IEEE 802.3af : comment fonc­tionne l’ali­men­ta­tion élec­trique par câble LAN ?

IEEE 802.3af est une norme per­met­tant d’alimenter un terminal avec jusqu’à 12,95 W via un câble LAN. Pour cela, il est cependant important que le terminal soit com­pa­tible avec Power over Ethernet, autrement il risquera d’être endommagé.

Qu’est-ce que la norme IEEE 802.3af ?

En 2003, l’Institut des in­gé­nieurs élec­tri­ciens et élec­tro­ni­ciens (IEEE) a adopté une norme pour l’ali­men­ta­tion élec­trique des appareils via un câble réseau : IEEE 802.3af. Elle fonc­tionne avec les terminaux com­pa­tibles PoE (Power over Ethernet) avec une puissance en watts de 15 W au point de départ et jusqu’à 12,95 W au terminal. Il permet l’ali­men­ta­tion élec­trique et la trans­mis­sion si­mul­ta­née de données via un câble LAN. En plus de 802.3af, il existe également les normes suivantes : 802.3at (PoE+) et 802.3bt (PoE++ ou 4PPoE), qui per­met­tent de trans­mettre des charges élec­triques encore plus élevées. Pour l’Ethernet à paire simple a été mise en place la norme 802.3bu (PoDL).

Comment fonc­tionne la norme 802.3af ?

IEEE 802.3af requiert un câble conçu pour la trans­mis­sion de données de façon à alimenter un terminal en élec­tri­cité. Cela concerne gé­né­ra­le­ment les appareils qui né­ces­si­tent peu de courant comme les caméras de sur­veil­lance, les té­lé­phones VoIP, les points d’accès sans fil (WAP), les con­cen­tra­teurs ou encore les petits serveurs. La norme 802.3af est adaptée à Ethernet (10BASE-T) et Fast Ethernet (100BASE-TX). Le PoE passe alors par un fil de la paire 1,2 et un autre fil de la paire 3,6, si­mul­ta­né­ment à la trans­mis­sion de données. Les deux autres paires de fils 4,5 et 7,8 peuvent en revanche être utilisées pour l’ali­men­ta­tion en énergie. Deux variantes sont donc possibles pour l’ali­men­ta­tion :

• Ali­men­ta­tion par paires de rechange : dans ce cas, seules les deux paires de fils inu­ti­li­sées sont utilisées pour l’ali­men­ta­tion élec­trique. Les deux autres paires sont réservées à la trans­mis­sion de données.
• Ali­men­ta­tion fantôme : dans cette variante, les paires de fils non utilisées, ainsi que celles prévues pour la trans­mis­sion des données sont toutes utilisées pour l’ali­men­ta­tion en énergie.

Le courant continu est ensuite délivré avec une tension en volt pouvant atteindre 44 V. Pour cette ali­men­ta­tion active, on utilise des com­mu­ta­teurs de mise en réseau. L’ali­men­ta­tion passive quant à elle fonc­tionne grâce à des in­jec­teurs PoE in­ter­ca­lés.

Avec la norme 802.3af, les câbles Ethernet ne sont donc plus seulement utilisés pour la trans­mis­sion de données, mais aussi pour l’ali­men­ta­tion en énergie : un émetteur injecte une tension positive d’un côté et une tension négative de l’autre côté dans chacune des paires des fils con­duc­teurs. Un récepteur dif­fé­ren­cie ensuite les deux tensions et détermine le signal de données. En élevant ensuite la tension au potentiel requis pour l’ali­men­ta­tion élec­trique, le câble peut également être utilisé pour le courant. Pour cela, il doit cependant être conçu pour ce type de tension.

Quelles sont les ca­rac­té­ris­tiques tech­niques de la norme IEEE 802.3af ?

La norme IEEE 802.3af permet de délivrer jusqu’à 175 mil­liam­pères par paire de fils. Ainsi, avec deux paires de fils, on atteint un total de 350 mA, sachant que jusqu’à 400 mA sont autorisés lors de la mise sous tension. La puissance de sortie peut atteindre 15,4 W par fil et la puissance de sortie utile 12,95 W au maximum. Il y a donc une perte d’énergie, car le dé­ve­lop­pe­ment de chaleur joue un rôle important pendant le transfert. Des pertes se pro­dui­sent également au niveau des blocs d’ali­men­ta­tion. La tension du 802.3af se situe entre 44 et 57 V, mais se stabilise gé­né­ra­le­ment autour de 48 V.

Quels sont les avantages de la norme 802.3af ?

Le principal avantage de la norme IEEE 802.3af est de pouvoir se passer d’au moins un câble. La norme 802.3af permet de remédier aux dif­fi­cul­tés d’accès aux appareils ou aux bran­che­ments de câbles com­pli­qués. Cette méthode permet également de supprimer l’uti­li­sa­tion d’une batterie et d’améliorer la ré­par­ti­tion sur les prises de courant. De plus, cela re­pré­sente un gain de place : les blocs d’ali­men­ta­tion en­com­brants ne sont plus né­ces­saires et les appareils n’ont plus besoin d’être placés à proximité immédiate de l’ali­men­ta­tion élec­trique.

À quoi faut-il faire attention avec la norme 802.3af ?

La norme 802.3af est une ex­cel­lente méthode pour faire fonc­tion­ner de petits appareils à faible con­som­ma­tion d’énergie de manière peu en­com­brante et simple grâce à un seul et même câble. Cette norme est donc un bon choix pour les petits appareils men­tion­nés ci-dessus. Cette technique n’est toutefois pas adaptée aux besoins en énergie plus im­por­tants. La perte de puissance due à la chaleur et à la distance doit être prise en compte. De plus, tous les terminaux ne sont pas com­pa­tibles avec IEEE 802.3af. Si vous branchez un appareil in­com­pa­tible, celui-ci peut être endommagé ou même détruit par la tension continue.

C’est pour cette raison que la norme IEEE 802.3af dispose d’un mécanisme de contrôle des terminaux. Un courant de clas­si­fi­ca­tion à faible tension est donc utilisé pour vérifier la com­pa­ti­bi­lité PoE d’un terminal et pour savoir à quelle classe il ap­par­tient. On appelle ce procédé « Resistive Power Directory » : il mesure entre autres des pa­ra­mètres tels que la ré­sis­tance et la capacité. Si la ré­sis­tance interne est comprise entre 19 et 26,5 ohm et que la capacité est in­fé­rieure ou égale à 10 farads, alors une ali­men­ta­tion éner­gé­tique conforme à la norme IEEE 802.3af est établie.