Cours câblage réseau informatique

Objectif

Réussir à transmettre des données

Sur des distances de plus en plus grande

À des vitesses de plus en plus importante

Existence de 3 types de câbles

Câble coaxial

Les paires torsadées

La fibre optique

Où placer les câbles ?

Le câblage

Les principales caractéristiques

Caractéristiques de performance d'un câble (1)

L'impédance

Équivalent à la résistance pour un courant continu

Mesuré par l'émission d'un signal à 1 Mhz

A fréquence élevée : 2 phénomènes à prendre en compte

Effet de peau : le courant électrique a tendance à se concentrer à la périphérie du câble

Le courant a tendance à s'accumuler dans les parties du câble qui sont face à un autre câble

100, 120 et 150 Ohms

Affaiblissement linéique (ou atténuation)

Mesuré en décibel (dB) par kilomètre ou pour 100m

Croît avec la fréquence du signal et la longueur du câble

Plus l'impédance est élevée, plus l'affaiblissement est faible

Affaiblissement paradiaphonique

Aptitude pour un câble à ne pas être perturbée par les signaux transmis par le câble voisin

Caractéristiques de performance d'un câble (2)

Un câble performant ?

Faible affaiblissement linéique

Forte impédance

Fort affaiblissement paradiaphonique

Adaptation d'impédance

Phénomène obtenu quand un équipement fonctionne sur une impédance donnée et que le câble utilisé possède une impédance différente

Une partie du signal va être réfléchie : c'est l'adaptation d'impédance

Provoque un affaiblissement du signal

Se protéger des signaux parasites

Mode balancé, différentiel ou symétrique

Sur deux conducteurs, envoyé des signaux identiques mais en polarité inverse. Génère des champs d'amplitude égale en opposition de phase, qui de se fait s'annule

Le blindage

Consiste à constituer une cage de Faraday autour des câbles qui transporte le signal, généralement par une tresse métallique

Le blindage est relié à la terre pour ne pas faire antenne

L'écran

Terme utilisé quand le blindage est réalisé par un feuillard (mince feuille d'aluminium)

Le filtrage

Filtre les signaux qui sont dans une plage de fréquence déterminée

Les distortions d'un signal !

Le câblage

Le câble coaxial

Le câble coaxial

Peu coûteux, facilement manipulable

Peut être utilisé sur de longues distances

Débit jusque 10Mbit/s

Construction :

Gaine : protection du câble (caoutchouc, PVC ou téflon)

Blindage : partie métallique entourant le câble diminuant le bruit due aux parasites

Isolant : (diélectrique) évite le contact (court-circuit) entre l'âme et le blindage

Âme : brin de cuivre ou brins torsadés transportant les données

10Base5 (Ticknet, Tick Ethernet ou Yellow Cable)

Câble coaxial diam. 12mm

Communément appelé le « yellow cable »

Utilisation

Difficile à manipuler, peu flexible

Câble principal ou « backbone »

Inter-connection des sous-réseaux

Caractérisation

Utilisation d'un transceiver et d'une prise « vampire » pour établir la connexion

Longueur d'un segment : 500 mètres

Longueur totale : 2500 mètres

Impédance : 50 Ω

Terminaison par bouchon de 50 Ω

La prise « vampire »

Seule solution de connection en 10base5

Pointe qui perfore les isolants pour atteindre l'âme

Prise AUI qui permet de relier un transceiver

Une prise « vampire » ne peut pas s'enlever

Le « transceiver »

Permet de faire la connexion entre une prise AUI et du RJ45, du BNC ou de la fibre optique

Transceiver Thicknet est doté d'une prise « vampire »

Le câble du transceiver (drop cable) est branché sur un connecteur AUI (attachment unit interface) appelé également connecteur DIX (Digital Intel

Xerox) ou DB15

Fan-out

Permet de connecter plusieurs équipement AUI sur un seul transceiver

Il peut constituer à lui seul un segment du réseau (tous les paquets de tous les équipements sont répercutés partout dans le segment)

