Dans le cadre de la numérisation des processus industriels, les exigences croissantes en matière d’efficacité énergétique, de cybersécurité et de pilotabilité se heurtent à des technologies existantes telles que les interfaces série, les systèmes de bus propriétaires ou les installations difficiles à faire évoluer. Avec Single Pair Ethernet (SPE), une nouvelle technologie émerge pour répondre à ces défis. Mais qu’est-ce exactement que SPE ? Quels avantages concrets offre-t-il aux fabricants, aux constructeurs de machines et aux exploitants ? Et comment réussir la transition vers cette technologie d’avenir ?
Single Pair Ethernet (SPE) est une nouvelle norme physique Ethernet reconnue à l’échelle mondiale, qui permet à la fois la transmission de données et l’alimentation électrique sur une seule paire torsadée de fils de cuivre. Contrairement à l’Ethernet conventionnel, qui utilise quatre paires de fils, SPE permet de mettre en place une infrastructure plus compacte et plus économe en ressources. La technologie dite « Power over Data Line » (PoDL) permet également d’alimenter les appareils connectés avec une puissance électrique allant jusqu’à 50 watts.
Avec une portée pouvant atteindre 1 000 mètres à 10 Mbit/s (selon IEEE 802.3cg), SPE est particulièrement bien adapté à l’automatisation des bâtiments et des procédés. Des débits de transmission encore plus élevés, pouvant atteindre 1 Gbit/s, sont possibles sur de plus courtes distances. Les connecteurs correspondants sont définis dans IEC 63171 et spécialement conçus pour des applications industrielles compactes et robustes.
Pourquoi SPE est particulièrement pertinent aujourd’hui
Alors que la mise en réseau des composants intelligents s’intensifie et que le besoin d’une communication transparente basée sur IP augmente, les systèmes de bus de terrain traditionnels atteignent leurs limites. Un fossé subsiste souvent entre le monde informatique et le niveau terrain, qu’il faut actuellement combler au moyen d’E/S déportées, de convertisseurs de média, de répéteurs, de passerelles et de chemins de câbles parallèles. C’est précisément là qu’intervient SPE : il élimine cette fragmentation technique et amène la communication Ethernet directement jusqu’au capteur ou à l’actionneur, avec un câblage minimal. Pour la première fois, il devient possible de mettre en œuvre des structures IP normalisées, du cloud jusqu’à l’intérieur de l’appareil.
SPE est déjà indispensable dans certains secteurs industriels. Dans le secteur automobile, par exemple, le protocole de communication fait partie des architectures modernes de réseaux de bord, réduisant le poids, l’encombrement et la complexité, et rendant ainsi la conduite autonome possible.
Dans la robotique, Single Pair Ethernet offre une plus grande liberté de mouvement et des flux de données plus efficaces. Les faibles rayons de courbure et la possibilité de transmettre l’alimentation par le même câble constituent des avantages évidents pour les robots collaboratifs (cobots). Les solutions de bâtiments intelligents bénéficient également de cette technologie : SPE facilite la mise en réseau des commandes d’éclairage, des capteurs de qualité de l’air et des systèmes de contrôle d’accès.
Même dans les zones potentiellement explosives de l’industrie des procédés, SPE est déjà utilisé. Dans ce type d’application, la variante Ethernet-APL (Advanced Physical Layer) permet un fonctionnement sûr dans des conditions environnementales exigeantes. Ces exemples pratiques illustrent le potentiel de la technologie et indiquent les possibilités qu’elle pourrait également ouvrir au secteur RACHP.
Le Dr Christian Ellwein, responsable du groupe de travail Électronique d’ASERCOM, l’Association européenne des fabricants de composants de réfrigération, souligne l’importance stratégique de SPE : « Cette technologie est issue à l’origine du secteur automobile, où elle est déjà largement utilisée. L’enjeu consiste désormais à exploiter son potentiel pour l’automatisation des bâtiments et, au-delà, pour les technologies du froid et de la climatisation. »
ASERCOM et SPESA : coopération en faveur d’une norme commune
ASERCOM et la Single Pair Ethernet System Alliance (SPESA), un réseau mondial réunissant 90 entreprises technologiques de premier plan, ont reconnu que l’introduction de SPE dans les technologies du froid et de la climatisation ne pouvait pas être réalisée uniquement sur le plan technique. Elles ont donc uni leurs forces au sein d’un groupe de travail afin d’élaborer conjointement des normes, des exigences et des recommandations d’action. L’objectif est de créer les conditions nécessaires à une mise en œuvre interopérable et multiconstructeur.
Ellwein ajoute : « Il est important de choisir la bonne technologie afin de se préparer à l’avenir et d’éviter de dupliquer les efforts sur plusieurs systèmes. C’est pourquoi il est essentiel qu’ASERCOM s’implique à un stade précoce, car cela peut permettre d’économiser une grande quantité de travail de développement. »
Il ne s’agit pas uniquement de spécifications techniques. La collaboration en cours porte également sur les exigences de communication, les structures de données, les cycles de mise à jour et les besoins en alimentation électrique. L’évaluation des infrastructures existantes constitue un point essentiel : quels câblages pourront continuer à être utilisés ? Quelles interfaces seront pertinentes à l’avenir ? Et comment mettre en œuvre des projets pilotes de manière judicieuse et pratique ? Les premiers résultats seront présentés lors du SPE Forum à l’automne 2025.
