Extension de la portée des appareils alimentés par PoE : 100 mètres n'est plus la limite

Alors que de plus en plus d'organisations s'efforcent d'intégrer la sécurité physique, la connectivité sans fil et les systèmes d'automatisation des bâtiments à leur réseau IP global, de nouveaux défis surgissent. Le principal de ces défis est de savoir comment fournir à la fois l'alimentation et la connectivité des données aux appareils qui doivent être positionnés à des endroits éloignés du matériel réseau.

Power over Ethernet offre une approche pratique et économique pour fournir à la fois une connectivité d'alimentation et de données sur une seule connexion. Cependant, cette approche a traditionnellement été limitée par la portée standard de 100 mètres d'Ethernet sur un système de câblage à paires torsadées. Bien que le câblage à fibre optique offre des capacités de portée importantes pour la transmission de données, une alimentation locale était toujours nécessaire, et était à la fois coûteuse et peu pratique pour fournir une alimentation locale à une seule caméra, un point d'accès sans fil ou un dispositif de contrôle d'accès. Ce qu'il fallait, c'était un système qui combine les meilleurs aspects de la portée de transmission par fibre optique et la commodité de Power over Ethernet.

Il existe aujourd'hui des options pour relever le défi de la prise en charge des appareils distants. Chaque option sera examinée dans ce document, qui mettra également en évidence les avantages à tirer d'un système qui étend la portée du PoE et du PoE+ bien au-delà de 100 mètres sans avoir besoin d'alimentation locale, de sauvegardes d'alimentation supplémentaires ou d'entrepreneurs en électricité supplémentaires. Le système OneReach™ sera considéré comme un exemple de solution complète, simple et intégrée offrant uniquement ces avantages.

L'alimentation par Ethernet (PoE) a été normalisée pour la première fois en 2003 avec IEEE 802.3af, fournissant jusqu'à 15 W d'alimentation CC avec un minimum de 12,95 W disponible pour l'appareil alimenté. Les applications initiales ciblées pour le support étaient les téléphones IP, les points d'accès sans fil (WAP) et les caméras IP. La possibilité d'alimenter des appareils IP s'est avérée très rentable. Au fur et à mesure que les années passaient et que les téléphones VoIP avancés commençaient à nécessiter plus de puissance, l'IEEE a ratifié la norme 802.3at en 2009, autorisant jusqu'à 30 W d'alimentation CC avec 25,5 W de puissance disponible pour l'appareil alimenté. En septembre 2018, la norme 802.3bt a été ratifiée et les puissances de type III (60 W) et de type IV (90 W) ont été mises à disposition.

L'élimination du besoin d'une prise de courant séparée offre un certain nombre d'avantages :

La puissance fournie à travers le câble est nominalement de 48 VDC. Aujourd'hui, la tension est généralement fournie par le commutateur Ethernet. Cette configuration est connue sous le nom de système "end span", puisque la puissance est générée à l'extrémité du canal de câblage. Cependant, pour les commutateurs hérités qui n'ont pas la capacité de fournir de l'énergie, les systèmes "à mi-portée" peuvent injecter l'énergie le long du parcours de câblage. L'injection d'alimentation à mi-portée se produit généralement dans le panneau de brassage à proximité de l'emplacement du commutateur Ethernet, mais il peut être inséré n'importe où le long de la liaison.Figure 1illustre les notions.

Figure 1.

Bien que PoE soit clairement une technologie réussie, il existe des facteurs limitants. L'un des défis les plus importants de la technologie PoE est la portée physique. S'agissant d'un canal Ethernet, la distance maximale est de 100 m sur un câble de catégorie. Pour de nombreuses applications, cette longueur de liaison est suffisante. Mais pour de plus en plus d'appareils, la distance traditionnelle de 100 m (328 pieds) est insuffisante. En fait, il est devenu courant d'avoir une caméra IP installée à 400 pieds du commutateur. La caméra peut s'allumer si une tension suffisante atteint la caméra, mais la distance est trop grande pour le canal de communication de données, donc aucun signal vidéo n'atteint le placard. Il est important de noter que la distance est mesurée par la longueur du câble, qui peut être considérablement plus longue que la distance en ligne droite entre le commutateur et le PD en raison de la torsion de chaque paire de conducteurs.

Lorsque ces situations se présentent, des alternatives doivent être développées. Une solution consiste à installer une prise électrique quelque part près de l'appareil alimenté, comme illustré dansFigure 2 . Une fois qu'une prise électrique est en place, diverses options s'offrent à vous. Par exemple, un autre commutateur Ethernet pourrait être installé qui serait connecté au placard principal avec une dorsale à fibre optique. Ou, un convertisseur de média traditionnel pourrait être utilisé, encore une fois avec une connexion par fibre optique vers le commutateur principal.

