Comment fonctionne la technologie PoE ?

La technologie Power over Ethernet (PoE) permet aux câbles Ethernet de transporter à la fois les données et l'alimentation électrique vers les périphériques réseau via un seul câble. Cela élimine le besoin d'alimentations séparées et réduit l'encombrement des câbles, rendant ainsi l'installation de périphériques tels que des caméras IP, des points d'accès sans fil et des téléphones VoIP plus efficaces. Voici un aperçu du fonctionnement de la technologie PoE :

1. Composants de base du PoE

Équipement d'alimentation électrique (PSE) : Il s'agit de l'appareil qui fournit l'alimentation via le câble Ethernet. Il peut s'agir d'un commutateur compatible PoE, d'un injecteur PoE ou d'un routeur doté de capacités PoE. Le PSE détermine la quantité d’énergie nécessaire et la fournit en conséquence.

Appareil alimenté (PD) : L'appareil qui reçoit à la fois l'alimentation et les données du câble Ethernet. Les exemples incluent les caméras IP, les points d’accès sans fil, les téléphones VoIP et autres appareils en réseau. Le PD communique avec le PSE pour recevoir la quantité d'énergie appropriée.

Câble Ethernet : Le PoE utilise généralement des câbles Ethernet Cat5e, Cat6 ou supérieurs standard pour transmettre l'alimentation et les données sur le même câble. Le câble est divisé en paires de fils, dont certains sont utilisés pour la transmission de données, tandis que d'autres sont utilisés pour l'alimentation électrique.

2. Comment l'alimentation est fournie via Ethernet

La technologie PoE fonctionne en envoyant une alimentation CC basse tension via les mêmes câbles à paires torsadées que ceux utilisés pour la transmission de données. Il existe deux méthodes principales pour fournir de l’énergie :

Alimentation par paire de rechange (Alternative B) : Dans un câble Ethernet standard, seules deux des quatre paires de fils torsadées sont utilisées pour la transmission de données dans les réseaux 10BASE-T et 100BASE-T. Les paires inutilisées (broches 4, 5, 7 et 8) peuvent transporter de l'énergie sans affecter la transmission des données.

Alimentation fantôme (Alternative A) : Dans les réseaux 1000BASE-T (Gigabit Ethernet) et plus rapides, les quatre paires de fils sont utilisées pour les données. Dans cette méthode, le PSE superpose l'alimentation sur les paires de données (broches 1, 2, 3 et 6) sans affecter le signal de données. Cela se fait en utilisant la composante CC du signal pour la fourniture d'énergie tandis que la composante CA gère les données.

3. Négociation PoE et allocation de puissance

Le PSE et le PD doivent communiquer pour garantir que la quantité correcte de puissance est fournie. Ce processus est régi par les normes IEEE PoE :

Détection: Le PSE vérifie si l'appareil connecté est compatible PoE en appliquant une basse tension au câble. Si le PD a une résistance de signature d'environ 25 kΩ, le PSE détecte qu'il est compatible PoE.

Classification: Le PSE classe le PD pour déterminer ses besoins en énergie. Les appareils PoE sont divisés en différentes classes de puissance en fonction de la quantité d'énergie dont ils ont besoin, allant de la classe 0 (par défaut) à la classe 4 (haute puissance). Cela permet au PSE d'allouer la quantité d'énergie appropriée et d'optimiser la distribution de l'énergie sur plusieurs appareils.

Livraison de puissance : Après classification, le PSE commence à alimenter le PD. La tension est généralement comprise entre 44 et 57 V CC, le courant variant en fonction des besoins électriques de l'appareil.

Surveillance: Le PSE continue de surveiller la consommation électrique du PD. Si l'appareil est déconnecté, le PSE cesse immédiatement de fournir de l'alimentation pour éviter de surcharger le circuit.

4. Normes PoE

La technologie PoE est normalisée dans le cadre de la famille de protocoles IEEE 802.3, avec différentes versions spécifiant différents niveaux de puissance :

--- IEEE 802.3af (PoE) : La norme PoE d'origine fournit jusqu'à 15,4 watts de puissance au PSE et jusqu'à 12,95 watts au PD, après prise en compte de la perte de puissance dans le câble. Cela convient aux appareils à faible consommation tels que les téléphones VoIP et les simples points d'accès sans fil.

--- IEEE 802.3at (PoE+) : Une version améliorée de PoE qui fournit jusqu'à 30 watts au PSE et jusqu'à 25,5 watts au PD. Ceci est utilisé pour les appareils plus gourmands en énergie, tels que les caméras IP et les points d’accès sans fil hautes performances.

--- IEEE 802.3bt (PoE++ ou 4-Pair PoE) : La dernière norme PoE, qui prend en charge des niveaux de puissance plus élevés, offrant jusqu'à 60 watts (Type 3) ou 100 watts (Type 4) au PSE. Ceci est utilisé pour les appareils gourmands en énergie tels que les caméras PTZ (pan-tilt-zoom), l'éclairage LED et les appareils sans fil hautes performances.

5. Avantages du PoE

Installation simplifiée : Le PoE permet aux appareils de recevoir à la fois l'alimentation et les données via un seul câble, réduisant ainsi le besoin de prises de courant supplémentaires et rationalisant l'installation.

Économies de coûts : En utilisant PoE, les entreprises peuvent économiser sur les coûts d’installation, éviter les dépenses liées à l’installation d’un câblage électrique séparé et réduire le besoin d’adaptateurs électriques.

Flexibilité: Le PoE permet le déploiement d'appareils dans des endroits où les prises de courant peuvent ne pas être disponibles ou pratiques, comme les plafonds, les murs ou les emplacements extérieurs.

Gestion centralisée de l'alimentation : PoE permet une gestion centralisée de l'alimentation, permettant aux administrateurs réseau de surveiller et de contrôler l'alimentation électrique des appareils connectés. Cela peut améliorer l’efficacité énergétique et simplifier le dépannage.

6. Limites PoE

Budget de puissance : La puissance totale disponible à partir d'un commutateur PoE est limitée par son budget énergétique. Cela signifie que seul un certain nombre d'appareils peuvent être alimentés simultanément, en fonction de leurs besoins en énergie.

Longueur du câble : Le PoE est limité par la longueur maximale du câble Ethernet, qui est généralement de 100 mètres (328 pieds). La technologie de transmission longue distance de BENCHU GROUP peut transmettre jusqu'à 250 mètres sans les dispositifs de relais. Au-delà de cette distance, la fourniture d'énergie et la transmission de données deviennent peu fiables sans l'utilisation d'extenseurs ou de répéteurs PoE.

Conclusion

La technologie PoE est une solution puissante et flexible pour alimenter les périphériques réseau sans avoir besoin d'alimentations séparées. En fournissant l'alimentation et les données via un seul câble Ethernet, le PoE simplifie l'installation, réduit les coûts et assure une gestion centralisée de l'alimentation. Il est largement utilisé dans les environnements réseau modernes pour des appareils tels que les points d'accès sans fil, les caméras IP et les téléphones VoIP.