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802.3bt 100w PoE - ses avantages et implications pour le câblage

À mesure que le Power over Ethernet (PoE) continue de gagner en popularité, la demande pour des applications plus puissantes augmente également. L'introduction de la nouvelle norme PoE IEEE 802.3bt répond à cette demande en doublant, voire en triplant la quantité d'énergie fournie au périphérique final. La norme précédente permettait la transmission de puissance sur seulement deux paires d'un câble à quatre paires, tandis que la nouvelle norme tire parti des quatre paires, répartissant le flux et permettant jusqu'à 100 W de puissance transmise.

Quels sont les avantages de la nouvelle norme et qu'est-ce qui a changé?

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La base d'applications PoE augmentera considérablement avec l'augmentation de la puissance du périphérique final. 

Le principal avantage pour les ingénieurs concepteurs réside principalement dans la réduction des coûts d'installation grâce à la fourniture d'énergie et de données sur la même liaison par rapport au fonctionnement sur des lignes séparées. Cela rend l'installation et le déplacement des appareils aussi simples que le déplacement d'un câble CAT5/6 standard, au lieu de nécessiter un électricien pour déplacer les sources d'alimentation CA.

Alors que la nécessité de fournir plus de puissance au périphérique final était l'objectif de la nouvelle norme, IEEE 802.3bt permettra également un fonctionnement plus efficace.

L'un des inconvénients de la transition de 13 W par port à 25.5 W par port est l'augmentation exponentielle des pertes dans les câbles. Le moyen le plus efficace d’améliorer l’efficacité consiste à injecter de la puissance dans les quatre paires, car cette solution permet de tirer parti de la relation quadratique de base entre le courant et la puissance.

En utilisant une solution PoE à deux paires, la puissance de perte de câble (PCL) peut être calculée comme suit : PCL = I2 ✕ R. Où R est la résistance du canal et I est le courant transporté par les deux paires. Pour une solution à quatre paires, l’équation devient :

PCL = (I / 2)2 ✕ R + (I / 2)2 ✕ R 
PCL = 2 ✕ (I / 2)2 ✕ R 
PCL = (1/2) je2 ✕ R

Si le courant reste le même, la solution à quatre paires subit la moitié de la perte de câble. Si la charge reste la même, la mise à niveau vers une alimentation à quatre paires est légèrement plus efficace de plus de 50 % qu'un système d'alimentation à deux paires puisque l'impédance de livraison actuelle est divisée par deux. Cela réduit le courant total délivré pour un système à quatre paires à moins de la moitié d'un système à deux paires en raison de la relation carrée entre le courant et la puissance. Par conséquent, la puissance totale entrant dans le câble et dans l’appareil alimenté est inférieure car le courant global est inférieur. L'énergie réellement économisée dépend des caractéristiques du câble, mais un exemple serait un système IEEE 24at-802.3 Type 2009 à 2 ports qui fournit 25.5 W par port sur un câble de 100 mètres. La mise à niveau de la solution à deux fils vers une solution à quatre fils peut permettre d'économiser plus de 60 W dans ce cas.
Le tableau de droite compare un cas moyen avec le pire des cas en termes d'énergie économisée. L'installation PoE moyenne ne nécessite pas la puissance maximale disponible et dispose d'un câble d'environ 40 mètres. Le pire des cas utilise la puissance maximale de 25.5 W et la longueur de câble maximale recommandée de 100 mètres. 

En utilisant une estimation prudente de 100 millions de nœuds déployés et les données du tableau ci-dessus, la perte de câble moyenne avec une solution PoE à deux fils est de 121.7 millions de kWh par an dans le monde. Avec la solution PoE à quatre fils, la perte de câble est de 60.8 millions de kWh. En plus de réduire l'impact environnemental du PoE, une solution à quatre fils offre aux opérateurs de grandes installations Ethernet avec des systèmes PoE des économies considérables sur les coûts des services publics. 

Les pertes dues à la conversion de puissance rendront toujours PoE moins efficace que de brancher l'appareil alimenté sur une prise secteur, mais à mesure que la technologie de conversion de puissance devient plus efficace, cette différence diminuera et devra également être mise en balance avec les économies considérables de coûts d'installation du PoE.
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Quelles sont les implications du câblage?

À mesure que la puissance en watts augmente, la chaleur dans les faisceaux de câbles PoE augmente également. Les faisceaux de câbles avec des températures plus élevées sont plus susceptibles de subir une dissipation de puissance, ce qui à son tour entraînera une diminution de la portée des câbles. Il existe trois façons d'atténuer ce problème:

Minimiser le nombre de câbles par faisceau

Les faisceaux de câbles plus gros subissent le montant le plus élevé
de température à leur cœur, divisant ainsi un gros câble
regrouper en faisceaux de câbles plus petits est un moyen simple de réduire la chaleur. Envisagez également de ne pas regrouper et utilisez plutôt des goulottes/paniers de câbles.

Augmenter la taille de la catégorie de câblage

Les catégories de câbles supérieures maintiennent systématiquement des températures plus basses que les catégories inférieures. Les câbles de catégorie supérieure comprennent souvent des gaines plus épaisses augmentant la distance entre les câbles | diviseurs plus grands donnant une plus grande distance entre les paires de fils | fil plus gros réduisant la création de chaleur

Installer un câble blindé

Bien que plus coûteux, une solution consiste à installer un câblage de blindage plus élevé pour les faisceaux de câbles plus volumineux. Un câble blindé aidera à augmenter l'isolation de vos faisceaux de câbles PoE.

Un ampérage plus élevé signifiera également un arc de rupture plus important sur le matériel. Le PoE n'est pas sous tension jusqu'à ce que la liaison entre le périphérique alimenté (PD) et l'équipement d'alimentation alimenté (PSE) soit établie. Il n'y a donc pas d'arc lors du processus d'accouplement initial. Lors du débranchement d'un PoE sous tension, un arc (ou une étincelle) se produit entre les contacts de la fiche et de la prise. Plus le courant est élevé, plus l’arc sera grand. Les produits de qualité inférieure ou non conçus pour prendre en charge le 802.3bt peuvent entraîner une éventuelle défaillance des produits. Les produits DINTEK sont conçus pour gérer le 802.3bt type 4. 

Le PoE est déjà une option intéressante pour fournir de modestes quantités d'énergie aux périphériques intégrés dans un réseau Ethernet, car il réduit considérablement les coûts d'installation pour alimenter le périphérique final. À cet égard, PoE a déjà remporté un succès important sur le marché. Cependant, certaines applications ont été bloquées dans l'utilisation de PoE en raison de la faible puissance fournie par les deux normes précédentes.Par conséquent, en étendant la limite de puissance pour accueillir de nouveaux types d'appareils alimentés, la nouvelle norme PoE peut certainement conduire à la croissance.

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