Les règlesIl est impossible d'approfondir la technologie PoE sans comprendre les normes. Ces normes constituent des directives strictes quant à son utilisation et doivent être respectées.
La norme PoE 802.3af, publiée en 2003, définit la méthode d'alimentation des périphériques (PD) à partir d'un équipement d'alimentation (PSE), ainsi que la nouvelle génération de commutateurs Ethernet compatibles PoE ou, pour les installations traditionnelles, d'injecteurs PoE de milieu de gamme. Conçus pour fournir 15,4 watts, ces injecteurs ne fournissaient en réalité que 12,95 watts, compte tenu des distances et des pertes potentielles dans les câbles et les connecteurs.
En 2009, la norme 802.3at a été publiée, répondant aux demandes de certains fabricants de terminaux qui réclamaient une alimentation plus puissante pour exploiter pleinement les fonctionnalités de leurs produits. Par exemple, les fabricants de systèmes de vidéosurveillance avec fonction PTZ (panoramique, inclinaison et zoom) rencontraient des problèmes avec la norme PoE. Cette nouvelle norme a considérablement augmenté les limites, doublant ainsi la puissance disponible : 34,2 watts pour le PSE et 25,5 watts pour le PD.
Doubler la puissance ?
La puissance exacte atteignable avec la technologie PoE a fait l’objet de nombreux débats et a engendré une grande confusion. Les réponses se trouvent dans les normes. La technologie PoE utilise deux paires de conducteurs, mais même si la charge peut être reçue sur les quatre paires, comme illustré sur la figure 33-5 de la norme, cela ne signifie pas que l’on puisse doubler la puissance en utilisant les quatre paires.
À un instant donné, seules 2 des paires peuvent fournir de l'énergie, même si 4 paires sont utilisées ; la puissance ne pourrait donc pas être doublée dans ce cas.
L'extrait suivant de la norme 802.3at devrait clarifier ce point. Veuillez noter que, selon la terminologie des normes, « doit » exprime une obligation et « devrait » une recommandation.
« Les PSE doivent mettre en œuvre l'alternative A, l'alternative B ou les deux. Bien que les PSE puissent mettre en œuvre l'alternative A ou l'alternative B, ils ne doivent pas utiliser les deux alternatives simultanément sur le même segment de liaison. »
La figure 33-7 illustre le même modèle alternatif, mais avec une alimentation à moyenne portée.
Une puissance plus élevée implique une température plus élevée.
Certains pensent encore qu'il est possible d'augmenter la puissance (en watts) de l'énergie utilisée. Pris isolément, cela pourrait être vrai, mais cela a des conséquences.
Je me souviens avoir fait des expériences avec une pile et une ampoule à l'école. Le principe était simple : lorsqu'on fermait le circuit et que le courant circulait, l'ampoule s'allumait. Cela était dû à une fine résistance qui chauffait jusqu'à devenir incandescente.
Cela démontre simplement qu'un courant électrique produit de la chaleur. Par conséquent, si l'on applique de l'énergie à un fil de cuivre, celui-ci chauffera également.
Avec l'augmentation des niveaux de puissance PoE+, nous sommes confrontés à des défis accrus en matière de dissipation thermique. C'est pourquoi l'ISO/CEI a élaboré un rapport technique sur la dissipation thermique intitulé « Exigences relatives au câblage des télécommunications pour l'alimentation externe des équipements terminaux » TR29125.
Ce document décrit l'impact de l'alimentation électrique sur le câblage structuré et les moyens d'en atténuer les effets. Le tableau 1 présente des exemples de températures pouvant être atteintes dans un faisceau de câbles.
Le document met ensuite en lumière plusieurs méthodes pour limiter cette élévation de température. Il est notamment possible d'alimenter tous les câbles du faisceau et également :
• d'utiliser un câble de catégorie supérieure (au moins 24 AWG, catégorie 5e) ;
• de choisir un conducteur de plus grande section, ce qui réduit la résistance en courant continu par unité de longueur ;
• de choisir des chemins de câbles et des entretoises assurant une bonne ventilation ;
• de sélectionner des applications et des appareils consommant un courant plus faible
Tous les calculs de chaleur sont basés sur des normes, qui constituent les seules données disponibles.
La compréhension de la chaleur est également cruciale, car une température de fonctionnement élevée peut réduire la longueur de compatibilité d'une application. La série de normes EN 50173 fournit des informations sur les applications de référence à des températures supérieures à 20 °C.
norme
met en évidence un autre facteur important : l’impact du courant sur les équipements connectés. À chaque branchement et débranchement du connecteur RJ45, un arc électrique se produit entre les deux points de contact. Lors de la déconnexion des broches, un courant peut circuler par une seule broche. Ceci peut engendrer des dommages à long terme et réduire la durée de vie du produit. Le nombre de connexions autorisées par les normes pour les composants est réduit de 750 à seulement 200 pour les connecteurs dont la charge est inférieure à 600 mA.
La norme TR29125 recommande de couper l'alimentation électrique à chaque fois que des prises sont branchées et débranchées, mais il est difficile de croire que dans la réalité, quelqu'un fera un tel effort à chaque fois qu'il doit déplacer et rebrancher un appareil.
Et après ?
Face à la demande croissante en énergie des appareils, les attentes envers la technologie PoE ne cessent
de croître. Toute augmentation de puissance a forcément un impact. Généralement, elle est utilisée par l’appareil final, mais nous savons déjà qu’une partie est perdue lors de la transmission, ce qui se traduit par une augmentation de la température à l’intérieur du câble.
Nous avons illustré les normes auxquelles PoE et PoE+ peuvent être comparés, mais certains fournisseurs d'équipements PSE exigent plus de 100 watts.
Cela m'inquiète. Si, comme dans l'exemple du TR29125, la température d'un faisceau de 170 câbles de catégorie 5e augmente de 16,9 °C, quel serait l'impact d'un triplement de la puissance ? Pourrions-nous observer un doublement de la température ? Si tel est le cas, cela aurait des conséquences sur la capacité de transmission de données. Un calcul simple montre que pour chaque degré au-dessus de 20 °C, les performances du système diminuent de 0,2 %. Par conséquent, une augmentation de 20 degrés réduit les performances d'au moins 4 %.
Le second problème est de savoir comment maîtriser cette hausse de température ambiante. Une ventilation supplémentaire sera-t-elle nécessaire dans les zones à plancher surélevé ?
L'IEEE étudie déjà la prochaine génération de PoE, mais les travaux n'en sont qu'à leurs débuts. Cependant, un groupe de fabricants, l'Alliance HDBase-T, a pris les devants. Leur objectif est de proposer la télévision IP à domicile en alimentant les écrans LCD dans toute la maison, jusqu'à 100 mètres de distance. Face au manque de flexibilité des organismes de normalisation internationaux, ils ont publié leur propre norme pour la distribution de 100 watts sur un câble de catégorie 5e jusqu'à 100 mètres.
Mon principal souci est que le câble sera installé derrière des murs contenant divers produits isolants pour murs creux, ce qui signifie que la chaleur générée augmentera continuellement, car il n'y a aucun moyen de la dissiper.
C'est tout à fait possible, mais il faut en tenir compte. Les règles sont là pour nous protéger.
En conclusion,
l'alimentation par Ethernet (PoE) est une technologie bienvenue qui favorisera le développement des systèmes convergents compatibles IP. Correctement conçue et installée, elle peut constituer une solution simple et rapide, mais plus la puissance et la taille de l'installation augmentent, plus le risque de problèmes s'accroît.
Je recommande son utilisation, mais assurez-vous de bien la comprendre et de ne pas en abuser.
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