Dossier : Étude de la technologie PoE & PoE+ Power Over Ethernet | Vidéosurveillance IP Des technologies novatrices dédiées aux caméras de surveillance et équipements IP

PoE pour Power Over Ethernet [P-OWWW-EU] en phonétique. Non enfaite on en sait rien (!) à vrai dire PoE c’est un peu comme un bouton de chemise, s’en passer est délicat, comprendre cette technologie pourrait être sans intérêt, et en débattre avec conviction et passion est tout bonnement impossible. La technologie PoE c’est un peu ça, évidemment tout ce qui n’est pas passionnant nous passionne encore plus ! Revue donc sur cette technologie indispensable, pratique et relativement économique, allié précieux des techniciens en courant faible. Tout droit sortie des bureaux d’études du géant Cisco en 2000, Power Over Ethernet était initialement prévue pour alimenter la téléphonie sur IP de type PBX. L’arrivée de la norme IEEE802.3af en 2003 a bouleversé le champ d’action de la technologie PoE. Cantonné auparavant à alimenter uniquement des téléphones, la norme IEEE802.3af a permis d’alimenté une toute nouvelle génération de périphérique tel que les terminaux de ventes, les vidéophones, les lecteurs de badges, les caméras de surveillance et toute autre application dans le domaine du tertiaire, l’industrie et depuis peu le milieu résidentiel. PoE permet d’alimenter en 15, 30, 60 et 96 watts [60 & 96 watts non ratifiés par IEEE à ce jour), des périphériques tout en transmettant des « Datas » le tout par un simple câble Ethernet communément appelé « RJ45 » que nous connaissons si bien.

Focus sur la technologie IEEE 802.3af PoE & PoE+ : Mieux comprendre la technologie PoE « Power Over Ethernet »

La technologie PoE a pour but de fournir une alimentation continue en 48 V à des périphériques n’ayant pas d’alimentation à proximité immédiate. Ainsi, les « datas » et l’alimentation transitent dans un seul et unique câble. PoE apporte une grande souplesse comparativement au déploiement d’un réseau électrique conventionnel. La gestion s’en trouve également extrêmement simplifié par l’absence massive d’alimentation électrique nécessaire à chaque périphérique. PoE permet d’organiser et de simplifier grandement la mise en place de périphériques supplémentaires de type : sécurité électronique (contrôle d’accès, vidéosurveillance…) ou encore téléphonie, visiophonie, imprimantes, point d’accès wifi, etc.

PoE pour Power Over Ethernet existe sous différentes puissances. La norme IEEE 802.3af définie la puissance PoE à 15,4 W en sortie du PSE – Power Sourcing Equipement soit un switch ou injecteur PoE (actif) fournissant la puissance au périphérique raccordé. La norme IEEE 802.3at PEE ratifiée en 2009 est capable de fournir à un périphérique PoE une puissance de 34,2 W hors décompte de la déperdition énergétique (environ 15 à 20%). Enfin, PoE++, déjà présent sur le marché offre allègrement une puissance de 60 W et prochainement 96 W, pour assurer l’alimentation de produits bien plus exigeants tels que les équipements de vidéosurveillance type dôme PTZ ou pont WIFI conforme à la future norme « 802.11ad ».

Focus sur la technologie IEEE 802.3af PoE & PoE+ : Switch, NVR ou injecteur PoE pour l’alimentation des caméras ?

Il est tout à fait envisageable d’utiliser différentes « sources » PoE pour alimenter tout type de périphérique compatible PoE. Les injecteurs restent la solution la moins onéreuse. Toutefois, on privilégiera les injecteurs actifs, qui à contrario de leurs homologues dit « passifs », sont capable de faire la distinction d’un équipement PoE ou non et ainsi d’appliquer une énergie ou non au périphérique. Bien qu’équipé d’une signalétique, les injecteurs PoE passifs peuvent se montrer risqués pour l’équipement dans le cas ou malencontreusement, un usager raccorderait un périphérique non prévu pour recevoir une tension…

L’usage d’un Switch PoE permet un management et une supervision poussée des équipements raccordés aux réseaux. Divers paramètres tels que le choix des puissances, le monitoring des activités, des consommations et bien plus encore permet d’assurer une gestion fine des équipements PoE raccordés au réseau. Les switchs PoE de type « manageable » sont des alliés précieux lorsque bon nombre de périphériques PoE sont raccordés. Sur des installations plus traditionnelles, l’usage des ports PoE intégré à l’enregistreur numérique (NVR – Network Video Recorder) permet de minimiser la configuration tout en simplifiant l’installation. Ce type de configuration limite « matériellement » le nombre de caméras, mais permet tout de même de réaliser des installations dans les milieux tertiaires & résidentiels.

