Fibre optique alimentée : le dossier d’information
Combien de fois le déploiement de caméras haute définition, de hotspots Wi-Fi ou de petites cellules pour les réseaux cellulaires a-t-il été un problème majeur pour les entreprises ?
Le besoin de connectivité et de mobilité a conduit au développement de solutions innovantes. Avec l’Internet des objets (IdO) maintenant présent à toutes les étapes de la vie quotidienne, les responsables informatiques et des technologies opérationnelles (TO) ont encore de nombreux défis à relever. Les réseaux cellulaires, de sécurité et Wi-Fi ne sont que quelques exemples des technologies qui doivent être améliorées pour étendre leur couverture et créer des connexions efficaces avec des appareils PoE (Power-over-Ethernet). La simplification de l’installation de ces dispositifs et l’optimisation de leurs performances constituent donc l’un des principaux défis pour les opérateurs réseau.
Un autre problème courant est l’alimentation des appareils PoE à des distances supérieures à 100 mètres définis pour un réseau de câblage structuré. Pour relever ce défi, déployer un système constitué de câbles hybrides contenant des fils de cuivre et des cœurs à fibres optiques qui alimentent les périphériques d’extension PoE en énergie et en données, étendant ainsi la couverture du réseau à l’intérieur ou à l’extérieur jusqu’à une distance de 3 kilomètres, constitue une bonne solution. La fibre optique « alimentée » est ainsi devenue une technologie clé dans le déploiement des réseaux d’entreprise et de campus à travers le monde.
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Les premières connexions réseau ont commencé au 19ème siècle avec le téléphone. Il s’agissait essentiellement d’une connectivité point à point. Pour communiquer à plusieurs endroits, les utilisateurs avaient besoin de plusieurs téléphones. Les centraux téléphoniques permettaient la reconfiguration, ou la distribution, à différents emplacements distants.
Les combinés étaient dotés de batteries sur le site du client, mais elles devenaient rapidement un casse-tête en termes de maintenance. Une solution est apparue dans les années 1930 lorsque l’alimentation à partir du central a éliminé le besoin de batteries.
Dans les années 70, la mise en réseau informatique a fait son apparition dans les entreprises avec la connectivité point à point d’IBM. AT&T a à son tour développé StarLAN-1 pour gérer la connectivité via un câblage structuré (son nom est dérivé du fait qu’une topologie en étoile était utilisée sur un « LAN » (réseau local) et qu’elle offrait des vitesses de seulement 1 Mb/s). Ce système a ensuite évolué pour devenir StarLAN-10, mais c’est 10Base-T qui est devenu la plateforme standard (ainsi nommée parce qu’elle utilisait la transmission de bande « de base » par opposition au haut débit et offrait 10 Mb/s. Le « T » représentait la paire torsadée (alors catégorie 3).
Les applications de voix sur IP (VoIP) de bureau à bureau ont été développées au début des années 90, mais n’offraient pas une bonne QoS (qualité de service, soit dans ce cas la priorité accordée au trafic vocal), et une alimentation locale était nécessaire pour les postes de travail (par rapport à l’alimentation centrale pour POTS ou « plain old telephone service », ou ancien service téléphonique).
La PoE a fait son apparition initialement, dans un format propriétaire, en 1999 lorsque les combinés VoIP ont été alimentés sur le LAN. La norme PoE a d’abord été publiée en 2003, et les combinés, les caméras et les points d’accès ont été parmi les premiers à tirer parti du nouveau développement. Les normes ont ensuite été révisées pour s’adapter à des niveaux de puissance plus élevés et à d’autres appareils capables d’être alimentés par PoE.
La simplification du déploiement de la PoE simplifiée s’est alors faite sentir, car la présence d’un électricien qualifié n’était pas nécessaire et les installations étaient à la recherche d’un déploiement de câble unique et d’une réduction des coûts en évitant l’utilisation de conduits.