Dans l'un ou l'autre des exemples deFigure 2 , plusieurs sacrifices sont faits. Le plus important est le coût d'installation de l'alimentation électrique. Selon divers facteurs, le coût de cette installation peut varier de 2 000 $ à 10 000 $, voire beaucoup plus si la prise doit être installée dans un endroit difficile d'accès. De plus, comme il y a une nouvelle prise, un onduleur supplémentaire est nécessaire pour fournir une alimentation de secours. Le coût de cet onduleur dépend de la charge supportable, mais est généralement de plusieurs centaines de dollars. Et ces appareils doivent généralement être logés dans un placard pour assurer le refroidissement et/ou la sécurité. Par conséquent, le coût initial pourrait être de plusieurs milliers de dollars ou plus.

Figure 2.

Berk-Tek a développé une nouvelle solution pour relever ces défis - un système rentable qui permet de fournir de l'énergie et des données aux PD au-delà de 100 mètres, tout en restant conforme aux normes. Le développement initial s'est concentré sur la conception d'un câble pouvant être utilisé dans l'environnement approprié. Étant donné que de nombreuses applications à plus longue portée impliquaient des caméras IP installées à l'extérieur d'un bâtiment, le câble devrait fonctionner dans un environnement intérieur/extérieur. La solution est un câble composite de classe montante contenant des conducteurs en cuivre pour l'alimentation et des fibres optiques pour les données a été conçu et répertorié comme un câble de classe 3 (ou CL3). Le câble résultant a à la fois une liste de câbles à plateau limité en puissance (PLTC) et une liste CL3R-OF, le plaçant dans la catégorie basse tension (comme le câble de catégorie 5e), ce qui permet à l'entrepreneur basse tension traditionnel d'installer le câble.

Les convertisseurs de média sont disponibles depuis de nombreuses années pour convertir un signal Ethernet cuivre en un signal Ethernet fibre, étendant ainsi la portée du signal de 100 mètres à 2 kilomètres ou plus. Pour ces appareils traditionnels, le convertisseur de média distant (celui installé près du PD) avait encore besoin d'une source d'alimentation locale. Par conséquent, la solution devait combler cette lacune pour que le client puisse profiter pleinement des avantages du PoE.

Étant donné que le convertisseur à distance était fréquemment placé à l'extérieur, il devait répondre à des spécifications industrielles renforcées. Celles-ci comprenaient la résistance à des températures aussi basses que -40 ° C et une isolation de tension pour résister aux défauts à la terre. Tout cela devait être contenu dans un boîtier suffisamment compact pour être logé dans un petit boîtier classé NEMA.

La solution OneReach fournit à la place l'alimentation pour le convertisseur de média à distance spécialement conçu et le PD depuis le placard principal, éliminant ainsi le besoin d'une alimentation secteur locale. La puissance est transportée par les conducteurs en cuivre. Les conducteurs sont #12 AWG et offrent une résistance suffisamment faible pour qu'une puissance suffisante puisse atteindre le convertisseur de média et le PD à des distances allant jusqu'à 3 600 pieds, selon le courant de PoE requis par le PD. Le signal Ethernet serait transporté sur la fibre où de telles distances sont facilement atteintes. Les composants cuivre et fibre sont fournis dans le câble composite CL3R-OF/PLTC classé riser. De plus, Berk-Tek a également introduit une option de plénum, ​​le câble composite CL3P-OF/PLTC.

Le système OneReach est un système PoE end-span, comme illustré dansfigure 3 . Ce système propriétaire fournit un port PoE conforme à la norme IEEE, mais l'étend bien au-delà de la limite de 100 mètres - en fait, il peut dépasser bien au-delà de 1 km. Aucune source d'alimentation supplémentaire n'est nécessaire à l'extérieur du placard principal. Et puisque OneReach n'est pas un commutateur, le commutateur dans le placard communique directement avec le PD et peut utiliser l'onduleur existant pour l'alimentation de secours.

Figure 3.

Le principal avantage de la solution OneReach est sa nature transparente. Tant que le PD est conforme à la spécification PoE, il peut être pris en charge par OneReach. De nouveaux PD hautes performances sont régulièrement commercialisés et tirent parti de PoE et PoE+.

Pour plus d'informations, veuillez visiter www.berktek.us/onereach.