Focus sur la technologie IEEE 802.3af PoE & PoE+ : La sécurité des PSE PoE. Une des priorités majeures des fabricants

La sécurité en environnement PoE est une des priorités des fabricants. Avec une tension n’excédant pas les 48 V, les produits PoE appartiennent au domaine de la très Basse Tension de Sécurité (T.B.T.S) soit une tension inférieure à 120 V en continu. Les risques pour l’utilisateur en environnement PoE s’en trouvent assez limité et s’avèrent nettement plus présents pour la partie matérielle. Les limites de puissances sont entièrement régies par les « PSE » (commutateur PoE, injecteur actif…) qui maintiennent une puissance stable vers les périphériques PoE. Une puissance qui ne dépasse jamais les valeurs maximum décrétées par les normes 802.3 af/at. En cas de surcharge venant de « X » facteurs sur un des ports d’un commutateur PoE résultant d’une augmentation de la puissance sur le périphérique « PD » Powered Device raccordé (caméra IP, imprimantes…), le commutateur stoppera immédiatement l’alimentation du port en question dans le but de préserver le matériel.

Des produits comme le switch DGS-1100 du fabricant D-Link disposent quant à lui d’une protection de 6KV (6 000 v) sur chaque port, permettant d’assurer une protection efficace contre la foudre, ou tout autre facteur qui généreraient une surtension sur les équipements. Des facteurs plus courants comme les pics d’intensité au redémarrage d’un switch sont également pris en compte dans le but de prévenir toute détérioration sur le périphérique raccordé. D-Link alloue une réserve de 7 W sur chacun des ports qui composent les switchs afin de se prémunir des élévations d’intensité qui nuisent grandement aux périphériques raccordés. Les commutateurs réseau surveillent ainsi constamment la quantité de courant transmise. C’est différentes méthodes de protection permettent d’assurer une protection constante à l’équipement fournisseur d’énergie (PSE), mais également au périphérique distant raccordé (PD). L’intelligence des commutateurs permet également d’appliquer une tension nulle sur tout port PoE non utilisé.

Focus sur la technologie IEEE 802.3af PoE & PoE+ : Détection de signature & classification : Méthode de sécurité infaillible

Qu’ils soient PoE ou non, au premier regard, il sera difficile pour le néophyte de les différencier. Ils arrivent donc assez fréquemment qu’un utilisateur connecte sur un commutateur PoE un équipement non prévu pour recevoir cette tension. Heureusement, tout est fortement bien pensé. La norme IEEE a défini qu’avant de pouvoir activer l’alimentation PoE d’un périphérique branché, l’équipement distributeur de courant devra effectuer des contrôles dits « contrôle de qualification » afin de s’assurer que le périphérique raccordé est compatible PoE.

Ce contrôle de qualification est effectué en faisant circuler une tension relativement basse vers le périphérique afin de détecter une « signature » conforme au périphérique compatible IEEE. Cette interrogation permet au commutateur PoE de pouvoir injecter une tension supérieure en toute sécurité. Ainsi, si une imprimante non PoE est raccordé sur un concentrateur qui lui, l’est, aucune tension ne sera appliqué permettant de préserver « ledit » matériel. Ces méthodes de vérification permettent à un concentrateur PoE de pouvoir recevoir tout type d’équipement offrant ainsi, une extrême souplesse d’utilisation pour l’usager.

La phase de classification permet quant à elle de distribuer la puissance au périphérique de manière rationnelle. Cette méthode détermine le classement du périphérique raccordé au commutateur PoE. Si le périphérique interrogé est de type PoE, il indiquera automatiquement au PSE (concentrateur) la puissance requise pour son bon fonctionnement. Les catégories PoE sont régies par les normes IEEE qui permettent de bien segmenter les puissances en environnement PoE.

La technologie POE revue par les fabricants : Etude de L’ePoE, propriété de Dahua offrant jusqu’à 800 mètres de distance.

Les fabricants chinois de vidéosurveillance ne manquent pas chaque année de nous offrir des nouvelles technologies visant à simplifier drastiquement les installations de vidéosurveillance. Après la présentation du HDCVI permettant de bénéficier de la haute, très haute et même ultra haute définition à travers un câble coaxial, c’est au tour (toujours de notre bon vieux coaxial) de ressortir des cartons en proposant la transmission dite « POC » pour Power Over Coax permettant la transmission des Datas + alimentation à travers un réseau coaxial. Tous les avantages d’une liaison POE permettant une migration aisée d’un système de vidéosurveillance analogique existant. La technologie POE reste une valeur sûre pour le raccordement de nombreux objets allant des imprimantes, portier vidéo ou encore caméras de surveillance. Malheureusement, cette technologie nous limite à 100 mètres de distance ce qui devient vite pénalisant pour de nombreuses applications. Une limite qui peut être revue à la hausse en ajouter des des Switchs ou injecteurs POE en série. Une méthode multipliant le nombre d’équipements pour des résultats parfois sporadiques et augmentant le nombre de périphériques nécessaire.

