L’alimentation par Ethernet, connue sous l’acronyme PoE (Power over Ethernet), révolutionne la manière d’alimenter et connecter les dispositifs réseau. Le principe du PoE (Power over Ethernet) repose sur l’injection de courant électrique dans les paires de fils inutilisées (ou partagées) d’un câble Ethernet standard. En combinant l’alimentation électrique et les données sur un seul câble réseau, cette technologie simplifie considérablement l’installation et la gestion réseau. Issue des normes IEEE, elle permet de connecter facilement caméras de sécurité, téléphones IP, points d’accès Wi-Fi et d’autres équipements sans nécessité d’une prise électrique dédiée.
Comment fonctionne le PoE ?
La technologie Power over Ethernet (PoE) permet de transporter simultanément des données et l’énergie nécessaire au fonctionnement des équipements réseau via un unique câble Ethernet. Les câbles Ethernet sont constitués de quatre paires de fils torsadés. L'alimentation PoE envoie du courant aux appareils compatibles grâce à ces paires de fils. Le principe technique repose sur l’utilisation des fils d’un câble Ethernet pour fournir courant électrique et connectivité réseau dans une même infrastructure.
Dans les protocoles Ethernet comme 10Base-T et 100Base-T, deux paires de fils assurent généralement la transmission des données. Le PoE utilisant ces protocoles peut s’organiser en deux modes : Midspan et Endspan. Le mode Midspan exploite les paires de fils inutilisées pour l’alimentation lorsque le commutateur ne supporte pas directement le PoE. A l’inverse, le mode Endspan intègre directement l’alimentation au niveau du commutateur Ethernet compatible PoE, comme ceux proposés par Netgear ou TP-Link.
Avec la norme 1000Base-T (Gigabit Ethernet), toutes les quatre paires du câble Ethernet assurent la transmission simultanée des données. L’énergie est alors transmise en « mode commun », nécessitant un équilibrage précis pour assurer l’efficacité électrique et éviter tout impact thermique négatif.
Le courant est "injecté" dans le câblage au niveau de la baie de brassage. Ceci peut se faire par des commutateurs LAN/WAN "end-span" qui intègrent des circuits d’alimentation électrique. Si vous ne souhaitez pas remplacer vos commutateurs LAN existants ou si vous souhaitez seulement alimenter certains segments de réseau, des panneaux ou injecteurs peuvent être ajoutés en milieu de boucle (mid-span), c’est-à-dire entre le commutateur et le périphérique alimenté.
PSEs et PDs : Quelle est la différence ?
Deux grandes catégories de périphériques peuvent être utilisés dans un environnement PoE ; les périphériques sources d'alimentation (PSE) et les périphériques alimentés (PD). Les périphériques source fournissent l'alimentation, tandis que les périphériques alimentés la reçoivent.
- PSE (Power Sourcing Equipment) : L’équipement qui fournit l’alimentation. Un PSE peut-être End-span ou Mid-span. Un PSE End-span fournit directement l’alimentation PoE à un PD. Un PSE Mid-span sert de périphériques intermédiaires entre un Switch non compatible PoE et un PD compatible PoE.
- PD (Powered Device) : les appareils compatibles sont alimentés via PoE (caméras IP, téléphones VoIP). Les périphériques alimentés doivent également être compatibles PoE.
Évolution des normes PoE
La norme IEEE 802.3af, ratifiée en 2003, a marqué la naissance officielle de la technologie Power over Ethernet. La norme IEEE 802.3af, connue sous le nom d'IEEE 802.3af, fournit jusqu'à 15,4 watts de puissance par port. La norme 802.3af définit une puissance de sortie maximale de 15,4 Watts à partir de l'équipement de source d'alimentation (PSE), généralement un commutateur ou un injecteur PoE. Toutefois, en raison de la perte de puissance sur le câble, le dispositif alimenté (PD) ne reçoit qu'un maximum de 12,95 Watts. La classification de la puissance est une caractéristique clé de la norme 802.3af, qui permet aux PD de communiquer leurs besoins en puissance à l'ESP.
En 2009 la norme IEEE 802.3af a été remplacée par la norme IEEE 802.3at. La PoE+ correspond à la dernière mise à jour de la norme IEEE 802.3AT. PoE+ a introduit un nouveau système de classification de la puissance pour compléter les capacités de puissance accrues. Bien que le PoE+ puisse encore fonctionner sur un câblage de catégorie 5, il est recommandé d'utiliser la catégorie 5e ou une catégorie supérieure pour obtenir des performances optimales et minimiser les pertes de puissance. Les niveaux de courant plus élevés du PoE+ peuvent générer plus de chaleur dans le câblage, en particulier lorsque plusieurs appareils de forte puissance sont connectés à un commutateur. Pour atténuer les problèmes potentiels liés à l'accumulation de chaleur, le PoE+ a introduit des fonctions de gestion de l'énergie plus sophistiquées. Les améliorations apportées par le PoE+ ont considérablement élargi la gamme des dispositifs pouvant être alimentés uniquement par le biais du câblage Ethernet. Au cours des dix dernières années, l’alimentation électrique par câble Ethernet ou Power over Ethernet (PoE) a incessamment augmenté sa présence dans les applications d’entreprise.
