概要
- 2015年、PoE給電対応のx86組込PCとデジタルサイネージシステム開発プロジェクト
- 標準PoE（802.3af）の電力上限を超える要件に直面
- OS起動前にLLDPパケット送信でPoE+交渉を実現する必要性
- UEFIアプリケーションによる独自解決策「PoePwrNegotiator」を開発
- オープンソース公開とプロジェクトの意義共有
PoE給電x86組込PC開発の課題と背景
- Windows 10 Professional 搭載の Intel Atom 組込PC・デジタルサイネージ機器の開発
- PoE（Power over Ethernet）で AC電源工事不要化 を目指す設計思想
- 一般的なIoT機器より 高い消費電力 （23W）要件
- 標準PoE（802.3af）は 最大15.4W、PoE+（802.3at）は 最大30W
- 一部クライアント環境では PoE+非対応スイッチ が障壁
PoE規格と電力要件の整理
- IEEE 802.3af（PoE） ：最大15.4W（PSE）、12.95W（PD）、2ペア、2003年制定
- IEEE 802.3at（PoE+） ：最大30W（PSE）、25.5W（PD）、2ペア、2009年制定
- 当該機器は 最小18W 必要、PoE+必須
LLDPによる電力交渉問題
- 組込システムは 物理層クラス分け のみ対応、LLDP（データリンク層）未対応
- PoE+電力供給には LLDPパケット 送信が必要なスイッチも存在
- OS起動前に 十分な電力供給が受けられず、Windows起動途中でシャットダウン
- OSが起動しないとLLDP送信できない ジレンマ
UEFIアプリケーションによる解決アプローチ
- UEFIファームウェア はOS不要で TCP/IP通信 可能
- UEFIアプリケーション でLLDPパケット送信を試みる方針
- BIOS/UEFIカスタム開発は ベンダー協力得られず 断念
- UEFIアプリ はEFI System Partition（ESP）に格納し、OS前に起動可能
- ネットワーク・ファイルシステム・I/Oデバイスへの 低レベルアクセス が可能
実装と技術的工夫
- Piotr Król （元Intel BIOSエンジニア）に開発依頼
- リモート開発環境 （シリアル/IP-KVM）で作業
- 標準UEFIツール（bcfg）が使えず、 startup.nshスクリプト による自動実行を採用
- 4ヶ月で PoePwrNegotiator （C言語製UEFIアプリ）完成
- LLDP-MEDパケット 送信でPoE+電力交渉をOS不要で実現
- 全PoEデバイスへ展開し 安定稼働 を確認
オープンソース公開と意義
- PoePwrNegotiator を MITライセンス でGitHub公開
- リポジトリ: https://github.com/orbitrod/PoePwrNegotiator
- PoE給電x86システム開発者への 情報共有・再利用促進
- UEFIアプリケーション によるネットワーク制御事例のドキュメント化
- 商用・個人問わず 無償利用・改変・統合 が可能
特別謝辞とプロジェクトの教訓
- Carlos ：テスト・展開の右腕として多大な貢献
- Piotr Król ：ファームウェア分野の深い専門知識と実装力に感謝
- 本プロジェクトは「 制約を乗り越える創意工夫」の重要性を再認識
- PoePwrNegotiatorの経験やアプローチが PoEシステム設計の参考 となることを期待