Qu'est-ce que PoE et comment fonctionne Power over Ethernet

La connectivité Internet est devenue nécessaire de nos jours car presque tous les appareils électroniques ont besoin d'une connexion Internet active pour fonctionner correctement. Bien que la plupart des appareils disposent d'options de connectivité Wi-Fi, de nombreux appareils et routeurs réseau utilisaient encore des ports et des câbles Ethernet pour se connecter à la ligne Internet filaire. Nous avons déjà appris comment les données peuvent être transférées sur les lignes électriques dans l'article Power Line Communication, aujourd'hui nous allons apprendre comment l'énergie peut être transférée sur des lignes de données PoE (Power over Ethernet).

Qu'est-ce que PoE (Power over Ethernet)?

Comme son nom l'indique, fournir une alimentation électrique via des câbles Ethernet s'appelle PoE.

Nous savons tous que les câbles Ethernet sont utilisés pour le transfert de données et la connectivité réseau, mais savez-vous que la plupart du temps, nous n'utilisons pas toutes les lignes de connexion présentes dans le câble Ethernet. Par exemple, considérons le câble Ethernet illustré dans la figure ci-dessous, il comporte 8 lignes mais parmi elles, seules quatre lignes sont couramment utilisées pour l'échange de données (orange, orange-blanc, vert et vert-blanc) tandis que les quatre lignes restantes restent inactives. Ainsi, l'échange de données est possible même après avoir dénudé ces lignes inactives aux deux extrémités, c'est pourquoi dans le câble Ethernet bas de gamme, il n'y a que quatre lignes au lieu de huit lignes. Ainsi, les quatre lignes inactives peuvent être utilisées pour le transfert de puissance. Cette configuration simple d'utilisation de lignes inactives pour fournir de l'énergie à la charge est appelée Power over Ethernet.

Regardons maintenant le circuit simple pour mieux comprendre le PoE. Dans ce circuit, quatre fils sont dénudés (bleu, bleu-blanc, marron et marron-blanc notamment) de la prise à chaque extrémité du câble. Comme indiqué précédemment, cette paire de fils marron et vert n'est pas utilisée dans les applications Ethernet à bas débit, donc les dénuder de la prise n'entraînera aucune interruption des communications. Ainsi, une extrémité doit être connectée à l'alimentation électrique et l'autre à la charge.Pour donner l'exemple, nous utilisons une batterie comme source d'alimentation et une caméra comme charge. Avec la source et la charge en boucle fermée, le circuit ci-dessous est terminé et la caméra affichera une réponse. Depuis l'utilisation de cette configuration simple, nous avons fourni l'alimentation à un appareil simple via un câble Ethernet, nous pouvons dire que PoE est atteint.

Comment fonctionne Power over Ethernet et pourquoi il est utilisé

La principale raison d'utiliser PoE sur le système d'alimentation électrique conventionnel est de réduire le coût de l'alimentation électrique de chaque périphérique qui se connecte au réseau. Par exemple, si vous avez 10 caméras espion réparties dans tout le bâtiment, dans ce cas, il faut 10 blocs d'alimentation pour les alimenter et ce n'est pas le problème principal. Le problème principal est de câbler 220 lignes électriques près de chaque périphérique, ce qui n'est pas pratique, donc l'utilisation de PoE est la meilleure option pour connecter tous les périphériques au système central.

Désormais, le striping du câble Ethernet, pour connecter chaque périphérique au système central, est en soi une tâche fastidieuse, donc pour cela l'injecteur PoE et le répartiteur PoE sont utilisés.

Comme le montre la figure, en utilisant l' injecteur PoE et le répartiteur PoE, nous pouvons éviter tous les tracas liés à l'identification des couleurs, au dénudage des fils, à la soudure et à l'habillage des extrémités libres. Voyons maintenant la fonction de ces appareils et comment ils peuvent être utilisés.

Injecteur PoE

Cet appareil dispose de deux ports d'entrée et d'un port de sortie. La première entrée sert à connecter un câble Ethernet normal et une autre entrée à connecter une alimentation CC, tandis que la sortie est utilisée pour connecter un câble Ethernet PoE.

En entrée, nous avons: connexion Ethernet normale + alimentation CC

En sortie, nous avons: Ethernet PoE (qui peut être utilisé pour connecter des appareils PoE)

Ainsi, la fonction d'injecteur PoE fournit Ethernet PoE en prenant en charge une connexion Ethernet normale et une alimentation CC.

Répartiteur PoE

Cet appareil possède un port d'entrée et deux ports de sortie. L'entrée sert à connecter un câble Ethernet PoE tandis que les ports de sortie fournissent une alimentation Ethernet et CC normale.

En entrée, nous avons: Ethernet PoE

En sortie, nous avons: Connexion Ethernet normale + alimentation CC

Ainsi, la fonction du séparateur PoE est tout à fait l'opposé de l'injecteur PoE qui consiste à diviser la connexion Ethernet PoE en Ethernet normal et en alimentation CC utilisable.

Prolongateur PoE

Un PoE Extender est utilisé lorsqu'il existe une étendue de réseau sur de grandes distances telles que les centres commerciaux, les hôtels, les restaurants, les immeubles de bureaux, les entreprises, les campus universitaires et les sites sportifs. Dans ces endroits, les connexions Ethernet normales de 100 mètres ne peuvent pas être utilisées et c'est à ce moment-là que le PoE Extender entre en jeu. Cet appareil peut être utilisé pour étendre les périphériques réseau Ethernet au-delà de la limite de distance de base de 100 m, ce qui en fait une option viable dans de nombreux cas.

