Note Technique Perle Systems
Avantages de l'utilisation des contrôleurs de gestion d'énergie PoE dans les équipements de source d'énergie
Les bases de Power over Ethernet (PoE)
Il est important de comprendre certains aspects fondamentaux de Power over Ethernet IEEE 802.3af (PoE jusqu'à 15.4W) 802.3at (PoE+ jusqu'à 30W) and 802.3bt (Hi-PoE jusqu'à 100W).
Les câbles Ethernet (CAT 5e et CAT 6) contiennent quatre fils à paire torsadée. Pour Ethernet 10 et 100BASE-TX, seulement deux de ces paires sont utilisées pour transmettre les données. Ethernet Gigabit (1000Base-T) exige l'utilisation des quatre paires.
Comme il faut deux conducteurs pour transmettre de l'énergie dans un câble, la norme PoE traite chaque paire comme un seul conducteur. Les deux paires données (appelées Phantom Power ou Alternative A) ou bien les deux paires libres (Alternative B) peuvent être utilisées pour transporter le courant électrique. Comme Gigabit exige 4 paires de données, le PoE dans les liaisons Gigabit transmet l'énergie sur deux des paires données (Phantom Power).
L'énergie est injectée dans le câble Ethernet à une tension entre 44 et 57 volts CC (50 à 57 volts pour PoE+ et Hi-PoE). Ceci permet d'obtenir une transmission efficace de l'énergie sur le câble, tout en respectant les exigences de basse tension de la norme SELV (Safety Extra Low Voltage).
Norme Safety Extra Low Voltage (très basse tension de sécurité)
La norme SELV spécifie le processus requis pour obtenir l'application sûre d'énergie sur un câble réseau. Les étapes Détection de signature, Classification, Démarrage, Fonctionnement et Déconnexion sont expliquées.
Détection de signature
Bien que 44 et 57 volts CC ne présentent pas de danger pour les utilisateurs, ces puissances peuvent détruire les équipements qui n'ont pas été conçus pour recevoir une énergie PoE. Donc, dans le cadre de la norme IEEE, avant de pouvoir activer l'alimentation d'un périphérique alimenté (Powered Device, PD) comme une caméra IP ou un point d'accès sans fil, l'équipement de source d'énergie (PSE) doit effectuer un contrôle de qualification pour s'assurer que le dispositif Ethernet peut recevoir de l'énergie. Ceci est effectué par un processus de détection de signature.
La détection de signature est effectuée en injectant une très faible tension dans la liaison pour détecter une signature caractéristique des PD compatibles IEEE. Cette signature prend la forme d'une résistance de 25 k ohms. Une fois cette signature détectée, le PSE sait que des tensions plus élevées peuvent être appliquées en toute sécurité. Un dispositif ne soutenant pas cette norme ne présentera pas cette signature et la tension ne sera pas appliquée. Cela signifie que sur un contact distant comportant de nombreux ports PSE PoE, on peut effectuer la connexion de plusieurs types d'équipements Ethernet en toute sécurité avec des PD PoE conformes et non conformes. Il est important de noter que les injecteurs passifs PoE n'effectuent pas ce contrôle et appliquent toujours de l'énergie au câble. Ces dispositifs comportent des avertissements visuels sur les ports, indiquant de ne pas connecter de dispositifs non conformes à PoE, mais cela n'empêche pas le personnel des sites distants de connecter accidentellement un dispositif au mauvais port.
