Avec la prolifération rapide des réseaux sans fil, la demande pour prendre en charge un nombre croissant d'utilisateurs augmente. Auparavant, seuls les téléphones se connectaient au réseau. Aujourd'hui, il est courant de connecter plusieurs appareils, tels que des téléphones, des ordinateurs portables et des tablettes. De plus, l'essor des objets connectés sans fil (IoT) amplifie encore davantage la demande en connectivité réseau sans fil.

Bien qu'il soit difficile d'établir un chiffre précis, on estime que plus de 90 % des points d'accès sans fil (WAP) commerciaux sont alimentés par la technologie PoE (Power over Ethernet). Le PoE est une technologie unique, initialement développée par PowerDsine et acquise par Microchip Technology en 1998. Cette technologie permet de transmettre l'énergie électrique via un câble Ethernet qui transporte déjà des données. Par conséquent, un WAP n'a besoin que d'un seul câble pour l'alimentation et les données.

Les progrès réalisés dans le domaine des réseaux sans fil imposent de nouvelles exigences aux commutateurs et autres dispositifs d'alimentation. Pour mieux comprendre ces exigences, il convient d'examiner au préalable les tendances actuelles du marché.

Tendances en matière de points d'accès sans fil

De nombreux réseaux utilisent actuellement le Wi-Fi® 5 (802.11ac), introduit en 2013. Cette norme offre des vitesses de transfert de données plus rapides, une capacité accrue et des performances améliorées par rapport à son prédécesseur, le Wi-Fi 4 (802.11n). Le Wi-Fi 5 prend en charge un débit maximal de 3,5 Gbit/s.

Le Wi-Fi 6 (802.11ax), lancé en 2019, offre des améliorations significatives en termes de vitesse, de capacité et de performances. Contrairement au Wi-Fi 5, qui fonctionne principalement sur la bande 5 GHz, le Wi-Fi 6 est compatible avec les bandes 2,4 GHz et 5 GHz.

En 2020, le Wi-Fi 6E, également appelé Wi-Fi 6 étendu, a été introduit, étendant son fonctionnement à la bande des 6 GHz. Cet ajout a permis d'obtenir davantage de spectre, réduisant ainsi la congestion et améliorant les performances globales du réseau. Le Wi-Fi 6 et le Wi-Fi 6E prennent tous deux en charge des débits de données maximum de 9,6 Gbit/s.

Le Wi-Fi 7 (802.11be) a été annoncé en janvier 2024. Conçu pour répondre à la demande croissante d'internet haut débit et au nombre croissant d'appareils connectés, le Wi-Fi 7 prend en charge des débits de données allant jusqu'à 30 Gbit/s. Chaque génération de normes Wi-Fi a progressivement permis d'augmenter le nombre d'utilisateurs, la vitesse et le débit de données.

Des progrès significatifs ont également été réalisés en matière d'efficacité énergétique durant cette période. En 2014, peu après le déploiement du Wi-Fi 5, le Département de l'Énergie des États-Unis (DOE) a ratifié ses normes d'efficacité Tier IV. Le DOE est depuis passé au Tier VI et a défini, sans toutefois les mettre en œuvre à ce jour, les normes Tier VII. Par ailleurs, tous les principaux pays ont mis en place leurs propres programmes d'efficacité énergétique.

Un autre aspect de l'efficacité énergétique concerne la distribution. Afin d'optimiser la distribution de l'énergie, de nombreux fabricants de points d'accès sans fil (WAP) intègrent des fonctionnalités telles que l'alimentation PoE dans leurs conceptions. Cela permet de redistribuer l'énergie excédentaire du WAP récepteur vers les WAP suivants, améliorant ainsi l'efficacité de la distribution.
En résumé, les tendances actuelles en matière de WAP témoignent de progrès en termes de puissance, d'efficacité, de capacité d'utilisateurs, de gestion des données et de vitesse.
Alimentation des points d'accès sans fil

