Quels sont les différents types de câbles réseau ?

La sélection des câbles est une partie cruciale de la conception du réseau. Le débit de données requis, le coût et la distance dictent tous la gamme de choix pour chaque connexion. Certaines connexions nécessitent une option de câble évidente. Mais d’autres peuvent choisir parmi une gamme de sélections possibles.

Les services réseau, tels que le partage de fichiers, l’accès à Internet, l’impression et le courrier électronique, sont tous fournis aux utilisateurs finaux via l’infrastructure réseau. Cette infrastructure comprend généralement des commutateurs, des routeurs et – sous-tendant tout cela – le câblage réseau, l’un des composants les plus anciens et les plus essentiels de l’architecture réseau.

Un historique rapide des câbles réseau

La communication numérique n’est pas vraiment une idée nouvelle. En 1844, Samuel Morse a envoyé un message à 37 miles miles de Washington, DC, à Baltimore using en utilisant son invention, le télégraphe. Cela peut sembler loin des réseaux informatiques actuels, mais les principes sont les mêmes.

Le code Morse est un type de système binaire qui utilise des points et des tirets dans différentes séquences pour représenter des lettres et des chiffres. Les réseaux de données modernes utilisent des uns et des zéros pour obtenir le même résultat.

La grande différence entre maintenant et alors est la vitesse à laquelle les données sont transmises. Les opérateurs télégraphiques du milieu du XIXe siècle pouvaient transmettre peut-être quatre ou cinq points et tirets par seconde. Les ordinateurs peuvent désormais communiquer à des vitesses allant jusqu’à 100 Gbit/s or ou, autrement dit, 100 000 000 000 de zéros séparés toutes les secondes.

Bien que le télégraphe et le téléimprimeur aient été les précurseurs des communications de données, les ordinateurs ont progressé avec des vitesses sans cesse croissantes. Cette avancée a conduit au développement d’équipements de réseau plus rapides. Dans le processus, des câbles et du matériel de connexion de spécifications supérieures ont été nécessaires.

Passons en revue les principaux types de câblage réseau et les différentes options disponibles avec ces câbles.

Câble coaxial

Le câble coaxial, ou coaxial, est une option pour le câblage réseau. Un noyau conducteur interne est entouré d’une couche de blindage conductrice. Cette couche de blindage est alors entourée d’une couche de protection extérieure.

Le noyau qui porte les signaux est en cuivre massif, en câble d’acier blindé en cuivre ou en cuivre tressé. Les boucliers conducteurs et conducteurs fonctionnent en mode différentiel pour empêcher à la fois l’émission d’interférences électromagnétiques et l’intrusion d’interférences externes.

Coax a une longue histoire. Au milieu du 19ème siècle, il était utilisé pour le câblage sous-marin. Aujourd’hui, il est utilisé dans un large éventail d’applications, y compris le haut débit résidentiel, les lignes téléphoniques et les connexions aux diffuseurs de radio et de télévision.

Dans les centres de données, le coaxial est souvent utilisé pour les connexions fibre channel entre les serveurs et les lecteurs de disque. Sa résistance au bruit électrique le rend précieux dans les environnements bruyants, tels que les installations industrielles.

Développement d’Ethernet

La première norme Ethernet utilisait un câblage coaxial. Ethernet a été développé au milieu des années 1970 par Robert Metcalfe et David Boggs au Centre de recherche de Palo Alto de Xerox en Californie. En 1979, Digital Equipment Corp. et Intel se sont associés à Xerox pour standardiser le système Ethernet. La première spécification des trois sociétés, appelée Ethernet Blue Book, a été publiée en 1980. Il était également connu sous le nom de norme DIX, d’après les initiales des entreprises.

Cette norme prévoyait des vitesses allant jusqu’à 10 Mbps — 10 Mbps équivaut à 10 millions de uns et de zéros par seconde. La norme Ethernet reposait sur un grand câble de base coaxial traversant tout le bâtiment, avec des câbles coaxiaux plus petits branchés à des intervalles de 2,5 mètres (m) pour se connecter aux postes de travail. Le plus grand coaxial, qui était généralement jaune, est devenu connu sous le nom d’Ethernet épais, ou 10Base-5.

Voici une ventilation du terme 10Base-5:

• 10 se réfère à la vitesse 1 10 Mbps.
• Base fait référence au système de bande de base. La bande de base utilise toute sa bande passante pour chaque transmission. En revanche, le haut débit divise la bande passante en canaux distincts à utiliser simultanément.
• 5 désigne la longueur maximale du câble du système – dans ce cas, 500 m.

