Comment le PoE utilise le câble
Le Power over Ethernet, défini dans la famille IEEE 802.3 (amendements 802.3af, 802.3at et 802.3bt), envoie une alimentation en courant continu d'un commutateur ou d'un injecteur vers un appareil alimenté par les paires torsadées d'un câble réseau. Les types plus anciens utilisent deux des quatre paires pour l'alimentation ; les types de puissance plus élevée définis dans le 802.3bt peuvent utiliser les quatre. Les niveaux de puissance à la source et à l'appareil sont fixés par la norme pour chaque type et chaque classe, et le câble doit acheminer cette puissance sans surchauffer et sans perdre trop de tension en chemin.
Ces deux limites dépendent d'une même propriété du câble : la résistance en courant continu des conducteurs. Chaque mètre de conducteur transforme une partie du courant en chaleur et fait chuter une partie de la tension. Un conducteur de résistance plus faible gaspille moins de puissance, chauffe moins et laisse plus de tension à l'appareil. La résistance du conducteur dépend de deux choses : la section du conducteur et le métal dont il est fait.
Section : 23 AWG face aux conducteurs plus fins
La construction Cat6 U/UTP de référence de notre page des câbles LAN et coaxiaux utilise des conducteurs en cuivre massif 23 AWG d'environ 0.555 à 0.58 mm. Une fiche technique publique de cette construction indique une résistance en courant continu du conducteur inférieure à 9.38 ohm par 100 m. De nombreux câbles Cat5e, et certains câbles bon marché vendus comme Cat6, utilisent des conducteurs 24 AWG, plus fins et donc de résistance plus élevée au mètre. Dans le système AWG, un numéro plus élevé signifie un fil plus petit.
Pour une seule liaison courte, la différence est faible. Elle devient significative lorsque le parcours est long, lorsque l'appareil consomme une forte puissance PoE et lorsque de nombreux câbles PoE sont regroupés. Dans ces conditions, le conducteur plus épais produit moins de chaleur par câble, et l'ensemble du faisceau chauffe moins. C'est l'une des raisons pour lesquelles les projets à forte charge PoE, comme les réseaux de points d'accès Wi-Fi et l'éclairage PoE, spécifient souvent du Cat6 ou du Cat6A en 23 AWG. Les compromis entre catégories sont présentés dans Cat6 ou Cat6A.
| Conducteur | Résistance au mètre | Effet en PoE | Conformité à la catégorie |
|---|---|---|---|
| Cuivre massif, 23 AWG (Cat6 de référence) | Plus faible ; selon fiche technique, inférieure à 9.38 ohm/100 m dans un exemple | Moins d'échauffement et de chute de tension | Oui, lorsque le câble respecte la catégorie |
| Cuivre massif, 24 AWG | Plus élevée qu'en 23 AWG | Plus d'échauffement dans les gros faisceaux et les longs parcours | Oui pour le Cat5e ; Cat6 selon fiche technique et enregistrements d'essai |
| Cuivre multibrin (jarretières) | Plus élevée que le massif de même section | Adapté aux cordons courts uniquement | Pour les cordons, pas les liaisons permanentes |
| Aluminium cuivré (CCA) | Bien plus élevée que le cuivre de même taille | Plus d'échauffement, plus de chute de tension | Non ; un câble de catégorie exige des conducteurs en cuivre massif |
Pourquoi le CCA pose problème en PoE
L'aluminium cuivré est une âme d'aluminium recouverte d'une fine peau de cuivre. L'aluminium conduit moins bien l'électricité que le cuivre ; un conducteur CCA de même taille a donc une résistance nettement plus élevée. Les associations professionnelles soulignent que le risque est maximal en PoE, car le conducteur en aluminium chauffe davantage que le cuivre lorsqu'il transporte à la fois des données et de l'énergie. Les conducteurs CCA sont aussi plus cassants et peuvent rompre aux bornes à enfichage, et l'aluminium peut s'oxyder aux contacts avec le temps.
