しています。しかし同時に、複数の無線、または無線ごとに複数の送信アンテナを使用することで到達範囲とパフォーマンスを向上させるIEEE 802.11nソリューションは、より多くの電力を消費するため、これらの要件は逆方向に向かいます。

たとえば、IEEE 802.3af電源供給装置 (PSE) は、2つの送信無線チェーンと2つの受信無線チェーンを備えた802.11n 2x2複数入力複数出力 (MIMO) デュアル周波数APには十分かもしれませんが、12.5ワット (W) の電力供給能力は、4つの送信無線と4つの受信無線を備えた4x4 MIMO APには不十分な可能性があります。一部のマルチ無線APでは20 Wもの電力が必要になる場合があり、IEEE 802.11atの30 Wの供給能力に達することになります。電力消費量はベンダーによって異なり、同じベンダーが製造したモデル間でも異なる場合があります。

802.11ac APは、より高速なテクノロジーと関連する無線の電力消費が増加するため、802.3atの電力を必要とする可能性があります。802.11ac APは、802.11nの20 MHzおよび40 MHzチャネルを超えて80 MHzチャネルを追加し、より少ないRFチェーンで同じデータ レートを提供することを目標としています。ただし、安定した信頼性の高いデータ伝送を必要とするビデオ配信などのサービスでは、通常、単一のアンテナでは不十分です。802.11acでは最大8x8 MIMOアンテナ構成が使用されることが予想されており、これらの追加無線によって電力要件が確実に増加します。

一部のベンダーは、デュアルIEEE 802.3af対応イーサネット ポートを使用して、IEEE 802.3afインフラストラクチャ内のアプリケーションへの電力供給を増強しようとしていますが、これはデュアル ケーブル配線を使用する必要があることも意味します。あるいは、電力を節約するために1つ以上の802.11nトランスミッターを無効にすることもできますが、これによりWLAN APシステムのパフォーマンスと機能も同時に低下します。

最善の解決策は、電源インフラストラクチャを高電力のIEEE 802.3at標準にアップグレードすることです。これを行う最善の方法は、スイッチのアップグレードではなく、ギガビット インターフェイスやその他の機能を備えたPoEミッドスパンをインストールして、次世代のWLAN APをサポートすることです。ミッドスパンは簡単に導入でき、既存のスイッチとネットワークの受電デバイス (PD) の間にインストールするだけで、スイッチやカテゴリ5 (CAT5) 以上のケーブル インフラストラクチャを変更する必要はありません。これらは、IEEE 802.3afとIEEE 802.3atの両方のAPの混在をサポートし、最大100メートル (m) 離れたAPに電力を供給できます (PoEエクステンダー デバイスをカスケード接続するとさらに遠くまで電力を供給できます)。また、クラウドベースのリモート管理機能を備えているため、APの監視と制御、リモートからの再起動、計画された非使用期間中に時間ベースのPoEを利用して電源をオフにしてエネルギー効率を最適化することが非常に簡単になります。

ミッドスパンはWLAN APを必要な場所に配置します

設置時にポート密度に関する長期的な決定を行う必要があるPoE対応スイッチとは異なり、ミッドスパンでは必要に応じてPoEポートを1つずつ追加できます。これは、次世代のWi-Fi APを導入する組織にとって特に重要です。管理者は、最終的に必要なAPの数、これらのAPが802.11afで動作可能か、または802.11atテクノロジが必要か、これらのAPをどこに配置する必要があるかなどを正確に把握していない可能性があります。逆に、管理者は、電源インフラストラクチャが展開された後にスイッチをアップグレードする必要がある場合があります。ミッドスパンは電源インフラストラクチャとデータ インフラストラクチャを分離するため、PoEのコストをかけずにデータ インフラストラクチャをアップグレードできます。

オリジナルの低電力IEEE 802.3af PoE規格では、CAT5ケーブルの2対のワイヤを使用して、最大100 mの距離で最大15.4 Wを供給していました。最近のIEEE 802.3at規格では、2対のワイヤで30 Wに電力供給が倍増し、PSEと高電力ギガビットAPおよびその他のPD間の通信を可能にするために2イベント分類のサポートが必要になりました。IEEE 802.3at規格により、4組のイーサネット ケーブルすべてに完全に準拠した業界標準のPoE機能を導入することも可能になり、今日の高出力ギガビットWLAN APやその他のPDに1本のイーサネット ケーブルで60 WのDC電力を安全に供給できるようになりました。

4ペア電源供給では、低電流を使用することで効率も向上し、ケーブル上の損失が低減し、標準ケーブルを使用した電源供給範囲が拡張されます。PoEエクステンダー テクノロジーを使用することで、到達距離をさらに100 m以上延長できます。表1に、結果として得られたベースライン距離の拡張を示します。エクステンダーをカスケード接続して、さらに長い電力供給距離を実現することもできます。これにより、ネットワーク管理者は、必要な場所だけでなく、一般的な企業環境全体で避けられない信号障害やデッド ゾーンの影響が最も少ない場所にもWLAN APを展開できる柔軟性が大幅に高まります。 

イーサネット規格では、スイッチ (通常は通信室に設置) およびそれに接続されたデバイス (802.11n APなど) から100 m以内にデータ配信が制限されることを理解することが重要です。この距離を超えるとデータの整合性は保証されません。エクステンダー テクノロジーの使用を含め、リーチを拡大するためのテクニックはいくつかあります。Microsemiのエクステンダー テクノロジーは、4ペア電源を備え、200メートルの距離で60 W、この距離を超えると25.5 Wを送信します。これは、最新のWi-Fi APの重要な要件です。もう1つの代替手段 (PSEとPD間のxDSLまたは光ファイバー ケーブルの実装) では、電力ではなくデータ伝送の範囲のみが拡張されます。また、PSEとPDの間に光ファイバーと銅線を組み合わせて導入すると、電力とデータの両方をより長い距離で伝送するという目的を達成できますが、PoEエクステンダー テクノロジを使用するよりも大幅にコストがかかります。