En 1983, l’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) a publié la norme Ethernet officielle. Il s’appelait IEEE 802.3, après le nom du groupe de travail responsable de son développement.

La version 2, IEEE 802.3a, a été publiée en 1985. Cette deuxième version est communément appelée Thin Ethernet, ou 10Base-2. Dans cette version, la longueur maximale est de 185 m, même si le 2 suggère qu’il devrait être de 200 m. Depuis 1985, diverses normes Ethernet ont été introduites.

Câble Twinax

Le câble Twinax est similaire au câble coaxial, mais au lieu d’un seul noyau, le noyau twinax se compose de deux fils. Twinax offre un Ethernet à haut débit de données à un coût inférieur à celui de la fibre optique.

Le twinax passif prend en charge les connexions à courte distance. Le twinax actif comprend des composants qui augmentent la force du signal, ce qui permet des connexions à plus longue distance.

Câbles Triax et quadrax

Les câbles Triax et quadrax sont également similaires aux câbles coaxiaux. Ils sont le plus souvent utilisés pour les connexions TV mais peuvent également transporter Gigabit Ethernet.

Le noyau triax est similaire au coaxial, mais il comporte une couche d’isolation et une couche de blindage supplémentaires. Un noyau quadrax a quatre fils individuels. triax et quadrax ont tous deux des couches d’isolation et de blindage supplémentaires, ce qui permet la transmission de signaux supplémentaires ou de puissance porteuse.

Paire torsadée

Inventé à l’origine par Alexander Graham Bell pour transporter des signaux téléphoniques, le câblage à paires torsadées est le choix le plus courant pour le câblage réseau.

La paire torsadée utilise des fils de cuivre qui sont, comme leur nom l’indique, torsadés ensemble par paires. L’effet de torsion de chaque paire dans les câbles garantit que toute interférence présentée ou captée sur un câble est annulée par le partenaire du câble qui se tord autour du câble initial. La torsion des deux fils réduit également le rayonnement électromagnétique émis par le circuit.Le câblage à paire torsadée

existe en deux types:

1. paire torsadée blindée (STP)
2. paire torsadée non blindée (UTP)

Paire torsadée blindée

En STP, les fils de cuivre sont d’abord recouverts d’une isolation en plastique. Un bouclier métallique, constitué d’une feuille métallique ou d’une tresse, entoure le faisceau de paires isolées. Lorsque le rayonnement électromagnétique est un problème grave, chaque paire de fils peut être blindée individuellement en plus du blindage extérieur. Ceci est connu sous le nom de paire torsadée en feuille (FTP).

10 Mbps et 100 Mbps utilisent deux paires de câbles pour transmettre Ethernet. Le débit Gigabit nécessite l’utilisation des quatre paires.

Paire torsadée non blindée

Le câble UTP est le type de câble réseau le plus populaire. Il est facile à utiliser, à installer, à développer et à dépanner. Les câbles UTP contiennent généralement quatre paires de fils de cuivre, chaque paire contenant deux fils torsadés ensemble. Ces paires sont recouvertes d’une isolation en plastique. Ils n’ont pas de blindage et ont juste une veste extérieure.

La plupart des catégories de câbles à paires torsadées sont disponibles en UTP. Mais certaines catégories plus récentes sont également disponibles en combinaisons blindées, blindées et non blindées.

Catégories de câbles à paires torsadées

L’American National Standards Institute et la Commission électrotechnique internationale, qui fait partie de l’Organisation internationale de normalisation, ont établi une série de normes, ou catégories, pour les paires torsadées. Les catégories 1, ou Cat1, et Cat2 n’étaient pas officiellement normalisées, mais des normes de facto développées au fil du temps. Huit catégories de câbles sont actuellement disponibles.

Ces catégories spécifient le type de fil de cuivre et de prises. Le nombre – 1, 3, 5 et ainsi de suite – fait référence à la révision de la spécification et au nombre de torsions à l’intérieur du fil – c’est-à-dire à la qualité de la connexion dans une prise jack.

Cat1

Cat1 est généralement utilisé pour les communications téléphoniques et vocales. Ce type de fil n’est pas capable de supporter le trafic réseau informatique et n’est pas tordu.

