Power over Ethernet (PoE) : Qu’est-ce que c’est ? Comment ça marche ? Quels sont les types de PoE ?

Définition du PoE - Power over Ethernet.

PoE est l'abréviation de Power over Ethernet. En anglais, cela signifie "Alimentation par Ethernet". 

Cette norme PoE, qui existe depuis 2003, a considérablement changé la donne. Le Power over Ethernet (PoE) est une technologie innovante permettant de transmettre à la fois des données et de l’alimentation électrique via un seul câble Ethernet (RJ45).

Cette solution est idéale pour simplifier l’installation de périphériques connectés tels que les caméras IP, points d’accès Wi-Fi, téléphones VoIP, Panel PC industriel, etc.En éliminant le besoin de câbles d’alimentation séparés, le PoE permet de réduire les coûts, d’optimiser l’espace et d’améliorer la flexibilité du réseau.

Comment fonctionne le PoE ?

Le principe du PoE (Power over Ethernet) repose sur l’injection de courant électrique dans les paires de fils inutilisées (ou partagées) d’un câble Ethernet standard. Un injecteur PoE, un commutateur PoE (switch) ou un midspan envoie l’électricité, tandis que le périphérique compatible, appelé PD (Powered Device), reçoit et utilise cette alimentation.

La norme Ethernet garantit la sécurité : si le périphérique n’est pas compatible PoE, aucune alimentation n’est transmise.

Quels sont les différents types de PoE ?

PoE en tant que norme IEEE 802.3af

La norme IEEE 802.3af, ratifiée en 2003, a marqué la naissance officielle de la technologie Power over Ethernet. Cette norme PoE originale a jeté les bases de l'alimentation des périphériques réseau par les câbles Ethernet, révolutionnant ainsi la conception et le déploiement de l'infrastructure réseau.

La norme 802.3af définit une puissance de sortie maximale de 15,4 Watts à partir de l'équipement de source d'alimentation (PSE), généralement un commutateur ou un injecteur PoE. Toutefois, en raison de la perte de puissance sur le câble, le dispositif alimenté (PD) ne reçoit qu'un maximum de 12,95 Watts. La norme fonctionne à une tension nominale de 48VDC, avec une plage de 44V à 57VDC.

La classification de la puissance est une caractéristique clé de la norme 802.3af, qui permet aux PD de communiquer leurs besoins en puissance à l'ESP. La norme définit quatre classes de puissance :

• Classe 0 : classe par défaut, 0,44 à 12,95 W
• Classe 1 : 0,44 à 3,84 W
• Classe 2 : 3,84 à 6,49 W
• Classe 3 : 6,49 à 12,95 W

Ce système de classification permet une allocation et une gestion efficaces de la puissance au sein du réseau PoE.

Les appareils et applications courants qui conviennent au PoE 802.3af sont les suivants :

• Téléphones IP
• Points d'accès sans fil (modèles de base)
• Caméras réseau (modèles à faible consommation)
• Systèmes de contrôle d'accès
• Petits écrans LCD
• Appareils VoIP
• Capteurs et actionneurs IoT de base

Bien que la puissance de sortie de la norme 802.3af puisse sembler modeste par rapport aux normes actuelles, elle était suffisante pour alimenter un large éventail de périphériques réseau à l'époque de son introduction. Cette norme a ouvert la voie à des implémentations PoE plus avancées et a déclenché l'adoption généralisée de la technologie PoE dans divers secteurs.

PoE+ en tant que norme IEEE 802.3at

PoE+ a introduit un nouveau système de classification de la puissance pour compléter les capacités de puissance accrues. En plus des quatre classes de la norme originale, PoE+ a ajouté la classe 4 :

• Classe 0 : 0,44 à 12,95 W (par défaut)
• Classe 1 : 0,44 à 3,84 W
• Classe 2 : 3,84 à 6,49 W
• Classe 3 : 6,49 à 12,95 W
• Classe 4 : 12,95 à 25,5 W (nouveau dans PoE+)

Ce système de classification élargi permet une allocation de puissance plus granulaire (autement dit plus précise), ce qui permet une utilisation plus efficace des budgets de puissance disponibles dans les commutateurs PoE+.

L'augmentation de la puissance fournie par le PoE+ a eu des répercussions sur les besoins en câbles et la dissipation de la chaleur. Bien que le PoE+ puisse encore fonctionner sur un câblage de catégorie 5, il est recommandé d'utiliser la catégorie 5e ou une catégorie supérieure pour obtenir des performances optimales et minimiser les pertes de puissance. Les niveaux de courant plus élevés du PoE+ peuvent générer plus de chaleur dans le câblage, en particulier lorsque plusieurs appareils de forte puissance sont connectés à un commutateur. Il est donc nécessaire d'améliorer la gestion thermique de l'infrastructure de câblage et de l'équipement PoE+.

