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Comment exploiter
l’alimentation par
Ethernet (PoE) pour
réduire les coûts de
consommation
énergétique des réseaux
Livre blanc
Septembre 2011
Comment exploiter l’alimentation par Ethernet (PoE) pour réduire les coûts de consommation énergétique des réseaux
Introduction
La technologie PoE (Power over Ethernet ou alimentation par Ethernet) est un outil de plus en plus utilisé
pour simplifier le déploiement des réseaux tout en améliorant l’efficacité énergétique globale. Ses
dernières avancées apportent de nouvelles opportunités de réduction de la consommation et des coûts
associés.
Le PoE consiste à transporter simultanément les données et l’alimentation sur un seul câble Ethernet.
Cette technologie délivre jusqu’à 60 W d’alimentation ininterrompue et sécurisée aux périphériques
alimentés (dits « Powered Devices »), via l’infrastructure de réseau local existante, sous une tension de
50 à 57 V, conformément au récent standard IEEE802.3at-2009 (voir figure 1). Les spécifications
IEEE802.3at-2009 sont rétrocompatibles avec le précédent standard IEEE802.3af-2003 et les
remplacent, tout en autorisant une plus haute puissance (fourniture par l’équipement source de 30 W sur
deux paires de fils d’un câble Ethernet, garantissant 25,5 W aux périphériques alimentés).
Figure. 1: Infrastructure d’alimentation d’un réseau à technologie PoE
Le PoE permet aux administrateurs de réseaux de déployer dans n’importe quel endroit des téléphones
VoIP, des points d’accès sans fil, des caméras de surveillance, des systèmes de contrôle d’accès et
d’autres périphériques alimentés, sans avoir à installer de prises de courant alternatif ou envoyer des
électriciens tirer des câbles, sans modifier le plan des bâtiments ni avoir besoin de certificat de sécurité.
En éliminant le besoin d'un réseau et de prises électriques distincts, la technologie PoE peut faire
économiser jusqu’à 50% par rapport aux coûts d’infrastructure d’alimentation traditionnelle de réseau.
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PoE Systems
Comment exploiter l’alimentation par Ethernet (PoE) pour réduire les coûts de consommation énergétique des réseaux
Bien choisir l’équipement source d’énergie (PSE) : l’intérêt
du « midspan »
Il existe deux sortes d’équipements sources d’énergie (PSE pour Power Source Equipment)
implémentant le PoE : le commutateur à fonction PoE, dont les ports peuvent alimenter des
périphériques, et le « midspan », un équipement intermédiaire qui s’installe en aval d'un commutateur
existant et en amont des périphériques, pour injecter l'alimentation dans les câbles Ethernet. L’approche
du midspan est la plus facile pour déployer rapidement une alimentation PoE de forte puissance (figure
2).
Figure 2 : Déploiement de PoE avec des injecteurs ou « midspans »
Contrairement aux commutateurs PoE, les midspans permettent d’ajouter des ports PoE de manière
incrémentale, au lieu d'avoir à les configurer tous lors de l’installation initiale. De plus, ils améliorent le
temps moyen entre pannes (MTBF ou mean time between failure) par rapport aux commutateurs PoE,
qui concentrent dans un seul châssis les fonctions d’alimentation PoE à forte dissipation de puissance et
celles de commutation de données sensibles.
Les midspans représentent une solution plus économique et plus évolutive que les commutateurs PoE, et
permettent aux administrateurs de modifier plus facilement l’infrastructure d’alimentation,
indépendamment de l’infrastructure réseau. Souvent, il est impossible aux administrateurs de réseau de
justifier la dépense d’un nouveau commutateur PoE, parce que le commutateur existant n’a que quelques
années, et / ou parce qu’ils n’ont besoin que de quelques ports à alimentation PoE. Avec les midspans,
les administrateurs peuvent changer de commutateur quand il le faut sans avoir à modifier simultanément
leur infrastructure d’alimentation. Finalement, les midspans donnent la possibilité de gérer à distance les
périphériques alimentés en centralisant la gestion d’alimentation et l’alimentation de secours, ce qui
améliore l’efficacité énergétique et la fiabilité de l’infrastructure existante, réduit les coûts opérationnels et
PoE Systems
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Comment exploiter l’alimentation par Ethernet (PoE) pour réduire les coûts de consommation énergétique des réseaux
augmente la sécurité ; en effet, les midspans sont aussi capables de détecter et déconnecter
automatiquement les périphériques non compatibles PoE en cas de surcharge, de court circuit ou de
charge insuffisante.
De nouvelles opportunités d’économies d’énergie
Il existe trois techniques fondamentales pour utiliser les midspans de manière à obtenir le maximum
d’efficacité énergétique du réseau. La première est de tirer parti de la capacité des midspans à injecter de
la puissance dans les quatre paires de fils des câbles de réseau, au lieu de se limiter à deux paires. Les
midspans actuels comportent deux interfaces, chacune injectant 25,5 W dans le même boîtier (la
première sur les deux paires utilisant les fils 1, 2, 3 et 6, la seconde sur les deux paires utilisant les fils 4,
5, 7 et 8). En connectant les deux interfaces, il est possible de doubler la puissance standard délivrée
pour atteindre 51 W au niveau du périphérique, en restant entièrement conforme à la norme 802.3at2009 (figure 3).
