Power over Ethernet : normes PoE, PoE+ et PoE++

Power over Ethernet transporte l’alimentation DC et les données sur le même câble à paires torsadées. Les normes IEEE 802.3 définissent trois générations : 802.3af (PoE, Type 1), 802.3at (PoE+, Type 2) et 802.3bt (PoE++, Type 3 et Type 4). Chacune fixe un niveau de puissance au port du switch et un niveau garanti plus faible au dispositif alimenté, car le câble lui-même dissipe de l’énergie sous forme de chaleur. Choisir la bonne norme, le bon switch et le bon câble est ce qui fait fonctionner une liaison de manière fiable.

Les trois normes PoE et leurs niveaux de puissance

802.3af est apparu en 2003 et couvre la plupart des téléphones VoIP, des caméras IP simples et des points d’accès sans fil. 802.3at, de 2009, double à peu près le budget du port et convient aux caméras pan-tilt-zoom, aux points d’accès double radio et aux visiophones. 802.3bt, de 2018, utilise les quatre paires et atteint 60 W ou 90 W au port, assez pour les points d’accès haute puissance, les petits écrans et les contrôles du bâtiment.

La différence entre les chiffres au port et au dispositif n’est pas une marge marketing. C’est la perte maximale autorisée dans le canal à pleine intensité. Un dispositif évalué à 25,5 W sur une liaison 802.3at peut tirer cette puissance en continu ; le switch doit budgéter 30 W pour lui.

Comment dimensionner un switch PoE

Un switch PoE dispose d’un budget de puissance total partagé entre ses ports. Chaque port peut être capable de 30 W, mais le switch dans son ensemble peut ne fournir assez que pour quelques-uns de ces dispositifs à la fois. Additionnez les consommations des dispositifs, pas les maximums des ports, puis laissez une marge pour les pics de démarrage.

Un injecteur PoE ajoute de la puissance à une liaison depuis un switch non PoE. Il se place entre le switch et le dispositif et injecte la puissance sur les paires libres ou sur les paires de données. Un switch PoE alimente ses ports directement et négocie avec chaque dispositif. Pour un ou deux dispositifs, un injecteur est plus simple ; pour un mur de caméras ou de points d’accès, un switch PoE est plus propre et plus facile à gérer.

Les injecteurs passifs (non standard) sont le piège. Ils sautent la négociation et mettent 24 V ou 48 V sur le câble en permanence. Un dispositif qui n’attend pas cette tension peut être endommagé. N’utilisez les injecteurs passifs qu’avec du matériel explicitement conçu pour eux.

Choix du câble pour le PoE haute puissance

Le PoE conserve la limite Ethernet de 100 m (328 ft), donc les mêmes règles de longueur maximale de câble Ethernet s’appliquent. Ce qui change avec une puissance plus élevée, c’est la chaleur. Les câbles en faisceau transportant du courant chauffent, et les conducteurs plus fins chauffent davantage.

• Le Cat6 ou Cat6a en cuivre 23 AWG chauffe moins qu’un câble plus fin.
• Le Cat5e est généralement en 24 AWG et fonctionne pour 802.3af et 802.3at, mais pour 802.3bt Type 4, le conducteur plus gros est le choix le plus sûr.
• L’aluminium cuivré (CCA) ne doit jamais transporter de PoE. Il a une résistance plus élevée, est cassant lorsqu’on le plie et produit plus de chaleur sous charge.
• Le cuivre massif est pour les tirages horizontaux ; le cuivre multibrins est pour les cordons de raccordement qui plient.

La page sur les catégories de câbles Ethernet couvre toute la gamme du Cat5e au Cat8. Pour la plupart des travaux PoE, Cat5e vs Cat6 vs Cat6a se résume à la chaleur, à la marge et à la vitesse future, pas à la question de savoir si le PoE fonctionnera.

Ce qui ne va pas

Injecteurs passifs sur le mauvais dispositif. Un injecteur passif 48 V sur un dispositif attendant une négociation 802.3af peut détruire l’entrée du dispositif. Si le dispositif ne dit pas qu’il accepte le PoE passif, n’utilisez pas d’injecteur passif.

Budget de switch sous-dimensionné. Un switch avec un budget total de 60 W ne peut pas faire fonctionner quatre ports de 30 W à pleine charge. Il refusera soit d’alimenter le quatrième dispositif, soit les fera tous tomber. Additionnez les consommations des dispositifs et comparez avec le total du switch, pas avec son chiffre par port.

Câble CCA sous PoE. L’aluminium cuivré ne répond pas aux normes de catégorie TIA. Sous PoE, il chauffe davantage et peut lâcher au niveau du connecteur. Un câble de catégorie est en cuivre massif ou multibrins.

Longues distances à haute puissance. La limite de 100 m est fixée par la perte de signal et le timing, et le PoE ne l’étend pas. Un tirage de 90 m à 90 W perd plus d’énergie dans le câble qu’un tirage court, et le dispositif peut voir moins que sa tension nominale. Gardez les tirages dans la limite du canal et préférez le 23 AWG pour le Type 4.

Blindages rompus ou non mis à la terre. Un système blindé nécessite des jacks, des connecteurs et des panneaux de raccordement blindés, et une mise à la terre via l’équipement. Un blindage rompu ou non mis à la terre n’apporte aucun bénéfice et peut capter du bruit.

Confusion des paires. 802.3af et 802.3at utilisent deux paires ; 802.3bt utilise les quatre. Un câble avec une paire séparée ou une mauvaise terminaison peut transmettre des données à basse vitesse mais échouer sous le courant PoE. Un testeur de continuité trouve les coupures et les courts-circuits ; un testeur de certification est le seul moyen de prouver qu’une liaison respecte les limites Cat6 ou Cat6a.

Associer la norme au dispositif

Vérifiez l’étiquette ou la fiche technique du dispositif pour sa classe PoE. Un dispositif marqué 802.3af fonctionnera depuis un port 802.3at ou 802.3bt, car la norme supérieure est rétrocompatible. Un dispositif marqué 802.3bt Type 4 a besoin d’un port Type 4 ou d’un injecteur Type 4 ; un port Type 1 ne l’alimentera pas.

Pour un seul point d’accès sur un bureau, un injecteur PoE+ et un cordon Cat6 suffisent. Pour un plafond plein de caméras, un switch PoE+ avec un budget réaliste et un câblage horizontal Cat6 est la réponse pratique. Pour les dispositifs 90 W, utilisez 802.3bt Type 4, du cuivre 23 AWG, et gardez les tirages courts.