La prolifération des réseaux sans fil entraînera une augmentation significative du nombre de points d'accès sans fil (WAP) de tous types. Ces WAP devront se connecter au réseau et être alimentés efficacement. L'alimentation par Ethernet (PoE) est devenue la méthode privilégiée pour alimenter ces appareils grâce à sa simplicité et son efficacité. Le PoE ne nécessite qu'un seul câble, ce qui simplifie l'installation. Classé comme alimentation de classe 2 par le Code national de l'électricité (NEC), le PoE est considéré comme sûr et ne requiert ni l'intervention d'un électricien certifié pour son installation, ni l'utilisation de conduits ou de blindages. Les normes Ethernet autorisent des longueurs de câble allant jusqu'à 100 mètres, offrant ainsi une grande flexibilité quant au placement des appareils sans nécessiter leur proximité avec une source d'alimentation.

Cependant, actuellement, seulement 20 % environ des réseaux prennent en charge l'alimentation PoE. Par conséquent, lors de l'installation du PoE sur un réseau existant, une alimentation supplémentaire doit être intégrée. En 1999, PowerDsine a reconnu qu'il faudrait plusieurs années pour concevoir et fabriquer de nouveaux circuits intégrés (CI) d'alimentation (PSE) permettant d'alimenter les câbles Ethernet des commutateurs, routeurs et passerelles. Pour pallier ce problème, l'entreprise a introduit un dispositif appelé « midspan », également connu sous le nom d'injecteur.

Périphérique central alimentant un point d'accès sans fil extérieur

Le répartiteur intermédiaire se connecte à un câble Ethernet provenant d'un commutateur qui ne fournit pas d'alimentation. La sortie est un second câble Ethernet transportant à la fois l'alimentation et les données. L'ajout d'un répartiteur intermédiaire avant le point d'accès sans fil (WAP) est la solution la plus rapide et la plus économique pour alimenter un réseau. Pour les installations nécessitant plusieurs WAP, des répartiteurs intermédiaires multiports peuvent être montés en rack au-dessus du commutateur existant afin d'alimenter le réseau.

Même lors de l'installation de nouveaux commutateurs, l'alimentation électrique n'est pas garantie. De nombreux commutateurs disponibles sur le marché sont compatibles PoE. Cependant, même les commutateurs compatibles PoE disposent d'une puissance limitée, ce qui signifie qu'ils peuvent ne pas fournir la puissance maximale à tous les ports. Par conséquent, pour les nouveaux commutateurs non PoE et les commutateurs PoE dont la puissance est insuffisante, le module PoE reste un composant essentiel pour l'alimentation des réseaux sans fil.

Choisir le bon appareil

Avant de choisir un appareil, il est essentiel de déterminer si le point d'accès Wi-Fi se connectera à un réseau câblé existant ou en créera un nouveau. En cas de connexion à un réseau existant, vérifiez sa compatibilité PoE. Si ce n'est pas le cas, les modules d'alimentation PoE (Midspan) constituent la solution la plus économique pour alimenter le réseau.

Lors de la création d'un nouveau réseau, il convient d'envisager l'utilisation de commutateurs PoE. Certains préfèrent isoler le commutateur de la source d'alimentation, car les commutateurs sont généralement remplacés plus fréquemment en raison des mises à niveau technologiques que les adaptateurs PoE. Ce choix peut conduire à opter pour un commutateur non PoE et à alimenter le réseau via un adaptateur PoE.

Lorsque des travées intermédiaires sont nécessaires, plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour sélectionner le dispositif approprié :

• Alimentation
• Ports
• Environnement
• Débit de données

La plupart des fabricants de points d'accès sans fil (WAP) respectent les normes PoE de l'IEEE lors de la conception de leurs points d'accès intermédiaires. L'IEEE a défini trois normes avec des niveaux de puissance prédéfinis, appelés classes :

• IEEE 802.3af : 3 classes – 4 W, 7 W et 15,4 W
• IEEE 802.3at : 4 classes – toutes les classes ci-dessus plus 30 W
• IEEE 802.3bt : 8 classes – toutes les classes ci-dessus plus 45 W, 60 W, 75 W et 90 W

Le fabricant du point d'accès sans fil (WAP) précisera les besoins en alimentation et la norme IEEE applicable.
Le nombre de ports nécessaires dépend du nombre d'appareils à connecter. De nombreux fabricants proposent un adaptateur secteur monoport comme option d'alimentation. Il est possible que le fabricant propose un pack incluant cet adaptateur avec chaque WAP.

