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Câblage

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Câblage 2018-03-26T16:27:06+00:00

Le câblage représente l’un des supports de transmission de l’information. L’information transportée peut être de différente forme. Il existe en effet différentes données susceptibles d’être transmises, et ce avec des contraintes de temps, de qualité, de sécurité, de transport, de vitesse, qui sont propres. Dans le cas d’un câblage de bâtiment, le câble devra servir de support de transmission à la voix (le téléphone), aux données numériques variées que l’informatique a multipliées (accès au RNIS, liaison de type terminal asynchrone, réseau locaux, contrôle d’accès, …).
La transmission est basée sur le principe de la propagation des ondes :

  • Ondes électriques se déplaçant dans des lignes bifilaires (câbles),
  • Ondes électromagnétiques se propageant en milieu aérien (faisceau hertzien),
  • Ondes lumineuses se déplaçant en milieu aérien ou dans des fibres optiques.

Chaque support de transmission doit répondre à des caractéristiques précises permettant sa mise en œuvre dans un contexte donné, ses caractéristiques sont les suivantes :

  • Largeur de bande et bande passante,
  • Débit d’information binaire,
  • Atténuation caractéristique,
  • Impédance,
  • Rapport signal/bruit,

Remarque : Chacune des caractéristiques d’un support d’information a (ou peut avoir) une incidence sur une autre caractéristique. Par exemple, le débit d’information est lié à la largeur de bande et bande passante, le rapport signal/bruit varie constamment dans le temps puisque le bruit n’est pas uniforme, le bruit étant un phénomène aléatoire, néanmoins mesurable, auquel sont soumis les supports (le bruit est l’ensemble des
perturbations qui affectent la transmission)…
Le rapport signal/bruit est mesuré en décibel sur un intervalle de temps, une moyenne étant établie. Enfin il est judicieux de rappeler ici que si la transmission peut être affectée par des rayonnements électromagnétiques ou d’autres origines, l’augmentation de la fréquence de transmission ou l’augmentation du débit d’informations transportées peut induire un phénomène inverse, le support de transmission devenant alors élément perturbateur en place d’élément perturbé. Un câblage structuré permettra de mieux contrôler et gérer les communications dans l’entreprise. Au départ, un pré câblage est un investissement important, aussi son étude et son dimensionnement devront être réalisé de façon extrêmement précise. Seul un bon dimensionnement permettra de rentabiliser un pré câblage, par sa souplesse d’évolution.
Afin d’apporter souplesse, évolutivité tant organisationnelle que technologique, un pré câblage doit être :

  • Systématique,
  • Banalisé,

Correctement dimensionné (nombre de prises par poste de travail, densité de prises au mètre carré, …),

  • Adaptable à tout type de matériel,
  • Aisément re-configurable.

Le point d’accès standard est un fait un ensemble de prises nécessaires à un poste de travail de type bureau.
Il peut être constitué de la façon suivante :

  • Au moins 2 prises murales dites « basses tension » par opposition aux prises d’alimentation électrique (ces prises étant destinées à connecter le téléphone et le poste informatique),
  • Au moins 1 prise de courant aux normes Européennes 240 Volts,
  • Au moins 1 prise de courant aux normes Européennes dotée d’un détrompeur (cette prise étant au mieux ondulée, au pire régulée, et exclusivement destinée à l’alimentation des équipements informatiques sauf imprimantes). L’E.I.A. (Electronics Industries Association) a développé un standard de câblage d’immeubles et de bureau.

Dans ce document sont spécifiés :

  • Le type de câbles.
  • Les distances entre armoires de brassage.
  • Les distances entre les armoires de brassages et les prises situées dans les zones de travail.

Les câbles proposés comme supports de transmission sont le câble quatre paires torsadées 100 Ohms, non écranté (ISDN), le câble deux paires torsadées 150 Ohms, écrantés (IEEE 802.5), le câble coaxial 50 Ohms
(IEEE 802.3), la fibre optique 62,5/125 μm.
D’autres organismes officiels, tels l’I.S.O. (International Standard Organisation), le C.C.I.T.T. (Comité Consultatif International des Téléphones et Télégraphes), le C.E.N.E.L.E.C. (Comité Européen de Normalisation ELECtrotechnique) produisent des normes régulièrement. L’objectif d’une norme est, dans le domaine qui nous occupe, de permettre ou d’améliorer l’interopérabilité des équipements en vue de créer un système performant basé sur un modèle donné. La multiplicité de ces normes amène l’utilisateur final à un dilemme:
Que faire ou comment faire pour sélectionner le type de pré câblage idéal ?
La réponse à cette question n’est pas dans l’une ou l’autre des normes. Les normes sont des guides, imposent des valeurs minimales et/ou maximales de mise en service, des règles de conduite. C’est en s’appuyant sur ses normes que des constructeurs ont pu développer des offres sur mesure de pré câblage d’immeuble et de campus.

