Comment fonctionnent les commutateurs PoE ?

PoE, également connu sous le nom de Power over Ethernet ou Active Ethernet, est une technologie qui transmet simultanément des données et de l'énergie sur les réseaux Ethernet 10BASE-T, 100BASE-TX et 1000BASE-T, avec une distance d'alimentation fiable allant jusqu'à 100 mètres. Cela permet une alimentation électrique centralisée à distance des appareils tels que les caméras IP, les points d'accès sans fil (AP) et les terminaux d'acquisition de données dans les environnements industriels. Pour ces appareils nécessitant de l'énergie, il n'est pas nécessaire de considérer leur propre câblage d'alimentation ; l'alimentation est fournie simplement en connectant un câble Ethernet.

Composants du système PoE

Selon la norme IEEE 802.3af, un système PoE complet comprend deux types d'appareils : les équipements d'alimentation électrique (PSE) et les appareils alimentés (PD).

Les PSE sont principalement utilisés pour alimenter d’autres appareils. Ils peuvent être divisés en deux types : Midspan (la fonctionnalité PoE est externe au commutateur) et Endpoint (la fonctionnalité PoE est intégrée au commutateur). Les exemples incluent les commutateurs Ethernet, les routeurs et autres périphériques de commutation réseau. Un appareil alimenté (PD) est un appareil qui peut être alimenté via un câble réseau, tel qu'une caméra IP ou un point d'accès sans fil (AP).

Le principe de fonctionnement d'un commutateur PoE

En plus des capacités de transmission de données d'un commutateur standard, un commutateur PoE peut également fournir une alimentation CC aux appareils finaux via le même câble Ethernet.

La technologie PoE repose principalement sur deux composants clés :

Équipement d'alimentation électrique (PSE) : dans ce cas, il s'agit du commutateur PoE.

Appareil alimenté (PD) : il s'agit d'un appareil qui nécessite une alimentation via un câble réseau, tel qu'un téléphone IP, un point d'accès sans fil (AP) ou une caméra IP.

Son principe de fonctionnement peut être divisé en trois étapes principales suivantes :

1. Détection

Avant le début de l'alimentation électrique, le commutateur PoE (PSE) doit d'abord déterminer si l'appareil connecté au port est un appareil alimenté par PoE (PD). Ce processus est crucial car il protège les appareils non PoE ou les ports de commutation ordinaires contre les dommages causés par la haute tension.

Détection : le commutateur applique une petite tension de détection (généralement entre 2,8 V et 10 V) au port du câble réseau connecté.

Jugement : s'il détecte la signature de résistance caractéristique (généralement 25 kΩ) d'un appareil PD conforme PoE, le commutateur sait qu'il s'agit d'un appareil qui peut être alimenté. S'il ne détecte pas cette résistance, le commutateur effectuera uniquement une transmission normale des données et ne fournira pas d'alimentation.

2. Classement

Après avoir confirmé qu'il s'agit d'un appareil PD, le PSE doit déterminer le niveau de puissance requis par l'appareil PD. Cela garantit que le commutateur fournit uniquement la puissance dont l'appareil a besoin, optimisant ainsi la consommation d'énergie et gérant le budget énergétique global.

Étapes : Le commutateur applique une tension légèrement plus élevée et mesure le courant consommé par le dispositif PD à partir de cette tension.

Détermination : sur la base de la valeur actuelle, le dispositif PD est « classé » en différentes classes de puissance (par exemple, classe 1 à classe 8). Par exemple, une caméra IP de classe 4 peut nécessiter jusqu'à 25,5 W de puissance.

Version : différentes normes PoE (par exemple PoE, PoE+, UPoE) correspondent à différentes puissances maximales.

3. Alimentation et surveillance : après détection et classification, le PSE commence à fournir au dispositif PD la pleine tension (44 V à 57 V CC pour le PoE standard) et l'alimentation correspondante.

Alimentation : l'alimentation CC est transmise au périphérique PD via deux ou les quatre paires de fils du câble Ethernet.

Paire de rechange : l'alimentation est fournie à l'aide de la paire de fils non utilisée pour la transmission de données (applicable à 10/100BASE-T).

Paire de données : l'alimentation est fournie à l'aide de la paire de fils utilisée pour la transmission des données (également appelée alimentation fantôme, applicable à toutes les vitesses).

Données : Pendant ce temps, les paquets de données continuent d'être transmis sur le câble Ethernet à vitesse normale ; les deux processus n’interfèrent pas l’un avec l’autre.

Surveillance : le commutateur surveille en permanence l'état de l'alimentation. Si un appareil PD se déconnecte ou subit une surintensité, un court-circuit ou toute autre situation anormale, le commutateur coupe immédiatement l'alimentation pour protéger l'appareil et le réseau.

Principaux avantages du PoE :

• Câblage simplifié : aucun câble d'alimentation séparé n'est nécessaire pour les terminaux ; un seul câble réseau peut gérer à la fois les données et l’alimentation électrique.

• Déploiement flexible : les appareils peuvent être installés sur des murs, des plafonds ou d'autres endroits sans prises de courant.

• Gestion centralisée : l'alimentation électrique est centralisée au niveau du commutateur, ce qui facilite la gestion de l'alimentation et le dépannage.