10Base2 (Thinnet ou CheaperNet)

Câble coaxial diam. 6mm très fléxible

Impédance de 50 Ω

Utilisation :

Relie des ordinateurs à des hubs, des répéteurs ou à d'autres ordinateurs

Caractéristiques :

Possibilité d'inter-connecter directement plusieurs ordinateurs

Segment d'environ 185 m

Topologie en bus

Connecteurs BNC en T

30 noeuds max. par segment

Longueur totale de 925 m

Terminaison par un bouchon de 50 Ω

Défauts du 10Base2

La distribution se faisant en chaîne, toute ouverture ou terminaison enlevée met hors service le segment

Liaison semi-duplex

Toute maintenance d'un segment entraîne une ouverture de la chaîne

Connecteur 10Base2

BNC : British Naval Connector

Les Différents types de câbles coaxiaux 50 Ω

RG-58 U

Brin central constitué d'un unique toron de cuivre

RG-58 A/U

Torsadé

RG-58 C/U

Version militaire du RG 58 A/U

RG-59

Transmission à bande large (télévision par câble)

RG-6

Diamètre plus large pour les fréquences plus élevées que

RG-59

RG-62

Réseau Arcnet

Le câblage

Les paires torsadées

Présentation

Généralités

Franchissement de la limite des 10Mbits/s

Plus de bande passante

Possibilité de travailler en Full Duplex

Plus d'interruption par coupure du câble (c.f. Thin

Ethernet)

Gestion plus aisée

Permet d'avoir un câblage multi-usage (universel)

Téléphone

Fax

Données...

Inconvénients

Plus de câbles qu'avec le coaxial

Câblage plus cher et prend plus de place dans les gaines techniques

Les catégories

Les normes EIA/TIA (Electronic Industries Association / Telephony Industries

Association) définissent des catégories de câbles en fonction de leur

Atténuation

Affaiblissement paradiaphonie

Existence de 6 catégories qui normalisent le connecteur, la bande passante du câble et le nombre max. de paires pouvant être utilisées

1 : téléphone traditionnel (voix)

2 : transmission des données 4Mbit/s (RNIS) [4 paires torsadées]

3 : 10 Mbit/s max. [4 paires torsadées et de 3 torsions par pied]

4 : 16 Mbit/s max. [4 paires torsadées en cuivre]

5 : 100 Mbit/s max. [4 paires torsadées en cuivre]

5e : 1 Gbit/s max sur 100m, utilisation des 4 paires torsadées des câbles en classe D

6 : 2.5 Gbit/s sur 100m, 10 Gbit/s sur 25m pouvant aller jusque 100m en changeant le type de codage du protocole utilisé

Existence d'une cat. 7 en cours de normalisation depuis 1997

Prévision d'un nouveau connecteur avec 4 chambres blindés

Les classes

La norme européenne EN 50173 prévoit 4 classes qui ont pour but de normaliser la totalité d'une chaîne de liaison comportant des éléments d'une catégorie donnée : câbles, connecteurs et cordons de brassage

Classe A : voix et donnée à faible débit jusqu'à kHz, long. max. de 3000 m

Classe B : données jusqu'à 1 Mhz, long. max. de 700 m

Classe C : données jusqu'à 16 Mhz, long. max. de 160 m

Classe D : données jusqu'à 100 Mhz, long. max. de 100 m

Exemples d'utilisation

Classe C pour l'Ethernet 10bT à 10Mbit/s, Token ring à 4Mbps et 16Mps

Classe D pour l'Ethernet à 100Mbit/s

Et pour des débits > 100 Mbit/s

Existence de 2 autres classes :

Classe E : bande passante de 250 Mhz

Classe F : bande passante de 600 Mhz

Ces normes définissent aussi, en fonction des fréquences utilisées, la valeur maximale autorisée pour l'atténuation, la paradiaphonie et le rapport signal/bruit

