Power over Ethernet : vers 100 W sur 4 paires de câble

Le standard Power over Ethernet (PoE) continue d'évoluer pour délivrer toujours plus de puissance aux périphériques connectés en réseau. La future norme 802.3bt délivrera jusqu'à 96W aux équipements connectés.

Depuis bientôt près de 15 ans, il est possible d’alimenter des périphériques informatiques via une simple prise Ethernet. L’idée de ce qui est aujourd’hui appelé Power over Ethernet est née chez Cisco en 2000 alors que la téléphonie sur IP commençait à décoller en entreprise. La question se posait alors d’alimenter les téléphones IP par la prise Ethernet comme les anciens téléphones étaient alimentés via le câble téléphonique.

Power over Ethernet : des standards qui évoluent pour faire face aux besoins

Cisco, donc a proposé une technique pour transmettre un courant de 48V DC via deux paires de câbles Ethernet. La technique a connu le succès et l’IEEE s’y est intéressé pour finalement produire le premier standard Power over Ethernet (PoE) en 2003 sous l’appellation IEEE 802.3af. Cette première mouture du standard, encore largement utilisée, permet de délivrer 15,4 W de puissance via le câble Ethernet RJ-45 (12,9 W délivrés au périphérique connecté), de quoi alimenter tous les téléphones IP du marché.

La nature des technologies étant ce qu’elle est, la question s’est rapidement posée d’accroître la puissance délivrée à la prise. Il est vrai que très rapidement, les fabricants et utilisateurs se sont mis en tête d’utiliser le PoE pour alimenter bien d’autres périphériques que des téléphones. Les caméras de surveillance IP, les dispositifs d’authentification et les points d’accès Wi-Fi ont ainsi rejoint les téléphones dans la longue liste des dispositifs candidats au PoE. Problème, nombre de ces équipements consomment plus que 12,9 W.

L’IEEE s’est donc remis au travail pour produire une seconde version du standard (IEEE 802.3at) capable cette fois-ci de délivrer 34,2 W via deux paires de câbles (soit 25,5 W au périphérique connecté). Le principal changement est que le nouveau standard délivre 600 mA par paire torsadée contre 350 mA avec IEEE 802.3af. Le standard IEEE 802.3at, communément appelée PoE+, est aujourd’hui celui qui est le plus déployé par les fabricants d’équipements réseau dans le monde.

IEEE 802.3bt promet jusqu'à 96W via un câble Ethernet

En 2011, Cisco s’est encore une fois distingué en proposant de délivrer 60 W via un câble Ethernet avec sa technologie UPoE. L’astuce : au lieu de se contenter d’utiliser 2 paires torsadées sur le câble, le constructeur a décidé d’utiliser 4 paires doublant de facto la puissance délivrée. À la même période, l’alliance HDBase-T (IEEE P1911) a proposé un mécanisme pour délivrer près de 100 W sur 4 paires torsadées, cette fois-ci en dopant l’ampérage à la paire. Au lieu de délivrer 600 mA par paire, l’alliance HDBase-T a suggéré de délivrer 1 Ampère par paire de câble soit 96 W au périphérique connecté.

L’IEEE s’est donc remis au travail et a chargé le groupe de travail 802.3bt de normaliser le PoE sur 4 paires. Le nouveau groupe de travail a décidé de travailler en parallèle sur deux spécifications. La première, baptisée 802.3bt Type 3 vise à spécifier un standard pour délivrer près de 60 W sur un câble Ethernet (soit 49 W au périphérique connecté) en utilisant un courant de 600 mA par paire. La seconde, baptisée 802.3bt Type 4, a pour but de normaliser un standard à même de délivrer plus de 100 W sur un câble Ethernet (soit 96 W au périphérique connecté) en utilisant un courant de 1A par paire.

Les différents standards PoE (normalisés ou en cours de normalisation) - source : Frank Straka, Panduit

Une puissance accrue qui n'est pas sans conséquences sur le câblage

Cette course à la puissance, qui a pour but de permettre d’alimenter de plus en plus d’équipements sur un réseau Ethernet, n’est pas sans poser des défis pour l’infrastructure de câblage. Lors du dernier Ethernet Summit, Frank Straka de Panduit a ainsi expliqué que le fait de délivrer une telle puissance via des câbles en paires torsadées posait des problèmes d’échauffement lorsque les câbles sont groupés dans des faisceaux au sein de bâtiment (la norme limite à 15 W l’échauffement pour un faisceau de câbles). Or, cet échauffement est parfois catastrophique.

Les tests menés par Panduit sur des faisceaux de 48 câbles de catégorie 6 standard ont ainsi montré une augmentation de la température de près de 35°C des câbles avec la version 100 W du futur standard. D’où son conseil d’utiliser des câbles de catégorie 6A ou de mettre en œuvre des faisceaux de câbles plus modestes. Car cette augmentation de température doit s’ajouter à la température ambiante. Durant l’été, un faisceau de câble pourrait ainsi potentiellement approcher 65 à 70 °C au total dans un faux plafond soit une température proche des limites spécifiées par les fabricants.

Un autre souci est la création potentielle d’arcs électriques au niveau des connecteurs lors de l’insertion et du retrait des fiches RJ-45 dans les prises, un danger que pointait déjà du doigt Oene-Wim Stallinga, le directeur du marketing des solutions câblées de Nexans, lors d'un entretien avec LeMagIT en décembre 2015. Ces arcs ont selon Straka le potentiel d’endommager à la longue les connecteurs et donc de nuire aux débits réseaux voire d’empêcher toute connexion. Et d’insister sur l’utilisation de prises adéquates respectant les standards IEC 60512-9-3 et IEC 60512-99-001.

L'impact potentiel des phénomènes d'arc électrique sur les connecteurs Ethernet - Source : Frank Straka, Panduit

Il est à noter que le standard 802.3bt ne devrait pas être ratifié avant la fin 2017, même si la plupart des spécifications techniques doivent en principe être gelées au début de l’année 2017.

 

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