Le défi consiste à installer des périphériques alimentés (PD) compatibles PoE qui fonctionnent en parallèle des PD IEEE® 802.3bt à 2 et 4 paires existants, conformes aux spécifications pré-standard Universal PoE (UPOE) et Power-over-HDBaseT (POH). L'industrie a déjà comblé ce fossé d'interopérabilité, garantissant ainsi que les PD pré-standard et les nouveaux PD conformes à la norme IEEE® 802.3bt-2018 peuvent partager la même infrastructure Ethernet sans nécessiter de modifications des commutateurs ou du câblage.
La voie vers la norme IEEE 802.3bt :
Depuis l’approbation de la première norme PoE en 2003, son utilisation a connu une croissance spectaculaire et s’est étendue à de nouvelles applications. Le PoE offre des avantages considérables grâce à sa facilité d’installation, aux économies réalisées sur les coûts d’investissement et d’exploitation, et à la mise à disposition d’une norme d’alimentation unifiée et sécurisée pour une utilisation mondiale.
Le principal facteur limitant l’utilisation du PoE dans les nouvelles applications est la puissance disponible. Si les 15,4 W de l’alimentation suffisent pour la plupart des téléphones IP et des points d’accès 802.11a/b/g, ils sont insuffisants pour les visiophones IP et les caméras IP PTZ (panoramique-inclinaison-zoom) 802.11n. C’est pourquoi l’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) a annoncé la norme IEEE 802.3at en 2009, qui spécifie une puissance de 30 W pour l’alimentation PoE.
Actuellement, la demande en alimentation PoE augmente pour alimenter les périphériques supplémentaires connectés au réseau Ethernet, tels que les caméras de sécurité PTZ, les bornes interactives, les systèmes de point de vente, les clients légers, les points d'accès 802.11ac et 802.11ax, les petites cellules et l'éclairage LED connecté. Tous ces périphériques peuvent tirer parti de la technologie PoE. Pour répondre à cette demande, la nouvelle norme IEEE 802.3bt accroît la puissance PoE maximale disponible, en exploitant principalement les quatre paires de câbles structurés. La norme IEEE 802.3bt étend les informations de puissance échangées lors de la négociation initiale afin de permettre une gestion efficace de l'alimentation, compatible avec différentes classes PoE et les installations existantes. Ces améliorations permettent de relever le défi posé par des systèmes d'alimentation PoE plus puissants et plus efficaces.
L'appel à manifestation d'intérêt (CFI) de l'IEEE 802.3bt a débuté début 2013 et la norme a été ratifiée en septembre 2018. La nouvelle norme répond aux besoins du marché existant et est considérée comme un catalyseur important pour la croissance du marché PoE, car elle facilite l'expansion des applications PoE en relevant les limites de puissance pour le PSE et le PD à 90 W et 71,3 W, respectivement.
Avant l'initiative IEEE 802.3bt, des efforts parallèles étaient déployés pour augmenter la puissance fournie aux fournisseurs d'appareils (DP). Ces efforts ont débuté avec la norme PoE IEEE 802.3af-2003, qui fournissait jusqu'à 15,4 W de puissance de sortie à chaque appareil via deux paires de câbles de catégorie 5e (Cat5e). La norme IEEE 802.3at-2009, également connue sous le nom de PoE+, a introduit le PSE/PD « Type 2 », capable de fournir 30 W de puissance de sortie et 25,5 W de puissance de charge. Cette dernière norme est en quelque sorte une extension de la première. Par la suite, l'Alliance HDBaseT a normalisé le protocole HDBaseT, permettant des liaisons HDMI jusqu'à 100 m avec des câbles Cat5e ou de qualité supérieure. En 2011, l'Alliance HDBaseT a créé la norme Power over HDBaseT (PoH), qui a porté la puissance maximale fournie à 95 W sur deux paires.
Le tableau suivant récapitule les normes antérieures à la norme IEEE 802.3bt :
Remarque 1 : La capacité de puissance plus élevée permet à la puissance d'entrée PD d'atteindre jusqu'à 95 W si la longueur du canal est connue.
La norme IEEE 802.3bt enrichit ses fonctionnalités en introduisant les PSE/PD de type 3 et 4 et en fonctionnant sur quatre paires. Elle prend en charge les configurations PD à signature unique et double et ajoute les classes 5 à 8 dans le cadre d'un processus d'identification mutuelle amélioré. Elle intègre également la sélection automatique de classe et la capacité d'alimentation a été augmentée lorsque la longueur du canal est connue. Enfin, elle offre une faible consommation en veille et la compatibilité entre 10GBASE-T et PoE. Le tableau ci-dessous présente les fonctionnalités PoE disponibles après la ratification de la norme IEEE 802.3bt.