Classification
La classification suit l'étape de détection de signature et détermine la quantité d'énergie pour laquelle un dispositif est classé. Si un PD affiche une signature de classification, il indique au PSE la quantité d'énergie dont il a besoin pour fonctionner. Cela signifie que les PSE ayant un budget d'énergie total limité pourront l'attribuer de manière efficace. Les catégories de puissance PoE sont les suivantes :
| IEEE PoE Specifications | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Description | 802.3af / Type 1 | 802.3at / Type 2 | 802.3bt / Type 3 | 802.3bt / Type 4 | ||||
| Name / Year | PoE / 2003 | PoE+ / 2009 | Hi-PoE / 2018 | Hi-PoE / 2018 | ||||
| Supported PD Class | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Maximum power delivered by PSE | 4 w | 7 w | 15.4 W | 30 W | 45 W | 60 W | 75 W | 90 W to 100 W |
| Input Voltage range at PSE | 46.0 to 57.0 VDC | 51.0 to 57.0 VDC | 51.0 to 57.0 VDC | 53.0 to 57.0 VDC | 53.0 to 57.0 VDC | |||
| Output Voltage range at PSE | 44.0 to 57.0 VDC | 50.0 to 57.0 VDC | 50.0 to 57.0 VDC | 52.0 to 57.0 VDC | 52.0 to 57.0 VDC | |||
| Power available to PD (Cat5 @ 100m) | 3.84 W | 6.49 W | 12.95 W | 25.5 W | 40 W | 51 W | 62 W | 71.3 W |
| Voltage range at PD (Cat5 @ 100m) | 37.0 to 57.0 VDC | 42.5 to 57.0 VDC | 42.5 to 57.0 VDC | 41.1 to 57.0 VDC | 41.1 to 57.0 VDC | |||
| Min Cable Rating for PoE | CAT3 | CAT5 | CAT6 | CAT6 | ||||
| Ethernet Pairs | 2-Pair | 2-Pair or 4-Pair | 4-Pair | 4-Pair | ||||
Le tableau ci-dessus représente l'énergie disponible au niveau du PSE. Il est important de noter que la résistance du câble introduit des chutes de tension sur la longueur du câble et qu'une quantité d'énergie est dissipée, entraînant la réduction de la puissance disponible pour le PD distant. À titre d'exemple, un PSE détectant un dispositif de catégorie 3 fournira jusqu'à 15,4 watts. Mais sur un câble de 100 mètres, seulement 12,95 watts seront disponibles pour le PD distant.
Si un PD n'affiche pas de signature de classification, un niveau de puissance de catégorie 0 est utilisé.
Démarrage
Après la détection et la classification d'un dispositif nouvellement connecté, la tension est appliquée de manière contrôlée afin de ne pas injecter de bruit superflu dans le câble, jusqu'à l'atteinte du niveau total de volts.
Surveillance du fonctionnement
Une fois que la pleine tension est appliquée, le PSE continue à surveiller la quantité de courant électrique transmise au PD et coupe l'alimentation du câble si trop, ou pas assez, de puissance est tirée. Ceci protège les PSE et PD des surcharges et permet de s'assurer que le PoE est déconnecté du câble quand le PD est débranché.
Déconnexion
Si, pendant le fonctionnement, le câble est déconnecté, le PSE supprime la tension du câble dans un délai de 15 à 20 ms. La tension est ainsi supprimée, au cas où un dispositif non conforme à PoE serait connecté.
Contrôleur de gestion PoE intelligent
Les PSE PoE bien conçus comportent des contrôleurs de gestion PoE intégrés qui respectent les normes IEEE 802.3af/at/bt. Ainsi :
- les dispositifs conformes et non conformes à PoE peuvent être connectés sans risque;
- un bruit indésirable n'est pas injecté sur le câble réseau pendant la mise sous tension;
- l'appel de courant est continuellement surveillé afin de protéger les PSE et PD;
- la tension est immédiatement coupée lors de la déconnexion, pour pouvoir connecter un dispositif non conforme à PoE si on le souhaite.
Il est facile d'identifier un PSE non conforme grâce aux avertissements visuels présents sur les ports PoE du produit ou dans le manuel.
PoE PSE Perle avec contrôleur de gestion d'énergie PoE
Les Extenseurs Ethernet PoE Perle sont les seuls Extenseurs Ethernet VDSL du marché dotés d'un contrôleur PSE intégré et entièrement conforme aux normes PoE. Les Extenseurs Ethernet PoE concurrents fonctionnent comme de simples injecteurs de puissance passifs et appliquent toujours de l'énergie aux broches des ports RJ45, ce qui risque de faire des dégâts si des dispositifs Ethernet non conformes à PoE sont accidentellement connectés.