Avantages technologiques dans les systèmes en réseau
L’un des principaux avantages de SPE réside dans l’unification de l’infrastructure de communication. Au lieu d’une multitude de bus de terrain propriétaires, cette technologie permet de développer un réseau IP cohérent jusqu’au niveau le plus bas. Cela simplifie non seulement la planification, mais réduit également les sources d’erreur potentielles.
En outre, de nombreuses normes de sécurité et de communication issues du domaine informatique peuvent être appliquées directement. Le chiffrement basé sur des certificats, les modèles d’accès fondés sur les rôles et les possibilités de mise à jour par le réseau sont déjà bien établis aujourd’hui. Avec SPE, ils peuvent désormais être également mis en œuvre au niveau des appareils. Parallèlement, des connecteurs plus petits et un nombre réduit de fils permettent de concevoir des appareils plus compacts et de simplifier les installations.
Simon Seereiner, Business Development Manager chez Weidmüller et porte-parole de la SPE System Alliance, résume ainsi la situation : « SPE n’est pas simplement une technologie supplémentaire, c’est la clé de l’architecture de communication industrielle de la prochaine décennie. Il simplifie radicalement les réseaux tout en portant les normes de sécurité à un nouveau niveau. »
L’alimentation électrique par PoDL complète le système : de nombreux capteurs et unités de commande peuvent fonctionner sans câbles d’alimentation supplémentaires. Cela réduit le temps d’installation, diminue les coûts et réduit la charge calorifique dans les environnements critiques.
Normalisation et disponibilité
La normalisation internationale de SPE garantit une planification fiable : IEEE 802.3 spécifie les normes de transmission de données, tandis qu’IEC 63171 définit les interfaces de connexion adaptées à l’industrie, aux bâtiments et aux environnements difficiles. Les câbles destinés aux différentes applications sont également normalisés dans IEC 61156-11 à -14. Des produits dotés de différentes interfaces IEC sont d’ores et déjà disponibles sur le marché. SPE bénéficie également du soutien de la SPE System Alliance. Les efforts de collaboration menés au sein de l’alliance garantissent que les appareils, les composants d’infrastructure et les plateformes logicielles sont compatibles et coordonnés entre eux.
Seereiner estime également que SPE peut permettre l’apparition de fonctionnalités entièrement nouvelles : « Lorsque l’alimentation et les données sont transmises par la même paire de fils, de nouvelles possibilités apparaissent, notamment des capteurs intelligents dotés de capacités d’analyse supplémentaires ou des actionneurs directement mis en réseau et configurables. »
Il ajoute : « Dès lors que l’électricité et les données circulent dans le même câble fin, la solution est non seulement moins coûteuse et plus flexible, mais elle devient également plus intelligente : les appareils se reconnaissent, se mettent à jour et peuvent être commandés en temps réel. C’est ainsi qu’un simple fil devient une voie de transmission de données intelligente. »
Les avantages de SPE ne sont pas seulement techniques, mais aussi économiques et écologiques. La réduction de l’utilisation du cuivre et du plastique entraîne une baisse des coûts de matériaux et une amélioration significative du bilan environnemental. Selon la SPE System Alliance, le poids des câbles dans le câblage type d’une machine peut être réduit jusqu’à 60 %. Dans le même temps, PoDL élimine dans de nombreux cas la nécessité d’alimentations électriques distinctes, ce qui permet d’économiser de l’espace et de l’énergie, et de réduire les opérations de maintenance.
En outre, la normalisation réduit la diversité des composants : un nombre inférieur de variantes diminue les besoins de stockage et simplifie la formation. Ainsi, les fabricants, mais aussi les intégrateurs et les exploitants, bénéficient d’une architecture système plus efficace et plus durable.
Conclusion : une infrastructure d’avenir également pertinente pour les exploitants
Single Pair Ethernet est bien plus qu’une nouvelle technologie de câblage : il constitue un levier stratégique pour la numérisation, l’efficacité et la durabilité. Pour les fabricants du secteur du froid et de la climatisation, cette technologie ouvre de nouvelles possibilités en matière de conception, d’intégration et de mise en réseau. Mais les exploitants en bénéficient également : les systèmes deviennent plus transparents, plus faciles à commander et plus simples à entretenir.
Dans le commerce alimentaire, le secteur de la logistique ou chez les exploitants de complexes immobiliers, par exemple, cela signifie de meilleures données pour piloter les systèmes de refroidissement et de climatisation, une intégration plus simple dans les réseaux existants et une réduction des opérations de maintenance.
La coopération en cours entre ASERCOM et
SPESA démontre qu’une approche structurée est possible. Ceux qui commencent
dès aujourd’hui à anticiper pourront agir plus efficacement demain. Après tout,
l’infrastructure utilisée pour la communication constitue la colonne vertébrale silencieuse de toute
numérisation réussie.