L'un des objectifs de la norme IEEE 802.3bt est de satisfaire aux exigences d'alimentation et de très basse tension de sécurité (TBTS) définies dans la norme ISO/IEC 60950. Toutefois, cette conformité implique une puissance maximale de 100 W par port. Malgré cette limitation, 100 W par port restent suffisants pour des applications auparavant exclues du champ d'application des normes IEEE, élargissant ainsi le nombre potentiel d'installations de ports PoE.
Interopérabilité garantie :
les spécifications IEEE 802.3bt assurent la compatibilité automatique du système avec les dispositifs de type 1 et de type 2 existants, à condition que l'équipement d'alimentation (PSE) soit capable d'alimenter le dispositif (PD) et soit conforme à la norme. Si le périphérique alimenté (PD) nécessite une puissance supérieure (PD IEEE 802.3bt) et que le PSE ne peut la fournir (PSE IEEE 802.3af/at), le PD restera hors tension ou s'allumera et consommera uniquement la puissance fournie par le PSE.
L'un des premiers exemples de solutions offrant cette interopérabilité est un kit de circuit PSE de Microchip qui assure la compatibilité entre les commutateurs antérieurs à la norme et les nouveaux produits conformes à la norme IEEE 802.3bt-2018. Ce kit fait suite à un précédent kit de circuit PSE de Microchip permettant la mise en œuvre de la norme d'alimentation PoH à quatre paires largement utilisée pour les PD de 95 W et constitue également la base d'une gamme d'injecteurs et de relais PoE conformes à la norme IEEE 802.3bt-2018, comblant ainsi le déficit d'interopérabilité pour les utilisateurs.
Les injecteurs et les midspans PoE conformes à la norme IEEE 802.3bt-2018 sont installés entre les dispositifs d'alimentation (PD) et un commutateur existant, permettant ainsi d'alimenter n'importe quelle combinaison de PD antérieurs à la norme et de PD conformes à la norme IEEE 802.3bt-2018. La présence d'un ou plusieurs ports permet aux nouveaux commutateurs conformes à la norme IEEE 802.3bt d'alimenter des PD antérieurs à la norme.
Pour les développeurs de systèmes, les kits de circuits PoE IEEE 802.3af/at/bt offrent la possibilité d'intégrer les systèmes à deux et quatre paires requis pour le PoE antérieur à la norme et le PoE conforme à la norme IEEE 802.3bt-2018 dans une conception sur une seule carte. Ces cartes électroniques doivent assurer une dissipation thermique équilibrée pour l'ensemble du système et intégrer toutes les fonctionnalités de gestion et de contrôle nécessaires à la création d'un équipement d'alimentation (PSE) capable de fournir une puissance de 90 à 99,9 W par port, tout en prenant en charge jusqu'à 48 ports pour les applications IEEE 802.3bt de type 3 (classes 1 à 6) et de type 4 (classes 7 et 8). La possibilité de mettre à niveau ces cartes électroniques des normes précédentes vers la norme IEEE 802.3bt par simple mise à jour logicielle, sans modification matérielle, est également un critère essentiel.
Enfin, les développeurs doivent veiller à la protection des dispositifs de distribution d'énergie (PD) contre les inversions de polarité, ainsi qu'à la réduction de l'encombrement et des coûts liés à la distribution d'énergie IEEE 802.3bt de type 4 et de classe 8. Les solutions IEEE 802.3bt les plus récentes prennent en compte ce besoin grâce à l'utilisation de redresseurs en pont complet dans la partie alimentée de la connexion PoE.
La nouvelle norme IEEE 802.3bt permet à l'alimentation PoE de fournir 90 W via quatre paires de câbles Cat5e ou supérieurs. Ce niveau de PoE devrait atteindre le niveau maximal défini, car des niveaux supérieurs pourraient présenter un risque pour les câbles et connecteurs existants dans les infrastructures actuelles. Cette norme remplacera toutes les solutions antérieures fournissant actuellement 60 W/75 W/95 W, telles que UPOE ou 4PPoE. Les fournisseurs de systèmes et de périphériques PoE prévoient de mettre en œuvre ces nouvelles normes tout en maintenant la rétrocompatibilité avec les installations antérieures, y compris celles conformes aux spécifications UPOE et POH.
Si la mise en œuvre est correcte, les périphériques PoE antérieurs et conformes à la nouvelle norme IEEE® 802.3bt-2018 pourront partager la même infrastructure Ethernet sans nécessiter de modifications des commutateurs ou du câblage existants.
Galit Mendelson, directrice du marketing et du développement commercial pour PoE, Microchip Technology (www.microchip.com)