Pour atténuer les problèmes potentiels liés à l'accumulation de chaleur, le PoE+ a introduit des fonctions de gestion de l'énergie plus sophistiquées. Celles-ci comprennent :

• L'allocation dynamique de la puissance : Les dispositifs PoE+ peuvent négocier les niveaux de puissance en temps réel, ce qui permet une utilisation plus efficace de la puissance disponible.
• Le rationnement de la puissance : En cas de contraintes budgétaires, les commutateurs PoE+ peuvent donner la priorité à l'alimentation des appareils critiques.
• Protection améliorée contre les surcharges et les courts-circuits : Des fonctions de sécurité améliorées pour éviter d'endommager les appareils et l'infrastructure.

Les améliorations apportées par le PoE+ ont considérablement élargi la gamme des dispositifs pouvant être alimentés uniquement par le biais du câblage Ethernet. Il s'agit notamment des :

• Points d'accès sans fil haute performance,
• Caméras de sécurité à zoom panoramique,
• Téléphones vidéo à grand écran
• Certains ordinateurs clients légers.

L'augmentation de la puissance fournie et l'amélioration des fonctions de gestion du PoE+ en ont fait une technologie de base de l'infrastructure réseau moderne, permettant des déploiements plus souples et plus rentables dans divers secteurs d'activité.

PoE++ en tant que norme IEEE 802.3bt

La norme IEEE 802.3bt, communément appelée PoE++ ou PoE à 4 paires, représente un bond en avant significatif dans la technologie de l'alimentation par Ethernet. Ratifiée en septembre 2018, cette dernière norme PoE introduit des fonctionnalités révolutionnaires qui augmentent considérablement les capacités de fourniture d'énergie, ouvrant ainsi de nouvelles possibilités pour les appareils alimentés et les applications réseau.

PoE++ introduit deux nouvelles classifications de puissance : Type 3 et Type 4. Ces classifications élargissent considérablement les capacités de fourniture d'énergie du PoE :

Type 3 (PoE++) :

• Fournit jusqu'à 60W à l'équipement de source d'alimentation (PSE)
• Fournit jusqu'à 51W à l'appareil alimenté (PD)
• Utilise les quatre paires du câble Ethernet pour la transmission de l'énergie.

Type 4 (PoE++ plus puissant) :

• Fournit jusqu'à 100 W au PSE
• Fournit jusqu'à 71,3 W au PD
• Utilise également les quatre paires pour la transmission de l'énergie

Cette augmentation substantielle de la puissance fournie a des implications considérables pour l'infrastructure du réseau et la conception des appareils. PoE++ permet d'alimenter des dispositifs qui étaient auparavant hors de portée de la technologie PoE, tels que :

• les points d'accès sans fil haute puissance prenant en charge des fonctions avancées telles que le Wi-Fi 6E (voir notre guide sur le WiFi 6),
• Les caméras panoramiques à inclinaison et zoom avec plusieurs moteurs et chauffages intégrés pour une utilisation en extérieur,
• Les clients légers et même certains ordinateurs de bureau,
• Les grands écrans numériques à haute luminosité et les kiosques interactifs,
• Alimentation de plusieurs appareils par un seul port PoE à l'aide de répartiteurs,
• Systèmes d'éclairage alimentés par PoE pour des pièces entières ou de petits bureaux.

Tableau comparatif des 4 types de PoE

Il est clair que l'un des objectifs directs de cette norme est d'éliminer la nécessité d'installer des équipements d'alimentation électrique. Il en résulte des économies importantes dans les coûts de mise en œuvre d'un réseau. En outre, les personnes qui ne sont pas vraiment impliquées dans les réseaux peuvent voir les avantages de l'utilisation du PoE. Il sera beaucoup plus facile pour quiconque de savoir qu'un seul câble fournit déjà de l'énergie à un appareil (un équipement IoT, par exemple) et, par conséquent, de la connectivité. À long terme, vous n'aurez plus à vous demander quel câble débrancher de l'alimentation, quel câble débrancher du réseau, quel câble ne pas débrancher, etc. Le PoE peut être considéré comme l'une des normes les plus pratiques que l'on puisse connaître.

Les avantages du PoE Power over Ethernet

Nous sommes de plus en plus connectés. Presque tous les objets que nous utilisons ou ceux qui nous entourent ont besoin d'énergie électrique pour fonctionner. Ou dans d'autres cas, ils ont besoin d'énergie électrique et donc d'une connexion au réseau. Tout cela, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 pour plusieurs de ces appareils tels que les points d'accès, c'est-à-dire que la demande de consommation d'énergie augmente de façon spectaculaire et que cela est assez coûteux. Le PoE en est conscient et l'efficacité énergétique est l'une des priorités de la plus récente de ses normes. Cela est dû au fait que toutes les paires de câbles sont utilisées dans l'Ethernet de catégorie 5e.

