Redéfinir les capacités du PoE avec la fibre optique

Par Piers Benjamin, responsable marketing EMEA pour les réseaux de bâtiments (IBN), Corning Optical Communications

De nouvelles applications continuent d’être développées pour le PoE (Power over Ethernet), qui continuent de redéfinir les possibilités qu’il offre. Le PoE est une fonctionnalité réseau qui permet de transmettre de l’électricité en plus des données via un câble à la norme Ethernet. Le plus souvent, cela se fait via un système de câblage en cuivre à paires torsadées, sur une distance de 90 m maximum, ce qui couvre les besoins de la plupart des entreprises.

Cependant, des difficultés peuvent commencer à apparaître lorsqu’un raccordement PoE est requis dans un espace professionnel plus vaste et que davantage de câbles traditionnels sont introduits sur la partie horizontale (capillaire). Les appareils connectés ne se trouvent pas toujours à moins de la limite des 90 mètres d’un local VDI ou d’un sous-répartiteur. Il faut parfois pouvoir alimenter des appareils à l’extérieur, distants de plusieurs centaines de mètres.

Voyons comment la norme PoE s’est développée au fil des ans, quelles sont les technologies et les tendances qui la font évoluer et comment le PoE traditionnel peut être renforcé par la fibre optique.

Un besoin pour plus de puissance

Depuis l’introduction des périphériques réseau dans les entreprises, la question de leur alimentation électrique a toujours été délicate. La norme PoE 802.3af (2003), par exemple, ne permettait que 15 watts de puissance ce qui suffit pour de petits appareils tels que des téléphones VoIP et des caméras IP. Cependant les appareils plus gourmands en énergie ou distants de plus de 90 mètres du commutateur PoE nécessitaient une alimentation séparée.

Pour répondre aux exigences de ces appareils, la norme a évolué. En 2009, la norme 802.3at PoE+ a augmenté la limite de puissance fournie au-delà de 25 watts, ce qui a permis à des appareils avec des consommations plus élevées, tels que les points d’accès WiFi et les caméras panoramiques motorisées, d’être alimentés via le réseau, mais toujours sur 90 mètres de distance ou moins. De plus, une puissance 25 watts reste trop faible pour permettre une migration massive des appareils connectés vers l’alimentation PoE.

Une demande croissante

En 2018, nous avons assisté à la ratification d’une nouvelle norme PoE, 4PPoE ou PoE++ (802.3bt), qui permet le transport de 55, 90 ou 100 watts selon les cas d’usage, ouvrant ainsi la voie à de nombreuses applications supplémentaires. Le WiFi multibande de nouvelle génération, les petites antennes cellulaires (small cell) et les systèmes d’éclairage LED des bâtiments peuvent désormais tous être alimentés par PoE++.

L’évolution du PoE vers une puissance plus élevée, ainsi que l’explosion de l’Internet des objets, ont fait grimper en flèche le nombre de dispositifs alimentés de cette manière. En plus des appareils mentionnés ci-dessus, qui exigent déjà une PoE plus puissante, nous voyons également des systèmes de sécurité, de télécommunications, de sécurité des personnes et d’automatisation des bâtiments rejoindre les infrastructures réseaux IP des entreprises.

Alors, quel est le défi ? Le cuivre à paires torsadées, et par extension naturelle le PoE, montre déjà ses limites. Outre les défis liés à la distance, de nombreux appareils nécessitent bien plus que les 30 watts actuels fournis par la norme 802.3at et même plus que les 55 ou 100 watts de la dernière norme 802.3bt.

La réponse avec le câblage composite fibre et cuivre

Un système d’alimentation intelligent peut se loger au cœur d’une architecture de réseau optique passif. Les unités d’alimentation sont logées dans des sous-répartiteurs bâtiment et sont alors reliées à des dispositifs tels que des points d’accès par un câblage composite, combinant cuivre et fibre optique.

Pour les entreprises ou institutions qui doivent fournir des systèmes cellulaires et/ou de sécurité publique à l’intérieur de leurs installations, de nombreux fabricants s’appuient encore sur la fibre monomode pour le transport du signal via la technologie RF sur verre (RFoG) analogique. Beaucoup de ces appareils nécessitent des centaines, voire des milliers de watts de puissance et, dans de nombreux cas, cette puissance doit être acheminée sur des centaines de mètres jusqu’aux répartiteurs principaux ou secondaires, en raison des exigences de sauvegarde de l’alimentation centralisée.