La règle est simple : un câble de catégorie exige des conducteurs en cuivre massif. Un câble vendu comme Cat5e, Cat6 ou Cat6A, ou marqué d'un classement CM, CMR ou CMP, qui utilise du CCA ne respecte pas la catégorie et doit être considéré comme une contrefaçon. Il peut tout de même réussir un simple contrôle de continuité, c'est pourquoi il arrive sur le marché. Les méthodes de détection sont exposées dans conducteurs CCA ou cuivre :
- Le câble CCA est environ 30% plus léger que le cuivre ; un carton de 305 m bien en dessous du poids attendu est donc un signal d'alerte.
- Gratter ou couper l'extrémité du conducteur fait apparaître de l'aluminium de couleur argentée sous le cuivre.
- L'analyse XRF identifie le métal sans détruire l'échantillon.
- La résistance en courant continu du conducteur sur le rapport d'essai, comparée à la fiche technique, révèle à la fois le CCA et le cuivre sous-dimensionné.
Faisceaux, chaleur et installation
La chaleur d'un câble isolé s'évacue facilement. Dans un gros faisceau, les câbles du centre sont entourés d'autres câbles chauds et chauffent davantage, et une température plus élevée augmente la résistance des conducteurs et la perte d'insertion. Les normes de câblage et les guides d'installation donnent donc des limites et des recommandations sur la taille des faisceaux et sur le PoE dans les espaces confinés ; l'installateur et l'ingénieur du projet les appliquent à la conception réelle. Parmi les mesures pratiques figurent des faisceaux plus petits, des chemins de câbles ouverts plutôt que des conduits très remplis, et un conducteur plus gros lorsque de nombreux appareils de forte puissance partagent un même parcours.
Les jarretières méritent aussi une mention. Elles sont généralement fabriquées avec des conducteurs multibrins pour la souplesse, et le cuivre multibrin a une résistance plus élevée que le cuivre massif de même section. C'est acceptable sur les quelques mètres d'un cordon, mais c'est une raison pour laquelle les liaisons permanentes doivent utiliser des conducteurs massifs, et pour laquelle de longs cordons multibrins ne doivent pas servir à prolonger un parcours PoE. Garder des cordons courts et de la même catégorie que le câble installé maintient tout le canal dans sa conception.
La gaine et le classement feu sont indépendants de la performance PoE mais figurent dans la même spécification : une gaine LSZH ou PVC avec la classe CPR déclarée sur la DoP pour les bâtiments de l'UE, ou un classement CMR ou CMP pour les projets américains afin de satisfaire l'AHJ. Le PoE ne change pas ces exigences. Pour la planification à l'échelle d'un bâtiment, consultez la page d'application construction de bâtiments.
Ce qu'il faut spécifier et vérifier
Pour toute commande de câble destiné au PoE, le bureau inscrit les éléments suivants dans la fiche technique et les vérifie avant expédition :
- Conducteur : cuivre massif, section indiquée (23 AWG pour le Cat6 de référence), sans CCA ni acier cuivré.
- Résistance du conducteur : résistance en courant continu selon la fiche technique, avec l'enregistrement d'essai de l'usine pour le lot.
- Catégorie et enregistrements d'essai : résultats des essais de transmission au regard de la catégorie commandée.
- Contrôles d'échantillon : poids du carton, couleur du conducteur sur une extrémité coupée et diamètre du conducteur sur un échantillon.
- Gaine et classement : classe CPR sur la DoP, ou classement de type américain, selon le marché du projet.
Ces contrôles font partie du processus de contrôle qualité du bureau. Le MOQ du Cat6 est couramment de 50 à 100 cartons de 305 m, confirmé par écrit pour chaque commande avec le délai. Envoyez l'application PoE, les longueurs de parcours et la quantité via le formulaire de devis.