Power over Ethernet (PoE)

Qu'est-ce que le PoE ?

Power over Ethernet est une technologie qui transmet l’alimentation via un câble réseau, lequel transmet simultanément des données et fournit de l’alimentation aux terminaux IP (par exemple, téléphones IP, AP, caméras IP, etc.) via un câble réseau à l’aide d’un réseau Ethernet existant. Le PoE est également appelé Power over LAN (PoL) ou Active Ethernet. Afin de promouvoir la standardisation et le développement de la technologie Power over Ethernet (PoE), et de résoudre le problème de compatibilité entre les différents fabricants d’équipements d’alimentation et de réception, le comité de normalisation IEEE a publié trois normes PoE : norme IEEE 802.3af, norme IEEE 802.3at, norme IEEE 802.3bt.

Explication détaillée de la norme PoE

Précédemment, nous avons mentionné que le comité des normes IEEE, pour résoudre le problème d’adaptabilité entre les différents fabricants d’équipements d’alimentation et d’appareils alimentés, aura publié trois normes PoE : la norme IEEE 802.3af, la norme IEEE 802.3at et la norme IEEE 802.3bt. Alors, quelle est la différence entre ces trois normes ?

En juin 2003, le groupe de travail IEEE 802.3 a élaboré la norme IEEE 802.3af comme extension de la norme Ethernet, avec des dispositions détaillées pour l’alimentation fournie par le réseau, la transmission et la réception. Par exemple, la norme IEEE 802.3af spécifie que les appareils PSE doivent fournir jusqu’à 15.4W de courant continu par port.

En raison d’une certaine dissipation de puissance dans le câble, seuls 12.95W étaient disponibles pour l’appareil récepteur. En octobre 2009, pour répondre à la demande de terminaux à forte puissance, la norme IEEE 802.3at est née. La norme IEEE 802.3at fournit jusqu’à 25.5W de puissance afin de répondre à la nouvelle demande, tout en assurant la compatibilité avec la norme 802.3af.

En septembre 2018, afin d’augmenter davantage la puissance d’alimentation PoE et d’optimiser la norme, le comité des normes IEEE a publié la norme IEEE 802.3bt. La norme IEEE 802.3bt améliore encore la capacité d’alimentation, le Type 3 fournissant jusqu’à 51 W de puissance d’alimentation et le Type 4 jusqu’à 71,3 W. La norme IEEE 802.3bt comprend également une mise à jour de la norme 2.5 W, compatible avec la norme 802.3af, fournissant jusqu’à 25,5 W de puissance. La prise en charge de 2.5GBASE-T, 5GBASE-T et 10GBASE-T est également incluse, ce qui élargit l’utilisation d’applications telles que les points d’accès sans fil hautes performances et les caméras de surveillance.

La technologie d’alimentation correspondant à la norme IEEE 802.3af est généralement appelée alimentation PoE, la technologie d’alimentation correspondant à la norme IEEE 802.3at est appelée alimentation PoE+, et la technologie d’alimentation correspondant à la norme IEEE 802.3bt est appelée alimentation PoE++, ou également connue sous le nom de 4PPoE. 

Pourquoi avons-nous besoin de PoE ?

À mesure que la téléphonie IP, la vidéosurveillance réseau et les appareils Ethernet sans fil se généralisent, le besoin de fournir une alimentation électrique via Ethernet lui-même devient de plus en plus pressant. Dans la plupart des cas, les appareils terminaux nécessitent une alimentation CC, et ils sont généralement installés sur des plafonds élevés ou en extérieur, où il est difficile de trouver des prises électriques appropriées à proximité ; même lorsqu’il existe des prises, il est difficile de localiser les convertisseurs CA/CC requis par les appareils terminaux. En outre, dans de nombreuses applications LAN à grande échelle, les administrateurs doivent gérer plusieurs terminaux en même temps. Ces appareils nécessitent une alimentation électrique unifiée et une gestion unifiée en raison des limites liées à l’emplacement de l’alimentation, ce qui complique considérablement la gestion de l’alimentation. Power over Ethernet est précisément la solution adaptée à ce problème.

Le PoE est une technologie filaire Power over Ethernet, utilisant le câble réseau pour la transmission de données tout en offrant la possibilité d’une alimentation CC, une solution efficace pour l’alimentation centralisée des téléphones IP, des AP sans fil, des chargeurs d’appareils portables, des terminaux de cartes, des caméras, de la collecte de données et d’autres terminaux. L’alimentation PoE présente les avantages suivants : fiabilité, connexion simple, standardisation :

Fiable : un appareil PoE peut fournir de l’alimentation à plusieurs terminaux en même temps, assurant simultanément une alimentation centralisée et une alimentation de secours.

Connexion simple : l'équipement terminal n'a pas besoin d'une alimentation externe, seulement d'un câble réseau.

Norme : conforme aux normes internationales et utilise un connecteur d’alimentation RJ45 unifié à l’échelle mondiale, ce qui garantit l’interconnexion avec des équipements de différents fabricants.

Comment fonctionne le PoE ?

Comme illustré dans la figure ci-dessous, le système d’alimentation PoE comprend les deux rôles d’équipement suivants :

PSE (Power-sourcing Equipment) : les dispositifs PoE fournissent de l’alimentation aux dispositifs alimentés via Ethernet, en assurant la détection, l’analyse et la gestion intelligente de l’alimentation, p. ex., les commutateurs PoE.

PD : appareils alimentés tels que les AP sans fil, les chargeurs portables, les lecteurs de cartes, les caméras, etc. Selon qu’il est conforme ou non à la norme IEEE, un PD est divisé en PD standard et PD non standard.

Ce qui suit est une description du processus d’alimentation PoE.

Détection

Le dispositif PSE envoie une impulsion de tension de 2~10V au port afin de détecter si le PD connecté à l'extrémité de son câble est un dispositif alimenté standard pris en charge. Il ne passera à l'étape suivante que lorsqu'il détectera que le PD est un dispositif standard.

Classification PD

Étant donné que de nombreux types de PD nécessitent des alimentations différentes, une fois que le dispositif d’alimentation a correctement détecté le dispositif alimenté, la classe de puissance du dispositif PD à l’extrémité opposée doit être détectée.

Après avoir détecté le PD, le PSE classe l’appareil PD ; le PSE applique une tension de détection de 15.5V~20.5V (courant limité à moins de 100mA), l’appareil PD connecte une résistance de classification en série sur la ligne afin d’identifier sa puissance, et le PSE détermine à quelle classification appartient l’appareil PD en mesurant l’intensité du courant caractéristique renvoyé.

Mettre sous tension

Lorsque le PSE détecte qu’un PD standard est connecté à l’extrémité du câble et a classifié le PD, il commence à alimenter le PD, en délivrant 44~57V CC.

Alimentation électrique

Le PSE fournit une tension CC stable et fiable au PD et délivre le niveau de puissance correspondant selon le résultat de classification du PD.

Déconnexion

Le PSE cessera rapidement (généralement dans un délai de 30-40ms) d’alimenter le PD si le câble de connexion au PD est débranché ou si l’utilisateur désactive la fonction d’alimentation PoE du port du commutateur depuis le logiciel. À tout moment pendant l’ensemble du processus d’alimentation du PD par le PSE, si le dispositif PD est court-circuité, consomme plus de puissance que le PSE ne peut fournir, consomme plus de puissance que la puissance nominale, etc., l’ensemble du processus d’alimentation sera interrompu et redémarré à partir de la première étape du processus de détection.