Réseaux en cuivre
Connaissances de base sur les réseaux cuivre
Câblage structuré
La demande en câblage indépendant du fabricant et neutre en termes de service a conduit à la norme internationale ISO/IEC 11801, sur laquelle se base la norme allemande DIN EN 50173. Elle décrit un câblage structuré qui doit être mis en œuvre indépendamment de l'utilisation actuelle des locaux à câbler et indépendamment de toute technologie LAN. Cette norme contient des exigences pour les composants individuels et le chemin de transmission complet, ainsi que les spécifications de test correspondantes.
Le câblage structuré est divisé en câblage primaire, secondaire et tertiaire. Le câblage primaire relie les différents bâtiments d'un même site. À l'exception des câbles téléphoniques, il se compose presque exclusivement de câbles à fibres optiques qui relient chaque bâtiment à un distributeur central. Le câblage secondaire désigne les câbles entre les différents distributeurs de données au sein d'un bâtiment. Ils relient les différents distributeurs en étoile à un distributeur de bâtiment. Selon la norme (DIN EN 50173-2:2018), au moins un distributeur dit « d'étage » doit être installé à chaque étage d'un immeuble de bureaux, mais il est permis de connecter plusieurs étages peu peuplés à partir du distributeur de l'étage supérieur ou inférieur.
Les câbles de données relient le répartiteur d'étage aux boîtiers de jonction, ce que l'on appelle le câblage tertiaire. On utilise principalement ici des câbles de données en cuivre (paires torsadées) et des boîtiers de connexion/panneaux de distribution avec prises RJ45. Les câbles à fibre optique (FO) vers le poste de travail peuvent constituer une alternative intéressante, en fonction du projet de construction ou de la taille du réseau. Le réseau téléphonique est généralement également réalisé via des lignes de données, seule une affectation différente des broches est nécessaire pour les connexions téléphoniques ; si les huit fils d'une ligne sont posés dans la prise RJ45, celle-ci peut être utilisée aussi bien pour le téléphone que pour l'informatique.
La distribution téléphonique et informatique via la même infrastructure réseau est également appelée réseau convergent.
DIN EN 50173
The first version of DIN EN 50173 was published in 1995 and has since been revised and supplemented several times to keep pace with the requirements of constantly increasing data rates.
Currently, components for 10 Gigabit Ethernet up to 500 MHz (Class EA / Category 6A) are used in networks in office buildings, and for 40 Gigabit Ethernet up to 2,000 MHz (Class I / Category 8.1) in data centers
DIN EN 50173 has now become a six-part series of standards, the individual parts of which deal with different applications:
DIN EN 50173-1:2018 General requirements
DIN EN 50173-2:2018 Office buildings
DIN EN 50173-3:2018 Industrial sites
DIN EN 50173-4:2018 Dwellings
DIN EN 50173-5:2018 Data centers
DIN EN 50173-6:2018 Distributed building services
ISO/IEC 11801
The internationally valid series of standards for application-neutral cabling is ISO/IEC 11801. It largely corresponds to DIN EN 50173 and, since November 2017, has also been divided into six parts:
ISO/IEC 11801-1:2017: General requirements
ISO/IEC 11801-2:2017: Office premises
ISO/IEC 11801-3:2017: Industrial premises
ISO/IEC 11801-4:2017: Single-tenant homes
ISO/IEC 11801-5:2017: Data centers
ISO/IEC 11801-6:2017: Distributed building services
TIA-568
Aux États-Unis, outre la norme ISO/IEC 11801 valable à l'échelle internationale, la norme TIA-568 est également une norme importante en matière de câblage. Elle en est désormais à sa cinquième version. Sous le nom de TIA-568-D, elle remplace toutes les éditions précédentes. Les valeurs pour les composants de câblage et pour le chemin d'installation et de transmission diffèrent en partie des valeurs de la norme ISO/IEC 11801 et donc de la norme DIN EN 50173.
La norme TIA-568 ne s'applique qu'en Amérique du Nord, sauf indication contraire expresse dans les projets.
TIA-568-D is divided into five parts:
TIA-568.0-D: Generic Telecommunications Cabling for Customer Premises
TIA-568.1-D: Commercial Building Telecommunications Infrastructure Standard
TIA-568.2-D: Balanced Twisted-Pair Telecommunications Cabling and Components Standard
TIA-568.3-D: Optical Fiber Cabling and Components Standard
TIA-568.4-D: Broadband and Coaxial Cabling and Components Standard
Lien d'installation (lien permanent) et lien de transmission (canal)
DIN EN 50173 distinguishes between the installation link and the transmission link for the wired line.
