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POE (alimentation par Ethernet) fait référence à une technologie qui, sans aucune modification de l'infrastructure de câblage Ethernet Cat.5 existante, peut transmettre des signaux de données à des terminaux IP tels que des téléphones IP, des points d'accès LAN sans fil (AP), des caméras réseau, etc., tout en fournissant également du courant continu. alimenter de tels appareils. POE, également connu sous le nom de Power over LAN (POL) ou Active Ethernet, est la dernière spécification standard pour la transmission de données et d'énergie électrique à l'aide de câbles de transmission Ethernet standard existants tout en maintenant la compatibilité avec les systèmes et utilisateurs Ethernet existants.
Fonctionnalité
La technologie POE garantit la sécurité du câblage structuré et le bon fonctionnement des réseaux existants, tout en minimisant efficacement les coûts. La norme IEEE 802.3af, s'appuyant sur Power over Ethernet (POE) et IEEE 802.3, introduit des normes pour l'alimentation électrique directe via des câbles Ethernet. Il étend non seulement la norme Ethernet existante, mais constitue également la première norme internationale en matière de distribution d'énergie.
Normes
1、IEEE 802.3af
L'IEEE a commencé à développer cette norme en 1999, avec la participation précoce de fournisseurs tels que 3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel et National Semiconductor. Cependant, les limites de cette norme ont toujours limité l’expansion du marché. Ce n'est qu'en juin 2003 que l'IEEE a ratifié la norme 802.3af, décrivant explicitement la détection et le contrôle de l'alimentation dans les systèmes distants et définissant comment les routeurs, les commutateurs et les hubs alimentent les appareils tels que les téléphones IP, les systèmes de sécurité et les points d'accès LAN sans fil via Câbles Ethernet. Le développement de la norme IEEE 802.3af a intégré les efforts de nombreux experts du secteur, garantissant que la norme est rigoureusement testée sous tous ses aspects.
Un système Power over Ethernet typique implique de conserver l'équipement de commutation Ethernet dans l'armoire de distribution et d'utiliser un hub intermédiaire alimenté pour alimenter les câbles à paires torsadées du réseau local. Cette alimentation alimente ensuite les téléphones, les points d'accès sans fil, les caméras et autres appareils situés à l'extrémité du câble. Pour éviter les pannes de courant, une alimentation sans interruption (UPS) peut être déployée.
2, IEEE 802.3at
IEEE802.3at (25,5 W) a été développé pour répondre aux exigences des terminaux haute puissance, en fournissant une alimentation électrique accrue au-delà de 802.3af pour répondre aux nouvelles exigences.
Pour adhérer à la norme IEEE 802.3af, la consommation électrique des appareils d'alimentation (PD) est limitée à 12,95 W, satisfaisant ainsi les besoins des téléphones IP traditionnels et des applications webcam. Cependant, à mesure que des applications à haute puissance telles que l'accès double bande, la visiophonie et les systèmes de surveillance PTZ émergent, une alimentation électrique de 13 W devient insuffisante, réduisant ainsi le champ d'application de l'alimentation par câble Ethernet. Pour surmonter les contraintes de budget énergétique du PoE et étendre sa portée à de nouvelles applications, l'IEEE a formé un groupe de travail chargé de rechercher des moyens d'élever les limites de puissance de cette norme internationale. Le groupe de travail IEEE802.3 a lancé le groupe de recherche PoEPlus en novembre 2004 pour évaluer la faisabilité technique et économique de l'IEEE802.3at. Par la suite, en juillet 2005, le projet de création du comité d'enquête IEEE 802.3at a été approuvé. La nouvelle norme, Power over Ethernet Plus (PoE+) IEEE 802.3at, classe les appareils nécessitant plus de 12,95 W dans la classe 4, permettant d'étendre les niveaux de puissance à 25 W ou plus.
Composition du système POE
L'architecture du POE : un système POE complet comprend un équipement d'alimentation électrique (PSE) et un dispositif alimenté (PD). Les PSE alimentent les clients Ethernet et supervisent l’ensemble du processus POE. Les PD, ou appareils clients du système POE, comprennent les téléphones IP, les caméras de sécurité réseau, les points d'accès (AP), les ordinateurs de poche (PDA), les chargeurs de téléphones portables et de nombreux autres appareils Ethernet (en fait, tout appareil de moins de 13 W peut consommer de l'énergie). des prises RJ45). Basés sur la norme IEEE 802.3af, ils échangent des informations sur la connexion du PD, le type de périphérique et le niveau de puissance, permettant aux PSE de fournir de l'énergie via Ethernet.