Les intégrateurs système qui installent plusieurs points d'accès sans fil (WAP) sur un même site privilégient souvent une solution de passerelle multiport. Cette solution simplifie l'installation en montant la passerelle au-dessus du commutateur dans la baie. Les passerelles multiport offrent également des fonctionnalités supplémentaires, comme la planification.

Il est également important de tenir compte de l'environnement d'installation des points d'accès sans fil (WAP) et des relais.
Pour les déploiements extérieurs de WAP, choisissez un appareil conçu pour fonctionner dans ces conditions. Placer des unités intérieures ou industrielles dans un boîtier NEMA (National Electrical Manufacturers Association) entraîne généralement des taux de défaillance élevés. Les relais et commutateurs extérieurs doivent être conçus pour les environnements extérieurs, idéalement avec un indice de protection (IP) d'au moins 66, voire 67 pour garantir une protection optimale contre les intempéries. Ils doivent également présenter une plage de températures adaptée aux conditions climatiques extrêmes et une protection contre les surtensions pour résister aux orages.

De plus, le relais intermédiaire doit prendre en charge les débits de données actuels jusqu'à 10 Gbit/s. Si la plupart des relais intermédiaires actuels supportent des débits jusqu'à 1 Gbit/s, des options existent pour des débits de 2,5 Gbit/s, 5 Gbit/s et même jusqu'à 10 Gbit/s. Ces débits plus élevés sont nécessaires pour le Wi-Fi 6 et les versions ultérieures.

Enfin, un nombre croissant de fabricants et de consommateurs privilégient le développement durable. Les consommateurs exigent une plus grande prise en compte de l'impact environnemental et de l'efficacité énergétique. Afin de garantir la conformité aux normes internationales actuelles et futures, il est essentiel que les structures intermédiaires répondent à ces exigences.

La route à venir

Les avantages des nouvelles normes Wi-Fi continueront d'inclure une capacité d'utilisateurs accrue, une gestion des données améliorée et des débits plus élevés. La norme Wi-Fi 7, récemment ratifiée, prend en charge des débits de données allant jusqu'à 30 Gbit/s. À mesure que de nouveaux appareils seront conçus pour intégrer cette norme, on peut s'attendre à ce que les relais Wi-Fi qui les alimentent prennent également en charge ces débits. Bien que les spécifications du Wi-Fi 8 ne soient pas encore finalisées, les discussions suggèrent qu'il pourrait prendre en charge des débits de données allant jusqu'à 46 Gbit/s.

PoE : une source d’énergie respectueuse de l’environnement, durable et écoénergétique

Les normes d'efficacité énergétique devraient également progresser. L'attention reste portée sur le niveau VI du Département de l'Énergie (DoE), en vigueur depuis 2016, et sur le niveau VII, récemment défini, qui met l'accent sur les conditions de fonctionnement à vide. Ce niveau spécifie la quantité d'énergie pouvant être consommée lorsque l'unité ne fournit pas d'énergie. Ceci est particulièrement important pour les points d'accès PoE, car ils ne fournissent pas d'énergie lorsqu'un point d'accès sans fil (WAP) n'en a pas besoin, restant en veille ou en état « à vide », prêts à fournir de l'énergie en cas de besoin. Il est essentiel de s'assurer que tous les dispositifs d'alimentation sont conçus pour respecter, voire dépasser, les normes actuelles et émergentes, non seulement celles du DoE, mais aussi les normes internationales.

Auteur : Alan Jay Zwiren, responsable marketing senior, solutions de réseau et de connectivité chez Microchip Technology – https://www.microchip.com