Dans les normes précédentes, seules deux des quatre paires disponibles étaient utilisées. C'est le type de câble à partir duquel nous allons obtenir des vitesses Gigabit. Les technologies en plein essor telles que l'IdO bénéficient énormément de l'alimentation par Ethernet. PoE++ permet de prendre en charge les équipements IoT tels que les projecteurs, qui ont besoin d'une alimentation puissante mais économe en énergie. En outre, cette norme offre un bon niveau de performance si l'appareil est en état de veille. Nous avons de plus en plus d'appareils dans ce qu'on appelle l'Internet des objets, et cette technologie apporte certainement un avantage très important.

Les applications du PoE

Les capacités accrues de fourniture d'énergie du PoE+ (802.3at) ont élargi la gamme de dispositifs et d'applications pouvant être alimentés par le câblage Ethernet, permettant ainsi des déploiements de réseaux plus efficaces et plus flexibles dans divers secteurs d'activité.

Dans les réseaux d'entreprise, le PoE+ prend en charge les points d'accès sans fil hautes performances nécessaires aux normes Wi-Fi avancées et aux environnements à haute densité. Le secteur de la sécurité bénéficie de l'alimentation des caméras PTZ par PoE+, ce qui élimine les alimentations séparées. Dans le secteur de la santé, le PoE+ alimente des systèmes médicaux sophistiqués et des systèmes d'infotainment pour les patients. Les détaillants utilisent le PoE+ pour la signalisation numérique et les systèmes de point de vente, tandis que les environnements industriels déploient des appareils et des capteurs IoT plus robustes sans câblage électrique séparé.

Les dispositifs alimentés par PoE+ les plus courants sont les suivants : 

• Points d'accès Wi-Fi haute performance (802.11ac, Wi-Fi 6),
• Caméras de sécurité PTZ (Pan-Tilt-Zoom),
• Téléphones IP vidéo avec grands écrans couleur,
• Ordinateurs clients légers,
• Affichages numériques (jusqu'à certaines tailles),
• Bornes interactives et terminaux à écran tactile,
• Haut-parleurs et systèmes d'interphonie IP avancés,
• Systèmes de contrôle d'accès biométriques,
• Industrie automobile,
• Dispositifs de stockage en réseau (NAS),
• Petits commutateurs de réseau (pour le chaînage en guirlande),
• Panel PC et interfaces homme-machine (IHM),
• Systèmes d'éclairage à LED (individuels ou par petits groupes de luminaires),
• Systèmes d'appel infirmier dans les établissements de santé,
• Systèmes de points de vente (POS),
• les capteurs et contrôleurs d'automatisation des bâtiments.

Les capacités d'alimentation étendues du PoE+ ont non seulement permis ces nouvelles applications, mais ont également favorisé l'innovation dans la conception des appareils et l'architecture des réseaux. En simplifiant l'alimentation électrique et en réduisant le besoin d'une infrastructure électrique séparée, le PoE+ a facilité et rendu plus rentable le déploiement de dispositifs avancés connectés au réseau dans un large éventail d'industries et d'applications.

En complément du guide complet sur l'alimentation par Ethernet PoE (Power over Ethernet), nous vous proposons aussi de découvrir notre offre en communication industrielle et informatique industrielle et embarquée avec une sélection de produits tous PoE :

Comment choisir un Switch PoE ?

Le choix d'un Switch PoE (Power over Ethernet) approprié est crucial pour la mise en place d'une infrastructure réseau efficace et à l'épreuve du temps. Le processus de décision implique la prise en compte de divers facteurs tels que les besoins en énergie, la taille du réseau et les extensions futures potentielles.

Pour vous aider à comparer les différentes options de commutateurs PoE, reportez-vous au tableau suivant :

Pourquoi choisir IP Systèmes ?

Depuis plus de 30 ans, IP Systèmes accompagne les industriels dans la mise en place de solutions informatiques et réseaux robustes, adaptées aux environnements exigeants. Que vous recherchiez des switches PoE industriels, des PC Fanless, des Panel PC, ou encore des caméras IP alimentées par Ethernet, nous vous proposons des produits durcis et fiables sur le long terme.

Notre expertise en intégration de solutions PoE vous permet d'accéder à :

• Une sélection rigoureuse de matériel industriel compatible avec les normes souhaitées
• Une accompagnement technique personnalisé, de l’étude à la mise en service
• Une maîtrise des réseaux industriels Ethernet, PoE et PoE++
• Une logistique réactive et un service après-vente basé en France

IP Systèmes, c’est la garantie de solutions PoE performantes, pérennes et évolutives, parfaitement adaptées à vos contraintes terrain.

Pour toutes questions ou compléments d'informations, vous pouvez nous contacter via notre formulaire de contact que vous trouverez ci-dessous.