Quels appareils peuvent être alimentés par PSE ?
Avant de sélectionner une solution PoE, il est crucial d’identifier les besoins en énergie de vos appareils alimentés (PD). Les appareils PSE sont classés selon les normes qu'ils prennent en charge, telles que IEEE 802.3af, 802.3at ou 802.3bt, qui correspondent à différents niveaux de puissance. En connaissant la quantité de puissance dont vos PD ont besoin, vous pouvez choisir la norme PoE appropriée pour garantir la compatibilité et l'efficacité. Cette compréhension vous aide à sélectionner la solution PoE adaptée aux besoins de votre entreprise et à éviter les équipements sous-alimentés ou inadaptés.
Paramètres caractéristiques
1、 Paramètres d'alimentation
| Classe | 802.3af (PoE) | 802.3at (PoE plus) | 802.3bt (PoE plus plus) |
| Classification | 0~3 | 0~4 | 0 ~ 8 |
| Courant maximal | 350mA | 600mA | 1800mA |
| Tension de sortie PSE | 44 ~ 57 V CC | 50 ~ 57 V CC | 44 ~ 57 V CC |
| Puissance de sortie PSE | <=15,4W | <=30W | >=30W |
| Tension d'entrée PD | 36 ~ 57 V CC | 42,5 ~ 57 V CC4 | 48 ~ 57 V CC |
| Puissance maximale PD | 12,95 W | 25,5 W | 71,3 W |
| Exigences en matière de câble | Non structuré | CAT-5e ou mieux | CAT-5e ou mieux |
| Câbles d'alimentation | 2 | 2 | 4 |
2. Processus d'alimentation
Détection: Initialement, le périphérique POE émet une tension minimale sur le port jusqu'à ce qu'il détecte que la borne du câble est connectée à un périphérique alimenté conforme à la norme IEEE802.3af.
Classification des appareils PD : Lors de la détection d'un dispositif alimenté (PD), le dispositif POE peut catégoriser le PD et évaluer sa consommation d'énergie requise.
Lancement à la mise sous tension : Au cours d'un temps de démarrage configurable (généralement inférieur à 15 μs), le dispositif PSE commence à alimenter le PD à partir d'une basse tension, pour aboutir à une alimentation de 48 V CC.
Alimentation : Fournit une alimentation 48 V CC stable et fiable au PD.
Coupure de courant : Si le PD est déconnecté du réseau, le PSE arrête rapidement (généralement dans un délai de 300 à 400 ms) l'alimentation du PD et répète le processus de détection pour vérifier si la borne du câble est toujours connectée à un périphérique PD.
Principe d'alimentation
Le câble Ethernet standard de catégorie 5 se compose de quatre paires de fils torsadés, mais seules deux paires sont utilisées dans les réseaux 10M BASE-T et 100M BASE-T. La norme IEEE 802.3af autorise deux configurations. Dans l'un, les paires inutilisées (broches 4 et 5 pour le positif et broches 7 et 8 pour le négatif) sont utilisées pour l'alimentation. Dans l'autre, l'alimentation est ajoutée aux broches de données (broches 1, 2, 3 et 6) via le point médian du transformateur de transmission sans affecter le flux de données. Cependant, l'équipement de source d'alimentation (PSE) doit choisir l'une de ces méthodes, tandis que le dispositif alimenté (PD) doit prendre en charge les deux.
Méthode d'alimentation
La norme POE définit deux méthodes pour transmettre l'alimentation CC aux appareils compatibles POE à l'aide de câbles de transmission Ethernet :
Méthode de pont intermédiaire
Une méthode appelée « Mid Span » utilise des appareils alimentés par PoE indépendants pour établir un pont entre les commutateurs et les terminaux compatibles PoE, en utilisant généralement des paires inutilisées dans des câbles Ethernet pour transmettre l'alimentation CC. Midspan PSE est un dispositif de gestion de l'alimentation spécialisé qui est généralement placé avec des commutateurs. Cela correspond à deux prises RJ45 pour chaque port, l'une connectée à un switch (faisant référence aux switchs traditionnels sans fonction PoE) avec un fil court, et l'autre connectée à des appareils distants.