Ceux-ci et d’autres appareils de forte puissance, tels que les téléviseurs, les systèmes d’éclairage et les commutateurs PoE distribués mentionnés précédemment, ne peuvent pas reposer sur les meilleurs câbles en cuivre ou systèmes PoE prévus aujourd’hui. Si l’on considère l’encombrement éventuel des chemins de câbles et les limitations de distance que la prolifération des appareils PoE laisse présager, même les solutions les plus récentes sont limitées à 100 watts sur 90 mètres. Heureusement, de nouvelles technologies, ainsi que des évolutions de technologies existantes bien connues, viennent combler ces lacunes.

Le PoE traditionnel peut désormais être renforcé en combinant les avantages de bande passante et de distance du câblage en fibre optique mentionnés ci-dessus avec une solution d’alimentation intelligente rendue possible par le câblage composite. La technologie d’alimentation intelligente associée à des « micro zones » plus petites pourrait alimenter plusieurs appareils PoE de 25 watts en utilisant une combinaison d’un seul petit câble composite en fibre et en cuivre, associé à de courts câbles de raccordement allant et venant de la micro zone.

Les câbles composites sont fabriqués avec du cuivre et de la fibre sous la gaine extérieure – la fibre pour la transmission des données et le cuivre pour l’alimentation à distance. Cela permet de combiner les capacités de distance et de largeur de bande de la fibre monomode avec la capacité de transport d’énergie des conducteurs en cuivre toronné dans un seul câble.

Cela résout un certain nombre de problèmes. Tout d’abord, les limitations de distance, comme nous l’avons vu, mais aussi les chemins de câbles encombrés, avec des demandes accrues sur le réseau nécessitant plusieurs couches d’infrastructure à usage unique. Par rapport à la quantité de cuivre généralement requise dans les câbles horizontaux, les câbles composites peuvent prendre beaucoup moins de place, ce qui signifie une plus grande capacité pour les mises à niveau futures et, souvent, une réduction des coûts de maintenance.

Les applications courantes que nous voyons pour les applications POE longue distance comprennent les réseaux de caméras de sécurité, les systèmes d’antennes distribuées (DAS), les réseaux optiques passifs (type PON), ainsi que toute application distante alimentée en basse tension. Les caméras IP et les dispositifs de sécurité, par exemple, sont désormais courants dans les espaces intérieurs et extérieurs, mais ne se trouvent pas forcément à proximité des salles de télécommunications existantes ou d’un commutateur POE.

Prenez également les téléviseurs à LED : ils nécessitent désormais à la fois une alimentation et une connexion réseau : une connexion haute puissance de 100 watts ou plus permettrait de supprimer le cordon d’alimentation. Au lieu de forcer tous nos appareils gourmands en énergie et en données à se connecter à des commutateurs PoE situés dans des salles de télécommunication directement via des câbles, nous pourrions séparer les commutateurs et placer la distribution de l’énergie et des données plus près des appareils. Cette solution présente l’avantage supplémentaire de réduire le nombre de câbles capillaires.

C’est une période passionnante pour les concepteurs de réseaux, car les limites longtemps respectées de la bande passante, de la distance et de la puissance de la couche 1 de nos réseaux s’effondrent. Nous sommes désormais en mesure de fournir des services aux clients à l’endroit, au moment et de la manière dont ils souhaitent les utiliser, au lieu de concilier l’inconciliable.

Si le cuivre reste un support convaincant pour la dernière connexion point à point à un appareil, la fibre optique offre des avantages inégalés en termes de largeur de bande et de distance et sera sans aucun doute un élément clé des réseaux du futur. L’association de la fibre optique à des solutions plus puissantes via un câble composite constitue une extension solide des systèmes PoE traditionnels, nous permettant d’apporter à nos appareils une bande passante et une alimentation d’avenir, en toute sécurité et en toute simplicité. Et ce qui est peut-être encore plus intéressant, c’est que la capacité « du câblage perpétuel » de la fibre optique peut simplifier les mises à niveau futures et réduire les coûts sur la durée de vie du réseau.