L’ePoE est une véritable révolution dont on entend malheureusement que peu parler… L’ePoE permet la transmission sur 800 mètres sans la nécessité d’ajouter Switchs ou injecteur POE. Cette Transmission PoE étendue à toute fois quelque limites. D’après les données Dahua, sur une distance de 800 m le débit n’excède pas 10 Mbps contre 100 Mbps à une distance plus raisonnable de 300 mètres. Toute fois c’est valeurs sont indiqué en se basant sur une architecture vieillissante en câblage CAT.5 de type UTP non blindé ou sur du simple câble coaxial. La technologie ePoE de Dahua adopte une modulation de codage 2D-PAM3 tout en apportant une transmission en Full Duplex. EPoE facilite grandement certaines installations et surtout la migration de système analogique existant. L’Extendeur Coaxial Power Over LR1002 Dahua permet ainsi de rendre utile notre bon vieux câble coaxial qui ainsi loti, permet de transiter alimentation & Data à la manière d’un câble réseau. Une petite prouesse qui devrait se généraliser auprès de nombreux fabricant [rédigé en août 2018].

Focus sur la technologie IEEE 802.3af PoE & PoE+ : Les risques d’échauffement du câblage en environnement PoE

La course à la puissance orchestrée par les fabricants en environnement PoE n’est pas sans risque. Le câblage, non prévu à la base pour supporter de forte puissance risque de voir sa durée de vie réduite et ses propriétés « mécaniques » revues à la baisse avec l’avènement des futurs standards allant jusqu’à 96 W… La forte puissance véhiculée sur les paires cuivrées génère une élévation de la température sur le câble se répercutant sur l’ensemble du réseau PoE. La multiplication des câbles transitant des puissances PoE a pour effet, un impact significatif sur l’élévation de la température globale d’une salle ou des cheminements de câble. Il en va de soi que dans un avenir proche ou moins proche, les contraintes de températures seront à prendre en compte lors de l’élaboration d’un réseau. L’élévation des températures sur des réseaux mal ventilés, possédant du matériel obsolète, aura pour effet, un vieillissement prématuré du câblage résultant de nombreux dysfonctionnements tels que des erreurs de transmission liées à l’endommagement des connectiques et/ou du câblage.

Des tests effectués par Panduit (groupe américain spécialiste en infrastructure réseau) ont clairement démontré l’impact négatif en matière d’élévation de la température d’une infrastructure PoE. Panduit en a conclu que le type de câblage en environnement PoE est à prendre très au sérieux. L’utilisation de câble de type Cat.6A prend tout son sens avec l’arrivée imminente de PoE ++. L’étude faite par Panduit à conduit à tester sur des faisceaux de 48 et 100 câbles de type CAT.6 standards (recommandation maximale déterminée par la TSB-184-A) le passage du futur standard PoE 96 w régis par la norme 802.3bt (non ratifié à ce jour 09/06/17). L’étude a clairement démontré une élévation significative de la température de l’ordre de + 35 °C. Une hausse non négligeable qui en période estivale, pourrait vite résulter d’une température globale proche des 70 °C, soit le seuil limite établie par les fabricants de câblage.

Les facteurs d’élévation de la température d’une infrastructure PoE sont : le nombre de câble cohabitant dans le même cheminement ou à proximité très proche, leur agencement, la puissance transitée à travers le câble associé aux nombres de paires sous tension et enfin, le type de câble, sa construction et bien sûr le diamètre des fils.

Focus sur la technologie IEEE 802.3af PoE & PoE+ : Conclusion PoE, PoE+ oui, mais sous quelles conditions ?

Les environnements PoE offrent de nombreux avantages, principalement niveau mobilité et souplesse. Dans le domaine de la vidéosurveillance, les contraintes s’en trouvent extrêmement minimisé. Sur des installations de plusieurs dizaines voire centaine de caméras, ne pas utiliser la technologie PoE est tout bonnement impensable. PoE permet une gestion à distance de l’alimentation et des données. La surveillance s’en voit largement renforcée. Un équipement PoE conforme à la norme 802,3 af/at sera est capable de faire la différence entre un équipement PoE et un équipement non PoE, permettant ainsi de connecter tout type d’équipement sans risque pour l’usager ni le matériel. De protéger les équipements raccordés en palliant au pic d’intensité typique des phases de redémarrage ou en cas de surtensions sur le réseau en les surveillants chaque équipement. D’appliquer une tension nulle lors de la déconnexion d’un équipement PoE afin de pouvoir connecter un équipement non PoE immédiatement. La technologie PoE est une technologie d’avenir. Pourtant, il est peu probable que les futures normes PoE apportent des puissances supérieures à 96 W. Les câbles actuels ne seraient pas en mesure de supporter des puissances supérieures… De plus fortes puissances nécessiteraient le développement de nouveau câble réseau qui deviendrait de toute évidence plus encombrant. La limite de 96 W semble donc théoriquement atteinte. Nous devrions être à l’abri pendant encore 10 à 15 ans !