The permanent link contains the permanently installed or permanently connected components, so it typically consists of the distribution panel, installation cable and junction box.
The transmission path (channel) is the entire connection between two devices, for example a PC and a switch in the data processing cabinet, including all patch and connection cables (i.e. installation path plus connection and connection cables).
The transmission path is usually only measured during troubleshooting to ensure that all cabling components are working correctly. After the cabling has been installed, only the installation route is almost always measured. The reason for this is simple: if transmission line protocols were required during the acceptance test, the measured connection cables would have to remain plugged into all boxes and distribution panels.
Exemple de lien permanent et de canal
Exemples de configurations du parcours d'installation conformément à la norme DIN EN 50173-2:2018
Sections de câblage avec 2, 3 et 4 connexions enfichables
According to the standard, a cabling line may contain up to four plug connections. The plug connections on the active components and the terminal devices are not taken into account.
In the simplest case, installation and transmission lines contain two plug connections: one at the distribution panel and one at the junction box.
As an additional plug connection, the line can include a consolidation point near the distribution panel.
Des boîtes de jonction sont incluses. Ceci est souvent mis en œuvre dans les bureaux en open space, par exemple. Le distributeur peut également contenir une connexion supplémentaire si le composant actif (par exemple un commutateur) est acheminé vers son propre panneau de distribution ; le regroupement s'effectue alors entre le panneau de distribution du composant actif et le panneau de distribution du câblage tertiaire au lieu de s'effectuer directement entre le commutateur et le panneau de distribution tertiaire. Cette procédure est appelée « connexion croisée ».
Transmission line with four plug connections
Cabling with consolidation point
Sometimes it can be useful to bundle the cables of the tertiary cabling to a common point, the so-called consolidation point,
and place them on boxes or a small intermediate distributor. From this point, cables are routed to movable or permanently installed outlets to which PCs or other end devices are then connected. Consolidation points can be small intermediate distributors, for example.
These can be dividers in suspended ceilings or raised floors in open-plan offices or industrial halls, where floor panels or installation columns with connection sockets are arranged flexibly depending on the changing use. Floor boxes can also be used as collection points if, for example, supply lines to IT furniture, which in turn contain connection sockets, are connected there rather than terminal devices.
Example of cabling with consolidation point
Class and category
DIN EN 50173-1 defines different performance classes both for the wired line and for the individual components of which it consists. The network application class (class for short) always refers to the installed cabling route, the category only to an individual component, for example the cable or the junction box alone, and is measured by the manufacturer or a test laboratory. In the field, measurements must always be made according to class.
Cabling classes according to DIN EN 50173-1:
Class D: up to 100 MHz, suitable for data rates up to 1 Gbit/s
Class E: up to 250 MHz, suitable for data rates up to 1 Gbit/s
Class E A : up to 500 MHz, suitable for data rates up to 10 Gbit/s
Class F: up to 600 MHz, for multimedia applications
Class F A : up to 1.000 MHz, for multimedia applications
Class I: up to 2,000 MHz, for data rates up to 40 Gbit/s
Class II: up to 2,000 MHz, for data rates up to 40 Gbit/s
Component categories according to DIN EN 50173-1:
Category 5: up to 100 MHz, suitable for data rates up to 1 Gbit/s
Category 6: up to 250 MHz, suitable for data rates up to 1 Gbit/s
Category 6 A : up to 500 MHz, suitable for data rates up to 10 Gbit/s
Category 7: up to 600 MHz, for multimedia applications
Category 7 A : up to 1,000 MHz, for multimedia applications
Category 8.1: up to 2,000 MHz, for data rates up to 40 Gbit/s
Category 8.2: up to 2,000 MHz, for data rates up to 40 Gbit/s
Class I/II and Category 8.1/8.2
Class I and II transmission lines are specified for a maximum length of 30 meters. This includes 24 m for the installation cable (installation section) and 3 m each for patch/connection cables at both ends.
Category 8.1 is based on category 6 A. It uses the RJ45 connector in accordance with IEC 60603-7-81 and is backwards compatible with categories 5, 6 and 6 A .