Figure 3 : Alimentation sur quatre paires
Il est aussi possible d'utiliser les quatre paires pour alimenter deux périphériques moins gourmands, afin
de diminuer la dissipation de puissance : au lieu de délivrer 51 W sur un câble CAT5, un midspan
configuré pour quatre paires peut délivrer 30 W à deux périphériques utilisant chacun deux paires ; ce qui
réduit de moitié la dissipation et consomme presque 15% moins que les solutions conventionnelles à
deux paires, soit plus de 2,5 W d’économie par port. Avec un midspan à 12 ports, cette approche permet
de réduire la dissipation de puissance d’environ 30 W, portant les économies annuelles à 263 kWh (30 W
x 24 h x 365 j). A 0,10 $ / kWh, l’économie annuelle est de 26 $ par 12 points d’accès sans fil (PA).
La tactique suivante pour améliorer l’efficacité énergétique est de mettre en œuvre les capacités des
midspans à surveiller et configurer à distance les périphériques alimentés. Les administrateurs de réseau
peuvent surveiller la consommation par port et la consommation totale, et configurer les périphériques
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PoE Systems
Comment exploiter l’alimentation par Ethernet (PoE) pour réduire les coûts de consommation énergétique des réseaux
avec des arrêts / allumages instantanés ou planifiés, aussi bien que des arrêts / allumages du port d’état
de l’alimentation ininterruptible. Un groupe de 12 PA peut ramener son fonctionnement de 24 h / 24 à,
disons, 10 heures les jours de semaine (de 8 à 18 h du lundi au vendredi), faisant passer la
consommation de 2 933 KWh (12 PA x 27,9 W x 24 h x 365 j) à 837 KWh (12 PA x 27,9 W x 10 h x 250
j), économisant 2 096 KWh par an à 0,10 $ / KWh, soit 210 $ par an.
Le troisième moyen d’améliorer l’efficacité énergétique est de minimiser la consommation de veille.
Beaucoup de midspans et commutateurs PoE utilisent des alimentations à découpage dont le rendement
à pleine charge est de 90 %, ce qui revient à consommer 220 W en courant alternatif pour obtenir 200 W
d’alimentation PoE, ou encore 440 W pour 400 W d’alimentation PoE. Le problème est que les
alimentations à découpage subissent d’importantes pertes de commutation lorsqu’elles sont en veille, ce
qui va de 20 à 40 W sans charge pour les unités de 200 W, et de 40 à 80 W sans charge pour les unités
de 400 W. La solution est d’utiliser une architecture d’alimentation distribuée, où l’équipement source
d’énergie comprend une alimentation interne ou par défaut qui est plus faible et renforcée par une
alimentation externe au besoin, selon les spécifications de l’utilisateur. Dans cette approche, les
midspans sont déployés avec des alimentations répondant aux besoins réels, et ne sont configurés pour
la pleine puissance par port que lorsque c’est nécessaire et là où c’est nécessaire, via une alimentation
externe. Cette solution très efficace permet d’utiliser une petite alimentation interne (450 W) pour tous les
besoins en temps réel, en y ajoutant une alimentation externe de 450 W à 1 kW quand il le faut.
L’économie obtenue est de 394 kWh par an (45 W x 24 h x 365 j) ce qui donne, à 0,10 $ / kWh, une
économie de 39 $ par an pour 12 PA.
En totalisant les économies rendues possibles par chacune de ces approches, il est clair que les
entreprises peuvent réduire significativement leurs coûts en exploitant les midspan PoE haut rendement
les plus récents. Les économies potentielles incluent :
• Par alimentation sur quatre paires : 2 W par port ou 53 $/an ;
• Par gestion d'énergie : 210 $/an grâce à l'arrêt des ports tant qu'ils sont inutilisés ;
• Par l'emploi d'alimentations internes moins puissantes (renforcées par des alimentations externes
lorsque nécessaire) : 39 $/an sur la consommation de veille.
La technologie PoE facilite grandement le déploiement des réseaux et leur extension. De plus, en
choisissant les midspans PoE à haut rendement les plus récents, les entreprises augmentent la
disponibilité du réseau et son efficacité énergétique, tout en réduisant les dépenses en capital et
opérationnelles. Ces midspans implémentent l'alimentation sur quatre paires et possèdent des fonctions
de gestion d'énergie, et ils minimisent leur consommation de veille en utilisant des alimentations internes
de plus faible puissance.
Pour en savoir plus, veuillez nous contacter à l’adresse [email protected] ou appeler le numéro
+97-9-7755123.
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Microsemi Corporation (Nasdaq: MSCC) offre un portefeuille complet de solutions
semiconducteurs pour les marchés aérospatial, militaire et de la sécurité, de l’entreprise et
des communications, de l’i n d u s t r i e et des énergies alternatives. Ses produits incluent des
circuits analogiques et RF performants et fiables, des puces à signal mixte et RF, des SoC,
des FPGA et des sous-systèmes. Son siège est à Aliso Viejo, Californie. Pour en savoir plus :
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