Ce bref historique a ouvert la voie à la fibre optique électrique aujourd’hui. Les réseaux d’entreprise modernes (intérieurs et campus) sont souvent composés d’une combinaison de câblages cuivre et fibre optique :
Le cuivre présente des avantages reconnus :
- Convient à la norme actuelle pour le câblage horizontal (support sur 100 mètres)
- Peut gérer des débits de données jusqu’à 10 Gb/s sur toute la distance
- Fournit des niveaux de puissance de 802.3bt (PoE++)
- Les périphériques et commutateurs finaux ont des ports de connectivité cuivre à faible coût
Cependant, la fibre a longtemps dominé l’ossature en raison des faits suivants :
- Une bande passante plus élevée est requise dans l’ossature (10 Gb/s et plus)
- Des distances plus longues sont requises pour les ossatures des grands bâtiments et des campus
La fibre optique transmet les signaux optiques, mais les signaux électriques du câblage cuivre lui donnent une longueur d’avance lorsqu’il s’agit de fournir des données et une alimentation sur le même câblage.
Avec le succès écrasant de l’Ethernet dans le monde de la mise en réseau, la technologie PoE est devenue une technologie privilégiée pour fournir une alimentation à distance aux appareils connectés.
Pour garantir des performances PoE constantes, en 2003, l’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) a défini une norme de 15,4 watts devant être fournis depuis la source d’alimentation. Aujourd’hui, alors que les entreprises exigent davantage de la technologie PoE, un travail a été réalisé pour créer une nouvelle norme (IEEE 802.3bt1) qui fournit jusqu’à 90 watts depuis la source d’alimentation. Cette norme, également appelée « PoE à quatre paires » (ou simplement 4PPoE), permet l’alimentation à distance d’une gamme plus large d’appareils connectés. Elle augmente également les effets du chauffage des câbles lorsque l’énergie est dissipée à partir du câblage groupé.
Selon les prévisions de Grand View Research2, le marché mondial du PoE atteindra 3,77 milliards USD d’ici 2025, la norme 4PPoE permettant aux gestionnaires réseau, aux installateurs et aux intégrateurs de prendre en charge un plus large éventail d’applications et de dispositifs PoE. Parmi les facteurs qui alimentent la demande du marché, on compte la demande croissante d’automatisation et de contrôle des bâtiments intelligents ainsi que la gestion centralisée des appareils et autres dispositifs alimentés.
Alors que la norme IEEE 802.3at, également appelée PoE Plus ou PoE+, spécifie une puissance de 25,5 watts pour les appareils compatibles PoE, 4PPoE est conçu pour fournir au moins 71,3 watts de puissance (en supposant un canal de 100 mètres) vers l’appareil alimenté. Elle permettra des applications plus efficaces et plus puissantes dans les locaux commerciaux et industriels.
Vous avez d’autres questions sur l’alimentation par Ethernet (Power over Ethernet) ? Consultez les ressources suivantes :
- Brochure : FAQ sur l’alimentation par Ethernet (PoE)
- Livre blanc : Mise en place des bases pour un nouveau niveau d’alimentation par Ethernet (Power over Ethernet)
- Brochure : Guide de mise en œuvre de la PoE
1 IEEE 802.3bt-2018 - Norme IEEE pour l’amendement Ethernet 2 : Couche physique et paramètres de gestion pour l’alimentation par Ethernet sur 4 paires
2 La taille du marché de l’alimentation par Ethernet atteindra 3,77 milliards USD en 2025 (grandviewresearch.com)
Un système de câbles alimentés par fibre optique intègre une alimentation c.c. et une connectivité Ethernet à fibres optiques en un seul câble, englobant des brins de fibre optique pour les données et des fils de cuivre dans la même gaine de câble. C’est tout ce dont un client a besoin pour pouvoir installer un équipement PoE (Power-over-Ethernet), à des distances beaucoup plus longues que ce que la norme PoE lui permet, sans avoir à effectuer de calculs ou de travaux de conception. Un système de câbles alimentés par fibre optique étend l’alimentation à un dispositif (point d’accès Wi-Fi, caméra IP ou petite cellule, par exemple) se trouvant à une distance allant jusqu’à trois kilomètres.
Comme mentionné précédemment, les câbles alimentés par fibre optique comprennent des fils en cuivre, mais il ne s’agit pas des mêmes fils que ceux que l’on peut trouver dans les câbles en cuivre à paires torsadées. Pour commencer, ils ne transportent pas de données, mais simplement de l’énergie ; ils peuvent donc être optimisés pour cette tâche. Ils sont généralement plus épais ; tandis qu’un câble en cuivre de catégorie utilise des fils de calibre 23-26 AWG, les câbles alimentés par fibre optique utilisent des fils en cuivre de calibres allant de 20 AWG à 12 AWG (un chiffre AWG inférieur dénote un câble de diamètre plus grand et des capacités d’alimentation plus élevées).