Les périphériques de nos jours prennent en charge Ethernet PoE afin que nous puissions ignorer le séparateur et connecter directement le câble à l'appareil, comme indiqué sur la figure.

Désormais, cette configuration fonctionnera s'il y a un ou deux appareils, mais s'il y a plusieurs appareils, acheter un injecteur PoE pour chaque appareil n'est pas la meilleure solution. Pour de tels cas spécifiques, nous avons PoE Hub qui peut remplacer plusieurs injecteurs PoE.

Hub PoE

Le fonctionnement du concentrateur PoE est similaire à celui de l'injecteur PoE, sauf qu'il prend de nombreuses connexions Ethernet tout en fournissant autant de sorties Ethernet PoE. Le concentrateur est mieux utilisé si vous avez de nombreux périphériques PoE à une extrémité et une connectivité Ethernet normale fournissant un serveur à l'autre. Le fonctionnement du moyeu peut être facilement compris à partir du schéma fonctionnel ci-dessous.

Jusqu'à présent, nous avons supposé qu'il y avait des lignes libres disponibles dans le câble Ethernet qui peuvent être utilisées pour PoE sans trop de difficulté.

Maintenant, vous pourriez vous demander, qu'en est-il des cas dans lesquels toutes les lignes des câbles Ethernet sont utilisées ? Eh bien, ce cas n'est pas rare car les systèmes Internet à haut débit et de transfert de données utilisent toutes les lignes de données. Même dans ces cas, PoE est toujours réalisable, mais il devient complexe par rapport à la configuration précédente.

Dans le cas d'un système de transmission à grande vitesse, les données et l'alimentation sont envoyées via les mêmes lignes, mais des dispositifs spéciaux sont utilisés pour cela. Cette unité spéciale est un commutateur PoE qui augmente le coût contrairement à ce qui était auparavant où nous pouvons simplement dépouiller les lignes inutilisées aux deux extrémités et l'utiliser pour notre commodité.

Commutateur PoE

Un commutateur PoE est un commutateur réseau avec la capacité de fournir une alimentation via Ethernet à partir de chaque interface tout en étant capable de transmettre des trames. En termes simples, il fonctionne comme un port pour connecter plusieurs périphériques PoE à un seul PC.

Dans le diagramme, vous pouvez voir comment plusieurs périphériques PoE sont connectés au commutateur PoE avec des câbles Ethernet et le PC communique avec ces périphériques via le commutateur PoE. Un commutateur PoE nécessite une liaison montante vers un réseau existant pour étendre et augmenter davantage les ports.

Normes PoE

Les appareils PoE respectent certaines normes de communication de données et d'alimentation électrique. Ces normes sont donc respectées lors de la conception de ces appareils. Habituellement, quatre types de normes sont suivis lors de la conception de ces appareils et ils sont divisés en fonction de leur capacité de gestion de l'énergie.

Extension IEEE	Type	La capacité de puissance
IEEE802.3af	Type 1	15,4 watts
IEEE802.3at / PoE +	Type 2	30,8 watts
IEEE802.3bt / UPoE	Type 3	60 watts
IEEE802.3bt	Type 4	90 watts

Vous pouvez consulter ce tableau et choisir le commutateur, l'injecteur ou le routeur PoE approprié pour vos appareils PoE.

Applications PoE

• Système d'éclairage intelligent: Le système d'éclairage peut être contrôlé via un serveur ou un PC distant, ce qui vous sera utile.
• Maison intelligente: PoE facilite la conception d'une maison intelligente, car dans la maison intelligente, la connectivité réseau est établie à chaque coin de l'espace de vie tandis que chaque appareil partage des données entre eux et cela peut être réalisé plus facilement en utilisant PoE.
• Système de sécurité: les bureaux et les instituts peuvent augmenter leur productivité en installant des périphériques PoE pour la sécurité.
• PoE également utilisé pour les systèmes RFID et d'alarme.

Limitations de PoE

Bien que tout semble vert ici, ce n'est pas le cas. Il existe de nombreux inconvénients pour PoE et certains d'entre eux sont décrits ci-dessous.

• Coût: Comme d'habitude, toute installation technologique se résume à de l'argent. Bien qu'en installant PoE, nous pouvons économiser de l'argent, mais cela ne s'applique que s'il y a plus de quatre à cinq appareils dans la zone. En effet, l'installation de PoE vous coûtera des milliers, mais vous faites le travail avec quelques centaines s'il n'y a qu'un ou deux périphériques PoE. L'installation PoE n'est donc pas adaptée aux maisons où les appareils PoE sont limités à un ou deux. Dans ce cas, l'achat d'un cordon d'extension ou d'un adaptateur fera le travail au lieu de dépenser énormément pour la configuration PoE.
• Complexité: l' installation de la configuration PoE ajoutera de la complexité à quiconque, inutile de le dire. Par exemple, vous devez comprendre les nouveaux termes sur PoE et vous tracasser pour acheter des systèmes correspondants chaque fois que vous souhaitez installer un nouvel appareil PoE chez vous ou au bureau.