Category 8.2 is based on category 7 A. It is backwards compatible with all categories including 7 and 7 A, but requires a non-RJ45-compatible connector such as TERA according to IEC 61076-3-104, GG45 or ARJ45 according to IEC 60603-7-82.
As IEEE has specified the 40 Gigabit Ethernet variant 40GBASE-T for an RJ45-compatible connector, cabling with Category 8.2 components is extremely rare. After the standardization of 40GBASE-T, the IEEE added the Ethernet variant 25GBASE-T. Instead of 40 Gbps, it offers just over half the data rate at 25 Gbps. It uses cabling components that only meet the requirements of category 8.1 up to 1250 MHz. Conversely, this means that Category 8.1 components must be checked to see whether they meet the requirements of DIN EN 50173-1:2018-10 over the full frequency range up to 2000 MHz. If they only meet the standard specifications up to 1250 MHz, then they only offer just over half the data rate at 25 Gbit/s. The spelling of Category 6 A and Category 6A: Originally a small "a" was used, but later TIA and ISO agreed to use a capital "A". While ISO (and therefore later also Cenelec) lowered the "A" (" A "), the TIA uses it at the same height as the "6": Link and channel according to ISO: Class E A
Link and channel according to TIA: Category 6A link
Component according to ISO: Category 6 A
Component according to TIA: Category 6A
Coordinated systems and mix & match
Although the cabling standards were written to allow components from different manufacturers to be used within the same transmission path, a mix of manufacturers can lead to problems. The standards allow a relatively wide tolerance range and different methods are used in the components to compensate for electromagnetic interference, depending on the manufacturer.
In practice, it is quite common for components that are not matched to each other to lead to signal reflections and thus to high bit error rates. This results in longer response times and the data network operates far below its intended performance.
Tuned and non-tuned systems
Copper data lines
Copper data cables are differentiated according to their performance (component category) and their structure. In the designations for the cable shield, the abbreviation for the outer overall shield of a cable is shown on the left, followed - separated by a slash - by any shielding of the individual pairs. S" stands for a braid of fine wires, "F" for a foil. "TP" stands for the cable type twisted pair.
Copper data cables (twisted pair) are differentiated according to the structure of the cable shield:
S/FTP
common braided shield (S), individual pairs each surrounded by a foil shield (FTP)
F/UTP
common foil shield (F), individual pairs unshielded (UTP)
SF/UTP
common shield of braid and foil (SF), individual pairs unshielded (UTP)
U/UTP
no common shield (U), individual pairs unshielded (UTP)
Copper data cables are available in solid and stranded versions.
Technologie de connexion
La fiche RJ45 s'est imposée il y a des années comme la fiche dominante pour les réseaux cuivre. Le terme « RJ45 » (ou « RJ-45 ») n'est pas officiellement normalisé, mais il est utilisé dans le monde entier dans la pratique. La désignation américaine 8P8C est plus claire, le « P » signifiant « positions » (positions pour les contacts) et le « C » signifiant « contacts » (contacts réels). Le 8P8C dispose donc également de positions pour les contacts, qui sont toutes les huit effectivement attribuées.
La série de normes EN 60603-7 (norme internationale CEI 60603-7) définit le RJ45 dans des versions blindées et non blindées avec différents niveaux de performance, de la catégorie 5 à la catégorie 8.1.
La norme américaine ANSI/TIA-568 prévoit essentiellement deux options différentes pour connecter des câbles à huit conducteurs à des prises et fiches RJ45 : T568A et T568B. L'attribution des couleurs T568A provient à l'origine du secteur militaire et est toujours prescrite pour les autorités américaines.
L'attribution des couleurs selon la norme TIA ne contredit pas la norme DIN EN 50173, qui renvoie à la norme DIN EN 50174, qui contient deux schémas de connexion appelés « Option A » et « Option B ». D'un point de vue technique, le choix de l'une ou l'autre option n'a pas d'importance. La seule chose importante est qu'un câble soit posé aux deux extrémités selon le même schéma.
Les prises RJ45 doivent être équipées d'une protection intégrée contre le pliage des contacts. Si un téléphone ou un télécopieur avec une fiche RJ11 ou RJ12 est connecté à une prise RJ45, les contacts extérieurs 1/2 et 7/8 de la prise RJ45 peuvent être endommagés. Bien que les fiches RJ11 et RJ12 soient similaires aux fiches RJ45, elles sont plus étroites. Une protection intégrée contre le pliage des contacts empêche efficacement tout endommagement des contacts. Cela garantit que les débits de données les plus élevés peuvent être transmis de manière fiable, même après des branchements fréquents.