Classe D à 100Mhz: paradia. 24 dB, atténua. 23.2 dB/100m, signal/bruit 4 dB

Les normes

Norme ISO/IEC 11801 (International)

L'ISO/IEC a voté en juillet 94 la norme IS 11801 qui définit une installation complète (composants et liens) et valide les câbles 100 Ohms ou 120 Ohms, ainsi que le 150 Ohms . L'ISO 11801 reprend les catégories de l'EIA/TIA mais avec des valeurs d'impédance, de paradiaphonie et d'atténuation qui sont différentes suivant les types de câbles. L'ISO 11801 définit également des classes d'applications

L'EIA/TIA a défini le standard EIA/ TIA 568 (U.S.), composé de bulletins techniques, définissant les composants à utiliser :

TSB36A : câbles à paires torsadées 100 Ohms UTP et FTP

TSB40A : connectique RJ45, raccordement par contacts CAD

TSB 53 : câbles blindés 150 Ohms et connecteur hermaphrodite.

Classification « commerciale » des câbles

Câbles multibrins ou monobrins

Monobrin

Câble rigide

Chaque fil est constitué d'un seul conducteur en cuivre

Utilisation dans les murs, faux-plafonds...

Multibrin

Câble souple

Chaque fil est constitué de plusieurs brins en cuivre

Plus adapter pour les cordons de brassage

Paire torsadée non blindée UTP

Obéit à la spécification du 10BaseT

Normes UTP : conditionne le nombre de torsions par pied (33 cm) de câble en fonction de l'utilisation prévue

Généralement utilisé jusque 100 Mbit/s

Sensible aux interférences

Paire torsadée blindée STP

STP : Shield Twisted-Pair

Blindage du câble constitué d'une tresse métallique

Permet des débits plus rapide et sur de plus longues distances que la paire torsadée UTP

Paire torsadée blindée FTP

FTP : Foiled Twisted-Pair

Blindage du câble constitué d'un feuillard (mince feuille d'aluminium)

Paire torsadée blindée S-FTP

S-FTP : Shield Foiled Twisted Pair

Evolution vers le Gigabit

Les normes évoluent pour aller vers le 1 et 10 Gigabit/s sur câble

Le câblage

Les câbles optiques

Présentation

Utilisation

Liaison entre répartiteur (backbone), centraux téléphoniques urbains et interurbains

Couplage de segments dans une ville, entre deux villes, entre les continents

Avantages

Légèreté

Immunité au bruit

Isolation galvanique parfaite

Faible atténuation

Tolère des débits de l'ordre de 100Mbps

Largeur de bande de quelques dizaines de mégahertz à plusieurs gigahertz (fibre monomode)

Sécurité (difficile à mettre sur écoute)

Inconvénients

Peu pratique dans des réseaux locaux (installation difficile)

Coût relativement élevé

Relative fragilité

Distributeur central de la fibre optique

Définition

Une fibre optique est composée de 3 éléments principaux

Le coeur dans lequel se propage les ondes optiques

La gaine optique d'indice de réfraction inférieur à celui du coeur, qui confie les ondes optiques dans le coeur

Le revêtement de protection qui assure la protection mécanique de la fibre

Les fibres (appelées brins au sein d'un câble) sont regroupées dans des câbles par multiples de 2, de 8 ou de 12

La qualité d'une fibre ?

Caractérisée par 2 valeurs

Bande passante exprimée en MHz.km

Affaiblissement linéique exprimé en dB/km

Transmission des données s'effectue par modulation numérique de la puissance optique de l'onde émise à une longueur donnée

Les différents types de fibres

La fibre multimode

La fibre à saut d'indice (réfraction à angle droit)

Coeur et gaine optique en verre de différents indices de réfraction

Cette fibre provoque de par l'importante section du coeur, une grande dispersion des signaux la traversant, ce qui génère une déformation du signal reçu.

La fibre à gradient d'indice (onde de forme sinusoïdale) le coeur est constitué de couches de verre successives ayant des indices de réfraction proches. On s'approche ainsi d'une égalisation des temps de propagation, ce qui veut dire que l'on a réduit la dispersion modale.