Alors que de plus en plus d’appareils en réseau, tels que les caméras de sécurité IP, les points d’accès Wi-Fi, les systèmes sans fil dans les bâtiments, les systèmes de gestion des bâtiments et l’éclairage LED, commencent à utiliser l’alimentation à distance, la possibilité d’économiser sur les coûts d’infrastructure en les alimentant sur un support/câble commun continue de croître.
On assiste à une évolution massive vers la technologie IP sur le marché. Par exemple, les caméras de surveillance s’éloignent de la vidéosurveillance en circuit fermé pour aller vers l’IP, et on voit une quantité croissante de matériel connecté à Ethernet, tel que les appareils IoT/OT et les points d’accès Wi-Fi, déployés à l’intérieur et à l’extérieur.
La mise en œuvre de solutions hybrides d’alimentation/câbles fibre optique nécessite généralement une ingénierie approfondie et exige l’intervention d’électriciens pour terminer l’alimentation à l’extrémité du câble. Les clients tels que les aéroports, les universités, les entreprises et les bases militaires recherchaient un moyen plus facile et plus rentable de déployer des périphériques PoE à distance tels que des caméras IP, des points d’accès Wi-Fi et des petites cellules télécom.
Ce sont ces besoins qui stimulent la demande de systèmes de câbles alimentés par fibre optique, car ils offrent :
Une plateforme de solution d’alimentation et de données complète pour les périphériques IP
Une alimentation basse tension fournie par une source centralisée/par des batteries de secours
Un bloc d’alimentation capable d’approvisionner jusqu’à 32 appareils simultanément
Une distance PoE étendue jusqu’à trois kilomètres (à 15 watts)
Une installation et configuration à faible coût
Une prise en charge des applications de réseau optique passif (PON)
Une solution idéale pour les environnements de campus, les aéroports, les aires de stationnement, les stades, les stations de base à petites cellules, la fibre optique dans la salle et bien plus encore
Une solution de câbles fibre optique combine une connectivité de données fibre optique à faible latence et de hautes performances avec une connexion d’alimentation par courant continu basse tension en cuivre. Cela permet la connexion de n’importe quel nombre d’appareils à distance motorisés sans avoir besoin de nouveaux conduits. Grâce à la solution de câbles fibre optique, votre réseau bénéficie d’un accès à un écosystème étendu et croissant d’applications, notamment :
- LAN optique
- Téléphones d’urgence
- Caméras de surveillance HD
- Signalétique numérique
- Points d’accès Wi-Fi
- Petites cellules
- Ou pratiquement n’importe quel appareil alimenté par courant continu basse tension
Cette solution est largement utilisée dans les situations où de grandes zones doivent être desservies de manière rentable par un réseau d’alimentation et de données unique, par exemple :
Généralement, les organisations envisagent d’utiliser la fibre optique alimentée si elles doivent :
Connecter un nombre important d’appareils distants des salles de télécommunications
Éviter le coût de la construction de nouvelles salles de télécommunications
Réduire/éliminer les salles de télécommunications, afin de centraliser l’alimentation et les données
Gérer une densité élevée d’appareils dans une zone telle qu’un aéroport, un environnement d’accueil, un parc d’attractions ou un campus universitaire.
Le système de câbles alimentés par fibre optique présente des avantages économiques et opérationnels pratiques et immédiats, car il réduit le nombre d’appareils PoE installés, dont l’emplacement dépend des performances, et non de la disponibilité d’une ligne électrique. D’autre part, la sécurité et la disponibilité des équipements connectés sont considérablement accrues grâce à la gestion des alimentations 48 volts c.c. centralisées, qui peuvent être connectées à des dispositifs de secours de capacité supérieure qui maintiendront le fonctionnement du circuit pendant un certain temps en cas de panne d’alimentation.