En 2018, le nouvelle norme 802.3bt appelée PoE++ permet d’atteindre une puissance de 60W (Type 3) ou 90 W (Type 4) en utilisant les 4 paires du câble Ethernet. La norme IEEE 802.3bt, communément appelée PoE++ ou PoE à 4 paires, représente un bond en avant significatif dans la technologie de l'alimentation par Ethernet. PoE++ introduit deux nouvelles classifications de puissance : Type 3 et Type 4.
Grâce à la ratification en 2018 de la norme IEEE 802.3bt High Power PoE (Hi-PoE), qui peut fournir jusqu'à 100 W par port, les fournisseurs de Hi-PoE sont désormais harmonisés et les problèmes de compatibilité entre leurs produits sont éliminés. La norme Hi-PoE est rétrocompatible avec les normes PoE et PoE+ existantes et contribuera à étendre l'adoption des produits PoE standard et à augmenter la demande de produits alimentés par PoE.
Pour répondre à la demande en puissance du marché IoT en pleine croissance, la technologie PoE, avec l'introduction de la norme IEEE 802.3bt, peut désormais prendre en charge jusqu'à 100 W d'alimentation au niveau du Power Source Equipment (PSE).
Voici un tableau résumant les différentes normes PoE :
| Norme | Puissance à la source (PSE) | Puissance au périphérique (PD) |
|---|---|---|
| IEEE 802.3af (PoE) | 15.4 W | 12.95 W |
| IEEE 802.3at (PoE+) | 30 W | 25.5 W |
| IEEE 802.3bt (PoE++) Type 3 | 60 W | 51 W |
| IEEE 802.3bt (PoE++) Type 4 | 100 W | 71 W |
Avantages du PoE
PoE, parfois appelé « alimentation en ligne », réduit de façon significative le nombre de fils à tirer pour installer un réseau. Ses autres avantages, incluent une plus grande souplesse de choix des sites d'installation, la réduction des périodes d'indisponibilité, sans oublier des coûts moindres de câblage et d'alimentation.
Le choix d’une infrastructure PoE offre aux entreprises des avantages pratiques significatifs particulièrement visibles dans la gestion de dispositifs tels que les téléphones VoIP Cisco ou Mitel, les points d’accès sans fil Ubiquiti et les caméras IP Axis. Avec le PoE, les installations réseau gagnent en simplicité. Éviter le câblage d’alimentation séparé est un gain de temps précieux que j’ai pu observer lors du déploiement des points d’accès Wi-Fi dans un campus universitaire.
L’utilisation d’une alimentation centralisée PoE donne une grande flexibilité pour l’évolution du réseau. Déplacer une caméra, un téléphone ou un AP devient aussi simple que de brancher dans une autre prise Ethernet disponible sur le commutateur PoE.
Composants nécessaires pour une installation PoE
Pour mettre en place une installation PoE, vous aurez besoin des éléments suivants :
- Commutateur PoE ou Injecteur PoE : Pour fournir l'alimentation via le câble Ethernet. Si votre Switch n’est pas compatible avec la norme PoE, il est possible d’utiliser un injecteur PoE. L’injecteur ajoute de l’énergie provenant de l’alimentation externe aux données provenant d’un Switch non PoE et transmet le courant et les données au PD (caméra par exemple).
- Répartiteur PoE (si nécessaire) : Étant donné que les tablettes et les iPads n'ont pas de ports Ethernet compatibles PoE, vous aurez besoin d'un répartiteur PoE ou d'un adaptateur. Cet appareil sépare les données et l'énergie du câble Ethernet, ce qui vous permet de le connecter au port de charge de votre tablette.
- Câble Ethernet : Utilisez un câble Ethernet standard (Cat 5e ou Cat 6) pour connecter votre injecteur PoE ou votre commutateur PoE au répartiteur PoE.
Applications du PoE
Les technologies en plein essor telles que l'IdO bénéficient énormément de l'alimentation par Ethernet. PoE++ permet de prendre en charge les équipements IoT tels que les projecteurs, qui ont besoin d'une alimentation puissante mais économe en énergie. En outre, cette norme offre un bon niveau de performance si l'appareil est en état de veille.
Dans les réseaux d'entreprise, le PoE+ prend en charge les points d'accès sans fil hautes performances nécessaires aux normes Wi-Fi avancées et aux environnements à haute densité. Le secteur de la sécurité bénéficie de l'alimentation des caméras PTZ par PoE+, ce qui élimine les alimentations séparées. Dans le secteur de la santé, le PoE+ alimente des systèmes médicaux sophistiqués et des systèmes d'infotainment pour les patients.
Conseils pour une installation PoE efficace
L’installation efficace du PoE nécessite le respect de quelques règles techniques essentielles. Pour des dispositifs standards consommant jusqu’à 30W, format PoE classique, les câbles Ethernet AWG 23 font largement l’affaire. L’emploi de câbles écrantés en cuivre pur (FTP ou S/FTP) est recommandé dans les zones concentrant un grand nombre de câbles PoE pour éviter la surchauffe.
De nombreux commutateurs compatibles PoE intègrent également des fonctions de gestion de l’alimentation, ce qui permet d’éteindre ou de redémarrer à froid à distance les matériels alimentés par PoE. Quand un périphérique PoE alimenté est allumé, il informe le matériel d’alimentation (qu’il soit de type end-span ou mid-span) qu’il est prêt à recevoir du courant via le câble Ethernet.
Afin de protéger les équipements alimentés des pics de courant en entrée, qui arrivent parfois lors du démarrage, il est important que les matériels alimentés disposent d’un système de protection contre ces pics.
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