PoEエクステンダーと4ペア電源の組み合わせにより、同じ200 mの距離でより高い60 W IEEE802.3atレベルで電力を伝送でき、さらに25.5 Wを超える電力を伝送できると同時に、802.11n WLAN APやその他のPDに必要な完全なギガビット速度もサポートされます。PoE拡張テクノロジーにより、高いレベルの電力効率とデータ整合性を維持しながら、ギガビットWLAN APをデータおよび電源から配置できる距離が長くなります。つまり、WLAN APは、電源コンセントに最も近い場所ではなく、使用目的に最適な場所に配置できます。

ミッドスパンは、必要な場所にAPを配置するオプションを拡張するだけでなく、高出力ギガビットおよびマルチギガビットAPの導入コストも削減します。これは、一般的にハイエンド スイッチのみが高出力IEEE 802.3atをサポートするためです。通常、高出力PoE機能を得るためだけにハイエンド スイッチに投資するのは経済的に意味がありません。さらに、ミッドスパンはPoEスイッチでは利用できないさまざまなリモート管理機能を提供するため、ユーザーは電力効率の大幅な向上と関連するコストの削減を実現できます。 

WLAN AP管理と電力効率の改善

ギガビットWLAN APやその他の高出力PDの導入が増えるにつれて、それらの使用、メンテナンス、電力消費を個別かつ全体的に管理することがますます重要になります。ミッドスパンは、分散電源アーキテクチャと動的な電力割り当て、およびWLAN APやその他のPDをリモートで監視および管理する機能を組み合わせることで、これを可能にします。

ほとんどの高電力IEEE 802.3atアプリケーションでは、単一のポートでフル電力を必要としません。さらに、多くのIEEE 802.3at PSEは、IEEE 802.11a/b/gやIEEE 802.11n APなどの高電力PDだけでなく、低電力PDにも電力を供給する必要があるため、電力管理と割り当ての状況がさらに複雑になります。PoEミッドスパンは、低コストでより柔軟な電源供給を実現するだけでなく、アイドル時の電力消費の影響を最小限に抑えることで全体的なエネルギー効率も向上させます。たとえば、多くのPoEミッドスパンとスイッチでは、全負荷時に効率が90パーセントしかないスイッチング電源 (SPS) が使用されています。つまり、200 WのPoE電力の場合は最大220 WのAC電力が消費され、400 WのPoE電力の場合は最大440 WのAC電力が消費されることになります。 

解決策は、PoEの分散電源アーキテクチャを活用して、ミッドスパンで大型電源を、より小型で経済的な内部デフォルト電源に置き換え、必要に応じて外部電源で増分的に追加電力を供給できるようにすることです。ミッドスパンは、消費電力を測定し、電力を動的に管理することで、各ポートに必要な電力のみを供給し、追加の電力が必要な場合は外部電源を利用できます。たとえば、ネットワーク管理者は、すべてのリアルタイム要件に対応するために450 Wの内部電源から始めて、必要な場合にのみ、MicrosemiのPowerDsine RPS1000などの外部450 W ～ 900 W電源を使用してポートごとにフル電力にアップグレードすることができます。

この分散アーキテクチャのもう1つの利点は、ミッドスパンを相互接続すると、それらを相互にバックアップできることです。ポートごとに優先順位を付けられたバックアップ電源は、ギガビットWLAN APをサポートするネットワーク管理者にとって重要な機能です。すべてのデバイスは集中型電源アーキテクチャを使用してサポートされ、すべてがバックアップされます。マネージドPoEミッドスパンをマネージドUPSと同時に使用すると、デバイス間の通信が可能になり、ユーザーは停電時にも動作を継続する必要がある最も優先度の高いデバイスを事前に定義できます。たとえば、UPSのバッテリー レベルが50% を下回ると、PoEミッドスパンが選択したAPとその他のPDへの電源をオフにしながら、他のAPとその他のPDへの電源供給を継続するように定義できます。

また、ミッドスパンのリモート電源管理機能により、ネットワーク管理者は、トラフィックの少ない時間帯に事前に決められた時間にAPをオンまたはオフにすることで、ネットワーク全体のエネルギー効率を最適化することもできます。これにより、電力消費を70パーセント削減できます。各デバイスの電力消費を測定し、平均電力消費を積極的に削減できます。たとえば、24時間稼働している12台のWLAN APを持つ組織では、これらのAPの使用を週10時間に削減し、年間のエネルギー コストを節約できます。

最後に、リモート電源管理により、メンテナンス目的でのWebベースの監視も可能になります。故障した現場ベースのWLAN APはリモートでリセットできるため、高額なサービス コールが不要になります。ミッドスパンをUPSシステムに統合すると、リモート電源オフ/オン機能により、停電時に優先度の低いAPを切断することもできます。 

結論

次世代Wi-Fiテクノロジーの機能と要件が進化していることを考えると、最も賢明な方法は、より高い電力供給、より多くのWLAN AP、およびさまざまな種類のWLAN APテクノロジーに簡単に拡張でき、最も必要とされる場所や信号障害が最も少ない場所にAPを配置できる柔軟性を最大限に高めた電源インフラストラクチャを確立することです。同時に、