Bande passante typique 200-1500Mhz par km

La fibre monomode le coeur est si fin que le chemin de propagation des différents modes est pratiquement direct.

La dispersion modale devient quasiment nulle

La bande passante transmise est presque infinie (> 10 Ghz/km)

Cette fibre est utilisée essentiellement pour les sites à distance.

Quelques valeurs

Les fibres multimodes utilisées en informatique sont souvent à gradient d'indice

Coeur de 62.5 microns

Gaine optique de 125 microns de diamètre

Désignation : 62.5/125

France Télécom utilise de la monomode 9,5/125

Caractéristiques moyennes

A une longueur d'onde de 850 nm

Affaiblissement maximal : 3,8 dB/km

Bande passante minimale : 200 MHz.km

A une longueur d'onde de 1300 nm

Affaiblissement maximal : 1,5 dB/km

Bande passante minimale : 500 MHz.km

Le transceiver optique

Converti les impulsions électriques en signaux optiques par

Les LED (Light Emitting Diode) qui fonctionnent dans l'infrarouge (850nm). C'est ce qui est utilisé pour le standard Ethernet FOIRL

Les diodes à infrarouge qui émettent dans l'invisible à 1300 nm

Les lasers, utilisés pour la fibre monomode, dont la longueur d'onde est

1310 nm ou 1550 nm

Reçoit des signaux optiques qui sont convertis en impulsions électriques par un phototransistor ou une photodiode

Les connecteurs

Connecteur ST

Connecteur SC

Connecteur FDDI

Le couplage

Le couplage des FOs est toujours délicat

Méthodes communes

Par couplage mécanique de deux connecteurs mis bout à bout au moyen d'une pièce mécanique de précision; le dessin ci-dessous montre l'union de deux connecteurs ST, mais il existe des coupleurs ST/SC ou ST/MIC

Par collage mécanique (splicing) qui est utilisé lors de réparation ou pour la connexion de câbles pré confectionnés « Pig tail »

La fusion au moyen d'un appareil à arc électrique

Exemple de câblage

Le câblage

Le cheminements des câbles

Les locaux techniques

2 types de locaux

Le local technique d'étage (LTE)

Concentre tous les câbles à destination d'une prise dans un bureau

Permet de desservir un ou plusieurs étages en fonction des distances maximales

Possibilité de mettre plusieurs LTE par étage lors qu'il sont très étendus

Le local Nodal (LN)

Relié à tout ou partie des LTE

Pas obligatoire dans la plupart des cas

Indispensable dans les grandes installations

Limite du LTE

Nombre maximal de câbles concentrés dans un LTE

entre 200 et 300

Au dessus de 300

Problème d'encombrement des câbles et des cordons de brassage

Installation complexe à exploiter

Liaison entre LTE et LN

Les câbles reliant deux LTE ou LN sont appelés câbles de rocade

Généralement en fibre optique

Débits plus important que les câbles de distributions vers les bureaux

Le cheminement des câbles

Proximité des prises électriques est source de parasites

La goulotte : solution économique

Les prises sont soit dans la goulotte, soit dans des boitiers à part

Attention à la position des prises : pas trop bas ni trop haut

Le faux-plafond : solution esthétique et souple

Possibilité de faire descendre les câbles à n'importe quel endroit, via des perches

Le faux-plancher : solution la plus souple et reconfigurable

Possibilité d'intégration des prises dans le mobilier

Le brassage

Se fait dans des armoires de brassage (ou baie 19 pouces)

Chaque câble relié à une prise d'un bureau et relié à une jarretière

Chaque prise de la jarretière doit être identifié avec le même identifiant que la prise qui se trouve à l'autre extrémité du câble

Permet de relier une prise d'un bureau sur un port d'un matériel d'interconnexion

Facilite l'exploitation

Permet de transformer le rôle d'une prise facilement

Un jour une prise réseau et un autre jour, une prise téléphonique