Une autre désignation pour le RJ12 est 6P6C (connecteur avec six positions de contact, dont six sont occupées).
Affectation des broches et des couleurs RJ45
Circular connectors with metric threads of type M12 and M8 are increasingly being used in industrial and transportation applications. The screw locking of these connectors ensures a reliable connection even in the event of vibrations.
The M12 D-coded accepts four cores, fulfills the requirements of category 5 and offers data rates up to and including 100 Mbit/s.
With the same dimensions as the M12-D, the M12 X-coded connector accommodates four pairs of wires, which are also fully shielded from each other in the contact area by a shielding cross. The M12-X fulfills the requirements of category 6 A and offers data rates up to and including 10 Gbit/s.
Like the M12-D, the M8 has four cores, meets the requirements of category 5 and offers data rates up to and including 100 Mbps. However, it is significantly smaller than the M12 and is therefore suitable for applications where space is limited.
The M12x1 X-coded circular connector offers data rates up to and including 10 Gbit/s.
Technologie des circuits imprimés et des modules
Les exigences techniques de plus en plus strictes en matière de cheminement des câbles et, parallèlement, les contraintes de temps toujours plus importantes lors de l'installation et du traitement ont été résolues avec succès grâce à la technologie modulaire. Alors qu'auparavant, les boîtes de jonction et les panneaux de distribution étaient de préférence fabriqués à partir de circuits imprimés (PCB) sur lesquels les blocs de connexion et les prises RJ45 étaient soudés, la technologie modulaire consiste à monter des prises RJ45 individuelles et séparées sur les extrémités des câbles. Chaque câble est donc connecté à des modules séparés aux deux extrémités. Les prises sont ensuite simplement encliquetées dans le panneau de distribution ou la boîte de jonction. La technologie modulaire permet d'obtenir de meilleures valeurs de transmission et un gain de temps considérable lors de la pose des câbles et de l'installation des boîtes et des panneaux de distribution. Elle offre également l'avantage de pouvoir moderniser plus facilement et donc de manière plus rentable que les panneaux de distribution conventionnels les sections de câbles individuelles. La pose de câbles ne peut plus se limiter à la connexion de boîtes et de modules. Si les câbles d'installation sont terminés directement par une fiche, ils peuvent être introduits directement dans le boîtier étanche des caméras de surveillance, par exemple. Il n'est pas nécessaire d'installer un boîtier de jonction supplémentaire à proximité de la caméra. Cet avantage est également exploité pour le câblage des systèmes dans la production industrielle, et le câblage des bureaux à domicile peut également se passer de boîtiers de jonction, pour lesquels il n'y a souvent pas de place. Les bons connecteurs peuvent être assemblés sur place sans grand effort et conviennent universellement à des applications allant de la téléphonie au 40 Gigabit Ethernet.
Le MFP8 de Telegärtner : montage sur site sans outil en moins de 60 secondes et adapté aux réseaux jusqu'à 40 Gigabit Ethernet
Alimentation par Ethernet (PoE)
Avec Power over Ethernet, les terminaux sont alimentés en électricité via la ligne de données. Le comité de normalisation IEEE a défini la technologie requise à cet effet dans la norme IEEE 802.3 et ses suppléments : avec PoE et en particulier avec PoE+ et 4PPoE, des composants de connexion de haute qualité (boîtes de jonction / panneaux de distribution) sont extrêmement importants, car les contacts délicats transportent désormais simultanément des données et de l'électricité. La conception des contacts revêt une importance particulière. Si une connexion par fiche RJ45 est déconnectée alors que le terminal est encore alimenté en électricité via la ligne de données, des étincelles se produisent et endommagent les contacts délicats de la fiche et de la prise. Les étincelles ne peuvent être évitées techniquement, il est donc important de concevoir les contacts de manière à ce que la zone dans laquelle les données sont transmises soit éloignée de la zone dans laquelle les dommages causés par les étincelles de rupture se produisent. Cela garantit que le débit de données complet peut toujours être transmis, même après des déconnexions répétées sous charge.