Performances pratiques
Les solutions alimentées par fibre optique combinent des fibres monomodes ou multimodes avec des conducteurs électriques dans un seul câble hybride. Ces solutions assurent en toute fiabilité la transmission aller-retour des signaux fibre optique vers les appareils à distance, en parallèle avec le courant continu basse tension nécessaire à leur alimentation.
Des déploiements aisés
Des conducteurs cuivre flexibles sont associés à la fibre optique pliable haute performance pour que le câble reste souple et facile à tirer. Malgré la combinaison de deux câbles en un seul, le système alimenté doit pouvoir facilement s’adapter à un conduit standard, lorsqu’un conduit est nécessaire.
Installations simples, à faible coût
Utilisées dans le cadre d’un circuit basse tension SELV/NEC de classe 2, les solutions fibre optique alimentées simplifient la conception électrique. Les installations permettront de réduire les coûts en éliminant le besoin de circuits de distribution électrique séparés. Elles réduisent également les coûts des matériaux pour les câbles fibre optique et les câbles électriques séparés, et réduisent les coûts des conduits, car la solution peut être installée partout où des câbles de catégorie sont installés.
L’introduction généralisée des petites cellules télécom ayant été retardée par les capacités limitées de gestion de la fréquence de ces appareils, les marchés de l’entreprise/l’université/l’aéroport ont été les premiers acheteurs du système de câbles alimentés par fibre optique de CommScope. Ces organisations avaient besoin de déployer des milliers de caméras IP et de points d’accès Wi-Fi sur des sites distants, mais ne souhaitaient pas concevoir chaque connexion séparément. Dans tous les cas, ces solutions conçues sur mesure posaient des problèmes de fiabilité.
Chez CommScope, alors que nous voyons ces nouveaux appareils entrer sur le marché, nous travaillons sur de nouvelles versions du système de câbles alimentés par fibre optique qui fournissent plus de puissance et/ou une connectivité plus rapide sur de plus longues distances pour répondre aux applications futures. Le câble hybride fournit une liaison et une alimentation à tous ces appareils distants, et l’alimentation de secours peut être centralisée. Cela donne aux entreprises la possibilité d’installer tous ces appareils dans des circonstances où cela aurait été impossible ou d’un coût prohibitif auparavant.
Nous voyons cette innovation évoluer au fil du temps pour prendre en charge des distances plus longues, une bande passante plus élevée et des niveaux de puissance plus élevés. CommScope prévoit de faire évoluer continuellement ce portefeuille de solutions pour prendre en charge de nouveaux appareils et applications. Nous prévoyons également des versions multiports du système de câbles alimentés par fibre optique, qui ne prend actuellement en charge qu’une seule connexion par câble. CommScope prévoit également de prendre en charge les nouveaux points d’accès 2802.11ac Wave qui nécessitent une connectivité allant jusqu’à 6,9 Gbit/s, ainsi que des appareils de 60 watts comme des caméras pan-tilt à distance avec chauffages intégrés.
Différents fournisseurs proposent leurs propres solutions pour la fibre optique alimentée, qui doivent être construites de manière à respecter les normes approuvées de l’industrie et à utiliser les mêmes éléments de base, par exemple : alimentations électriques, câblage, extensions PoE et boîtiers de montage en surface. Les descriptions et images suivantes sont des solutions propres à CommScope, mais elles servent d’illustrations utiles de la technologie utilisée sur le marché.
Alimentations électriques c.c.
- 1 hauteur de rack, 19 po ou 26 po de rack standard
- Jusqu’à quatre (4) modules de distribution par châssis, chacun avec huit (8) canaux de sortie cc
- Chaque sortie est capable de fournir un châssis redresseur Slimline Power System de 100 watts cc
- 1 hauteur de rack, 19 po ou 26 po de rack standard
- Jusqu’à trois (3) modules de redresseur par châssis, chacun offrant une puissance jusqu’à 1 600 watts c.c.
Câblage hybride fibre optique/cuivre
Le cuivre et la fibre optique hybride en un seul câble simplifient l’installation, ce qui permet d’économiser des matériaux, des coûts de main-d’œuvre, de l’espace et du temps.