Fin de la méthode de pontage
Une autre méthode est la méthode « End Span », qui intègre l'équipement d'alimentation dans la sortie de signal du commutateur. Ce type de connexion intégrée fournit généralement une fonction d'alimentation « double » pour les paires de lignes inactives et les paires de lignes de données. La paire de lignes de données adopte des transformateurs d'isolation de signal et utilise des prises centrales pour obtenir une alimentation CC. On peut prévoir que End Span sera rapidement promu, car les données et la transmission Ethernet utilisent des lignes communes, éliminant ainsi le besoin de lignes dédiées pour une transmission indépendante. Ceci est particulièrement important pour les câbles comportant seulement 8 conducteurs et des prises RJ-45 standard correspondantes.
Derniers développements
La norme IEEE 802.3bt a été approuvée par le comité des normes IEEE-SA le 27 septembre 2018, permettant une transmission de puissance accrue sur les liaisons Ethernet.
La norme PoE précédente utilisait seulement quatre des huit fils des câbles Ethernet pour la transmission du courant continu, alors que le groupe de travail IEEE avait choisi d'utiliser les huit fils pour le 802.3bt. L'amendement 2 à la norme IEEE 802.3bt-2018 stipule : « Cet amendement utilise les quatre paires dans une infrastructure de câblage structurée pour améliorer la transmission de puissance, fournissant ainsi une puissance plus élevée aux appareils finaux. L'amendement réduit également la consommation d'énergie en veille des appareils finaux et introduit un mécanisme. pour mieux gérer le budget de puissance disponible.
L'objectif du comité des normes IEEE est d'améliorer le transfert de puissance depuis les équipements d'alimentation électrique (PSE) vers les appareils alimentés (PD). La puissance nominale des PD a été augmentée à 71,3 W et à 90 W pour le PSE.
Quels sont les avantages du PoE ?
| Installation simplifiée | Le PoE permet de fournir à la fois l'alimentation et les données via un seul câble Ethernet, éliminant ainsi le besoin de câbles et de prises d'alimentation séparés. Cela simplifie le processus d'installation et réduit la quantité de câblage nécessaire, en particulier dans les endroits où il est difficile d'accéder à l'alimentation électrique. Les appareils tels que les caméras de sécurité, les points d'accès sans fil et les téléphones VoIP peuvent être facilement déployés dans des zones difficiles d'accès, telles que les plafonds ou les espaces extérieurs, sans avoir besoin de prises de courant supplémentaires. Cela rend l'expansion du réseau plus flexible et plus rentable en réduisant la complexité du processus de câblage et d'installation. |
| Rentabilité | L’un des principaux avantages du PoE réside dans les économies de coûts qu’il permet. En combinant l'alimentation et les données dans un seul câble, le PoE réduit le besoin de câblage électrique et les coûts de main-d'œuvre associés à l'embauche d'électriciens pour installer des circuits d'alimentation séparés. L'utilisation de câbles Ethernet standard signifie également qu'il n'est pas nécessaire de recourir à un câblage spécialisé. De plus, les appareils PoE peuvent être gérés de manière centralisée à partir d'un seul emplacement, réduisant ainsi les coûts de gestion, de surveillance et de dépannage d'un réseau. À leur tour, les entreprises peuvent étendre leurs réseaux tout en réduisant leurs dépenses opérationnelles au minimum. |
| Flexibilité dans le placement des appareils | PoE permet une plus grande flexibilité lors du placement d'appareils alimentés. Étant donné que le besoin de prises électriques est éliminé, des appareils tels que des caméras IP, des points d'accès et des téléphones VoIP peuvent être installés partout où des câbles Ethernet peuvent passer. Ceci est particulièrement utile dans des endroits comme les plafonds, les couloirs ou les espaces extérieurs où il n'y a pas d'accès à une source d'alimentation. La flexibilité d'installer des appareils dans un plus grand nombre d'emplacements améliore la couverture des réseaux sans fil, des systèmes de surveillance et d'autres infrastructures réseau, offrant ainsi davantage d'options pour optimiser la configuration globale du réseau. |