Désintégré/Réintégré
Le câblage des réseaux haute performance nécessite une technologie de mesure sophistiquée. Cela vaut en particulier pour les composants qui doivent transmettre les débits de données les plus élevés dans leur interaction. La méthode de mesure désimbérée a été développée pour les composants de catégorie 6. Elle consiste à mesurer une prise par rapport à 12 fiches de référence différentes afin d'enregistrer la bande passante totale pour le mix & match, c'est-à-dire le mélange de produits de différents fabricants au sein d'un chemin de câblage, très populaire en Allemagne. Naturellement, des valeurs différentes sont obtenues pour les différentes fiches et les résultats doivent être conformes aux spécifications standard pour toutes les fiches.
La méthode de mesure désimbérée est suffisamment précise pour les composants de catégorie 6 jusqu'à 250 MHz et des débits de données jusqu'à 1 Gbit/s. Cependant, malgré les efforts considérables qu'elle nécessite, elle n'est pas suffisamment fiable pour mesurer les composants de catégorie 6A jusqu'à 500 MHz et des débits de données jusqu'à 10 Gbit/s. Alors que la méthode de désimbrication examine une prise à tester individuellement (pour l'imbriquer, la désimbriquer), la méthode de réimbrication examine la prise dans son ensemble. La méthode de mesure ré-embeddée utilise une fiche de référence dont les valeurs ont été déterminées avec une grande précision. Avec cette méthode de mesure, deux enregistrements de mesure sont connectés à un analyseur de réseau. L'un contient une prise soudée de manière permanente pour la fiche de référence, tandis que la prise à mesurer est connectée à la seconde à l'aide de paires de fils torsadés courts. Les deux prises sont ensuite connectées entre elles et mesurées.
Cependant, le dispositif de test réintégré avec plusieurs cartes conformément à la norme CEI 60512 n'est toujours pas assez précis pour Telegärtner : le laboratoire d'essai Telegärtner connecte la carte de prise d'essai directement à l'analyseur de réseau via des câbles coaxiaux. L'avantage : les influences NEXT parasites sont minimisées, tout comme les interférences entre les paires de fils dans le cas de cordons d'essai avec des fils torsadés. Le dispositif de mesure spécial avec câbles coaxiaux permet d'obtenir des résultats encore plus précis qu'avec le dispositif conforme à la norme CEI 60512.
Telegärtner Real-Time Re-Embedded Cat.6 A
Grâce à un analyseur de réseau à 8 ports avec méthode de calcul par réintégration, la configuration de mesure en temps réel/réintégrée permet une évaluation en temps réel des composants. Cela permet d'évaluer en temps réel les effets des modifications apportées aux objets de mesure. La mesure extrêmement fastidieuse de toutes les combinaisons de paires n'est donc plus nécessaire.
Câble patch catégorie 6 A
Les câbles de raccordement sont souvent négligés dans de nombreuses installations, ce qui peut avoir de graves conséquences, car même l'infrastructure la plus puissante ne peut exploiter pleinement son potentiel si des câbles de raccordement de mauvaise qualité réduisent la qualité de la liaison de transmission globale. Mais comment savoir si vous avez devant vous un câble de raccordement de haute qualité ? Les composants Cat.6 A sont mesurés en laboratoire depuis un certain temps à l'aide de la méthode de mesure réintégrée, mais pas les câbles de raccordement, car les conditions physiques rendaient la mesure difficile. Une fois de plus, Telegärtner a ouvert la voie : le laboratoire Telegärtner a été le premier à pouvoir mesurer les câbles de raccordement Cat.6 A. Cela a été rendu possible grâce à un adaptateur de mesure développé en interne. Le dispositif de mesure est plus sophistiqué et plus précis que ne le prescrivent les normes internationales en matière de technologie de mesure. Telegärtner utilise la méthode de mesure en temps réel/ré-intégrée, dans laquelle les quatre paires sont mesurées simultanément à l'aide d'un analyseur de réseau à 8 ports. Ce dispositif sophistiqué sans transformateurs de mesure (baluns) fournit des résultats de mesure plus précis et est à la pointe de la technologie pour tester des câbles de raccordement de haute qualité. Cela garantit que le chemin de transmission peut transmettre le débit de données complet.
Selon la norme DIN EN 50173-1:2018-10, la désignation conforme à la norme pour les câbles de raccordement est « cordon de raccordement » ou « cordon de connexion d'appareil », selon que le câble de raccordement est utilisé pour connecter deux panneaux de distribution ou pour connecter des appareils.