Les entreprises de télécommunications peuvent utiliser Cat1 pour fournir des services intégrés de réseau numérique et de réseau téléphonique public commuté. Dans de tels cas, le câblage entre le site du client et le réseau de l’opérateur télécom est effectué à l’aide d’un câble de type Cat1. Cat1 est également maintenant utilisé pour certains réseaux IoT à faible débit de données.

Cat2

Les câbles Cat2 sont des spécifications de fil réseau, utilisant quatre paires de fils de cuivre torsadés. Ces types de fils peuvent prendre en charge le réseau informatique et le trafic téléphonique. Cat2 est principalement utilisé pour les réseaux à jetons et prend en charge des vitesses allant jusqu’à 4 Mbps. Pour des vitesses réseau plus élevées — 100 Mbps ou plus Cat Cat5e ou plus doit être utilisé.

Cat3

Les câbles Cat3 sont quatre paires de fils de cuivre torsadés. Cat3 a été utilisé pour prendre en charge l’Ethernet initial de 10 Mbps, généralement pour les réseaux à anneau à jetons. Bien que les vitesses de 10 Mbps soient presque éteintes, certains déploiements utilisent toujours Cat3.

Cat4

Les câbles Cat4 sont quatre paires de fils de cuivre torsadés. Comme pour les câbles Cat3, Cat4 est utilisé pour les réseaux à jetons. Alors que Cat3 prend en charge un maximum de 10 Mbps, Cat4 a poussé la limite jusqu’à 16 Mbps. Les deux catégories ont une limite de longueur de 100 m. Cat4 n’est pas largement utilisé.

Cat5 et Cat5e

Les câbles Cat5 sont quatre paires de fils de cuivre torsadés. Cat5 a plus de torsions par pouce que Cat3, ce qui lui permet de fonctionner à des vitesses et des longueurs plus élevées.

Le fil Cat5 le plus populaire a été largement remplacé par la spécification Cat5e. Cat5e fournit une spécification de diaphonie améliorée, ce qui lui permet de prendre en charge des vitesses allant jusqu’à 1 Gbit/s.

UTP-Cat5e est l’un des câbles UTP les plus populaires. Il a remplacé les anciens câbles coaxiaux incapables de répondre au besoin croissant de réseaux plus rapides et plus fiables. Cat5e est le type de spécification de câblage réseau le plus utilisé dans le monde entier et est rentable. Contrairement aux câbles de catégorie qui suivent, il est tolérant lorsque les directives de terminaison et de déploiement des câbles ne sont pas respectées.

Cat5 et Cat5e sont plus largement utilisés pour les Ethernet 10 Mbps et 100 Mbps.

Cat6 et Cat6a

Le fil Cat6 a été conçu à l’origine pour prendre en charge Gigabit Ethernet, bien que d’autres normes permettent la transmission gigabit sur un fil Cat5e. Cat6 est similaire au fil Cat5e, mais il contient un séparateur physique entre les quatre paires pour réduire davantage les interférences électromagnétiques.

Aucun type de câble n’est approprié partout.

Cat6 peut prendre en charge des vitesses de 1 Gbit / s pour des longueurs allant jusqu’à 100 m. Il prend également en charge 10 Gbit / s pour des longueurs allant jusqu’à 55 m. Il utilise des fréquences de bande passante allant jusqu’à 250 MHz.

Lors de l’installation de nouveaux câbles Cat6, il est important de noter que tous les composants de câblage – prises, panneaux de brassage, cordons de brassage, etc. – doivent être certifiés Cat6. Cela nécessite que les professionnels du réseau soient très prudents quant à la bonne terminaison des extrémités du câble. Les organisations effectuant des installations utilisant un câblage Cat6 doivent demander un rapport de test complet, à l’aide d’un analyseur de câbles certifié, pour s’assurer que l’installation a été effectuée conformément aux directives et aux normes Cat6.

En 2009, Cat6a a été introduit en tant que câble de spécification supérieure, offrant une meilleure protection contre la diaphonie et les interférences électromagnétiques. Il offre une meilleure bande passante en utilisant des fréquences allant jusqu’à 500 MHz, prend en charge 10 Gbps et a une longueur de câble allant jusqu’à 100 m.

Cat7

Cat7 est une spécification de câble en cuivre conçue pour prendre en charge des vitesses de 10 Gbps à des longueurs allant jusqu’à 100 m. Pour ce faire, le câble utilise FTP pour quatre paires blindées individuellement, plus un blindage de câble supplémentaire pour protéger les signaux de la diaphonie et des interférences électromagnétiques.