- Options de taille de conducteur 12 AWG, 16 AWG et 20 AWG
- D’une à 12 fibres optiques, monomode G657 A2 ou multimode OM3 et OM4
- En polyéthylène (PE) pour l’extérieur, intérieur/extérieur faible fumée zéro halogène (LSZH/riser) et options de plénum
- Aucun outil spécial d’accès aux câbles n’est nécessaire pour le câble de style plat, qui utilise le matériel d’installation de câble plat standard
Rallonges PoE
- Composants électroniques de conversion c.c./c.c.
- Simplifie les calculs d’ingénierie électrique en convertissant la tension reçue au niveau de tension CC correct pour la sortie PoE (48 VCC)
- Conforme aux normes SELV et NEC classe 2
- Fermeture IP68 : les coffrets sont conçus pour une utilisation en extérieur, avec protection contre l’humidité et les intempéries
- Abrite l’électronique, la terminaison électrique, la gestion des fibres optiques et la terminaison des câbles
- Installation discrète
- La variante 60 watts à 2 ports permet de connecter deux dispositifs PoE ou PoE+ via un câble hybride
- La variation à port unique de 60 watts prend en charge des niveaux de puissance 802.3bt de classe 6 ; elle peut être équipée d’émetteurs-récepteurs SPF+ et fournir un Ethernet 5 Gb/s sur le port cuivre.
Boîtes de montage en surface
- Prennent en charge l’étiquetage et l’administration de câblage structuré
- Protègent vos câbles fibre optique et vos connexions
- Fournissent un point d’extrémité propre pour mettre fin aux nouveaux câbles fibre optique de plénum intérieur
- Prennent en charge des points d’accès Wi-Fi multigigabit
- Prennent en charge les câbles fibre optique neufs et existants
Le système de câbles alimentés par fibre optique de CommScope intègre deux innovations. L’une est un nouveau câble hybride qui combine l’alimentation (cuivre) et la connectivité des données (fibre) dans un même boîtier de câble. L’autre est l’utilisation d’un petit dispositif avec ce câble, appelé la rallonge PoE.
Les câbles d’alimentation/fibre hybrides sont sur le marché depuis quelques années, mais ils sont volumineux, coûteux à raccorder et leur déploiement nécessite l’intervention d’experts. Le système de câbles alimentés par fibre optique de CommScope utilise un câble similaire à un câble de dérivation FTTH, et est accessible en 30 secondes par des techniciens réseau standard sans outils spéciaux.
La rallonge PoE apporte une solution à d’autres problèmes de déploiement. Les ingénieurs de CommScope ont intégré une nouveauté au monde du circuit : une conversion électrique c.c.-c.c. économique et très efficace pour éliminer automatiquement les chutes de tension dans le système. Le système de câbles alimentés par fibre optique gère automatiquement la chute de tension électrique, éliminant le besoin de calculs portant sur l’électricité. Cette innovation système rend le câble moins coûteux et plus rapide à déployer, et l’innovation en matière de composants électroniques élimine les problèmes de conception pour le client.
Le système de câbles alimentés par fibre optique de CommScope élimine le besoin d’une ingénierie personnalisée complexe pour chaque appareil connecté, ainsi que le besoin de faire appel à des électriciens coûteux pour raccorder les câbles aux appareils. Il fonctionne dans les limites de SELV et NEC classe 2, réduisant considérablement le coût du déploiement de caméras distantes, de points d’accès, de petites cellules et d’autres périphériques. Il peut être très coûteux de faire appel à des électriciens pour installer des prises de courant alternatif et des convertisseurs c.a./c.c. dans des centaines d’endroits difficiles d’accès où des dispositifs distants sont nécessaires, tandis que le système de câbles alimentés par fibre optique fournit automatiquement l’alimentation c.c. nécessaire, de sorte qu’aucun convertisseur n’est requis. Le système de câbles alimentés par fibre optique intègre également la conversion de supports fibre/cuivre, ce qui accélère le travail de conception et rend la solution globale plus fiable.
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Présentation de la technologie PoE qui explique l’état des efforts de normalisation et des directives et recommandations clés pour assurer que votre infrastructure de câblage est capable de prendre en charge le PoE.
La fibre optique alimentée permet l’éducation de votre famille
Nous examinons le réseau hybride omniprésent d’un campus connecté moderne qui connecte les étudiants et le personnel à l’intérieur et à l’extérieur des ressources, applications et systèmes pour la vie quotidienne, le travail et l’apprentissage.