| Évolutivité améliorée | Les réseaux PoE sont faciles à faire évoluer, ce qui facilite l'ajout de nouveaux appareils sans avoir besoin d'une infrastructure électrique supplémentaire. À mesure que les entreprises se développent, les extensions de réseau peuvent être réalisées en connectant simplement de nouveaux appareils aux câbles Ethernet existants. Cela facilite grandement l'ajout de périphériques tels que des caméras de sécurité, des téléphones et des points d'accès sans fil sans reconfiguration significative. Cette évolutivité garantit que l'infrastructure réseau peut répondre aux demandes croissantes tout en minimisant le besoin de mises à niveau perturbatrices ou coûteuses. |
| Efficacité énergétique améliorée | Les appareils PoE utilisent l'énergie plus efficacement que les systèmes de distribution d'énergie traditionnels. L'équipement d'alimentation électrique PoE (PSE) fournit uniquement la quantité d'énergie nécessaire aux appareils connectés, évitant ainsi une consommation d'énergie inutile. De plus, les appareils compatibles PoE peuvent être allumés et éteints à distance, réduisant ainsi la consommation d'énergie des appareils pendant les heures non opérationnelles. Ce niveau de contrôle de l'alimentation contribue à une réduction globale de la consommation d'énergie, rendant les réseaux PoE plus respectueux de l'environnement et plus rentables en réduisant la consommation d'énergie inutile. |
| Gestion centralisée de l'alimentation | Avec PoE, les administrateurs réseau peuvent gérer et contrôler l'alimentation électrique des appareils connectés à partir d'un emplacement central. Cela inclut la possibilité de redémarrer les appareils à distance, de surveiller la consommation d'énergie et de configurer les calendriers de fourniture d'énergie pour les appareils connectés. Cette gestion centralisée améliore la fiabilité du réseau et réduit les temps d'arrêt, car les appareils peuvent être rapidement réinitialisés sans nécessiter d'intervention manuelle. Il permet également un meilleur contrôle de la consommation électrique du réseau, permettant une distribution d’énergie plus efficace sur plusieurs appareils. |
| Fiabilité accrue du réseau | Les systèmes PoE améliorent la fiabilité du réseau en prenant en charge la redondance de l'alimentation. Les équipements d'alimentation électrique (PSE) peuvent être connectés à une alimentation centrale sans interruption (UPS), garantissant ainsi que les appareils critiques tels que les caméras IP et les points d'accès sans fil restent alimentés même en cas de panne de courant. Cette alimentation électrique continue contribue à maintenir la disponibilité du réseau, ce qui est crucial dans des environnements tels que les hôpitaux, les écoles et les environnements industriels, où les temps d'arrêt du réseau peuvent avoir des conséquences importantes. En utilisant PoE, les entreprises peuvent garantir que leur réseau reste opérationnel en cas de panne de courant. |
| Sécurité améliorée | Le PoE constitue un moyen plus sûr de fournir de l'énergie, car il utilise une alimentation basse tension (généralement 48 V), ce qui réduit le risque de risques électriques pendant l'installation et le fonctionnement. PoE comprend également des mécanismes de sécurité intégrés pour éviter d'endommager les périphériques réseau. Par exemple, les systèmes PoE peuvent détecter si un appareil connecté est compatible PoE avant de le mettre sous tension. Si un appareil non PoE est détecté, l'alimentation n'est pas fournie, garantissant ainsi que les appareils sont protégés contre les dommages électriques accidentels. Ce processus de détection automatique réduit les risques de dysfonctionnement ou de panne de l'équipement. |
| À l’épreuve du temps | La technologie PoE est adaptable aux besoins actuels et futurs du réseau. À mesure que les appareils deviennent plus avancés et plus gourmands en énergie, les nouvelles normes PoE comme PoE++ (IEEE 802.3bt) peuvent fournir jusqu'à 90 W de puissance, prenant en charge les derniers appareils hautes performances. De plus, à mesure que les réseaux se développent et que la demande d’appareils IoT augmente, la flexibilité et l’évolutivité du PoE en font un excellent choix pour les entreprises qui cherchent à pérenniser leur infrastructure réseau. Avec PoE, les entreprises peuvent facilement intégrer de nouveaux appareils sans refonte majeure, garantissant ainsi que leur réseau reste à jour et efficace. |
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