En raison de débits de données extrêmement élevés, tous les composants utilisés dans l’installation d’une infrastructure de câblage réseau Cat7 doivent être certifiés Cat7. Cela inclut les panneaux de brassage, les cordons de brassage, les prises et les connecteurs RJ-45. L’absence de composants certifiés Cat7 dégradera les performances globales et entraînera l’échec de tous les tests de certification Cat7 – par exemple, à l’aide d’un analyseur de câbles – car les normes de performance Cat7 ne sont probablement pas respectées.

Cat7 est généralement utilisé dans les centres de données pour les connexions dorsales entre les serveurs, les commutateurs réseau et les périphériques de stockage.

Cat8

Cat8 est une catégorie plus récente de câbles à paires torsadées qui rivalise mieux avec la vitesse et l’échelle de la fibre optique. Il a un débit de données maximal de 40 Gbps et utilise des connecteurs RJ-45. Il utilise la fréquence de 2 GHz or ou 2 000 MHz frequency, une augmentation par rapport aux 600 MHz de Cat7.

Les câbles Cat8 sont généralement utilisés dans les environnements de centre de données. Ils sont rétrocompatibles avec les normes précédentes et prennent en charge la puissance sur Ethernet (PoE).

PoE élimine le besoin d’exécuter un fil d’alimentation séparé vers des périphériques, tels que des points d’accès installés au plafond. Pour les faibles débits de données, les câbles PoE alimentent l’alimentation en utilisant les paires non nécessaires par Ethernet. Pour des débits plus élevés, où les quatre paires sont utilisées, PoE ajoute du courant continu aux fils transportant le signal, sans interférer avec les signaux.

Câble à fibre optique

Les débits de données ont augmenté dans tout le réseau et, dans certains cas, la fibre optique est la seule option. Alors que les câbles à paires torsadées Cat8 peuvent transporter jusqu’à 40 Gbit/s de données, la fibre optique prend en charge des débits de données allant jusqu’à 400 Gbit/s. Des travaux sont actuellement en cours pour tester 800 Gbps.

Les câbles à fibres optiques sont constitués d’une fine fibre optique entourée d’un revêtement. Le revêtement est en verre moins pur que le noyau et a un indice de réfraction inférieur à celui du noyau. La différence d’indices de réfraction provoque la réflexion de la lumière à la limite. Des couches supplémentaires, telles que la couche tampon et la couche de gaine, entourent le revêtement pour renforcer la résistance et protéger le câble contre les dommages.

La fibre a un faible taux d’erreur. Les données réseau sont codées dans un faisceau lumineux. Contrairement aux câbles à paires torsadées, le faisceau lumineux ne génère ni n’est affecté par les interférences électroniques. De plus, plusieurs flux de données de fréquence peuvent être multiplexés sur une seule fibre optique pour augmenter le débit total de données.

Fibre multimode par rapport à la fibre monomode

Les types de fibres diffèrent par le diamètre de la fibre. La fibre optique multimode varie de 50 microns à 100 microns (10-4 m). Dans un câble monomode, la fibre optique n’a qu’un diamètre de 8 à 10,5 microns.

Le câble multimode est moins coûteux à fabriquer et à installer que le mode unitaire, mais il est limité en débit de données et en distance. Alors que le mode multimode peut transporter 100 Gbit / s sur 150 m, le mode monomode peut transporter 400 Gbit / s jusqu’à 10 kilomètres et des débits inférieurs pour des distances supplémentaires.

Les performances varient entre la fibre multimode et la fibre monomode en raison de la façon dont la lumière traverse chacune d’elles. La fibre plus grande utilisée en mode multimode fait réfléchir le faisceau lumineux à partir de la limite de la fibre et du revêtement à un angle plus raide que le noyau plus mince en mode unitaire. Le noyau plus fin du mode unique réduit la distance entre les réflexions. Lorsque les réflexions sont plus fréquentes, les pertes sont plus importantes à la limite.

Aucun choix n’est permanent

Aucun type de câble n’est approprié partout. Les débits de données pris en charge, le coût d’installation et l’adéquation future doivent être pris en compte pour chaque application. Les coûts d’entretien continus devraient également être un facteur.

Rappelez-vous, aucun choix n’est permanent. Tout comme les organisations remplacent périodiquement les serveurs et les postes de travail, elles peuvent reconsidérer leur choix de technologie de connexion pour chaque mise à niveau du réseau.