Les utilisateurs souhaitant un câble polyvalent, les différentes normes ne les ont pas pleinement satisfaits.
En effet, divers paramètres ne sont pas pris en compte quant au choix des composants d’un système de câblage : le coût, l’environnement, les contraintes utilisateurs, la fiabilité, la capacité d’évolutivité, … De plus, seule une parfaite connaissance de toutes les normes relatives à la construction, aux rayonnements, au câblage, aux offres constructeurs, aux infrastructures permettrait aux utilisateurs de réaliser un choix pertinent, eux seuls étant au fait des besoins d’évolutivité de leur entreprise.

Des contraintes d’installations existent, par exemple :

  • Les contraintes de sécurité électrique (isolation, mise à la terre, …),
  • Les contraintes liées à la protection contre les rayonnements parasites électromagnétiques ou autre,
  • Les contraintes de protection liées à l’environnement climatique,
  • Les risques d’effets perturbateurs liés à la nature du support,
  • Les contraintes mécaniques de pose (limite de courbure, tension maximale des câbles, chemins de câblage spécifiques, …)

Pour toutes ces raisons, le pré câblage ou le câblage restent un exercice particulier où l’assistance d’un spécialiste et de son outillage seront gage d’un résultat moins approximatif.

Les normes de câblage cuivre :
Catégorie Année Bande passante Type de câble Applications
Catégorie 5 1995 100 MHz UTP, FTP,
SFTP, STP
Ethernet 10 et 100 Mbits,
ATM 155 Mbits/seconde
Catégorie
5e
1999 100 MHz UTP, FTP,
SFTP, STP
Gigabit Ethernet (sur 4 paires)
Catégorie 6 2002 250 MHz UTP, FTP,
SFTP, STP
Gigabit Ethernet (sur 4 paires), ATM 1 Gbit/sec.
Catégorie
7*
2002 600 MHz STP (blindage
paire par paire)
Gigabit Ethernet (sur 2 paires), ATM 1 Gbit/sec et 10
Gigabits Ethernet sur 4 paires. (Les connecteurs ne
sont pas encore normalisés)
  • La norme ISO11801 impose un câble blindé paire par paire pour la catégorie 7. Le comité américain EIATIA n’a, pour cette raison, pas accepté la catégorie 7, étant défenseur d’un câblage non écranté (UTP).

Règles d’ingénierie :
La norme TIA/EIA-569 stipule que chaque étage d’un bâtiment doit avoir au moins un Local Technique appelé Local Technique d’Etage (LTE), qu’un Local Technique supplémentaire doit être installé tous les 1.000 m2 si la surface de l’étage desservi est supérieure à 1.000 m2 et/ou la distance du câblage horizontale est supérieure à 90 m (longueur maximale des câbles en paires torsadées).
Un Local Technique ne doit pas concentrer plus de 100 à 350 câbles de distribution (conseillé). Un local technique doit être suffisamment grand pour pouvoir loger tous les équipements et le câblage nécessaires au réseau, doit être prévu pour la croissance future du réseau. Sur la base d’un poste de travail pour 10 m2, la zone desserte couverte par le local technique donne les dimensions de local technique de :
3.0m x 3.4m pour 1 000m², 3.0m x 2.4m pour 800 m² et de 3.0m x 2.2m pour 500m².

Pour respecter les contraintes d’environnement, l’emplacement et l’aménagement du local technique doit être conforme à des règles concernant les matériaux des murs, du sol et des plafonds. Exemples : pour
contrôler la présence de poussières et protéger les équipements contre l’électricité statique ; le sol doit être recouvert de carrelage ou de tout autre type de surface de finition équivalent. Pour contrôler la température
et l’humidité, par exemple pour préserver les câbles en paires torsadées ; la température doit rester voisine de 21° et l’humidité doit rester comprise entre 30 et 50%. Il faut aussi veiller à l’emplacement des appareils
d’éclairage et leur type pour éviter la présence d’interférences externes (l’installation d’appareils d’éclairage fluorescent est à éviter).

Un système de câblage doit être homogène. L’hétérogénéité, bien que possible, génère très (trop ?) souvant des « rupture de continuité (section des câbles différents, classe d’équiement différentes,…) Les chaînes de
liaison (câbles, connectique, cordons de brassage et de station) doivent être réalisées avec des composants garantis par un seul constructeur.

Un précâblage (ou câblage) est organisé en étoiles autour de sous répartiteurs (ou locaux de brassage). Les étoiles sont composées d’un ensemble de câbles 4 paires reliant les postes de travail au sous répartiteur. Cette partie du câblage est appelée distribution horizontale. La longueur d’une branche de cette étoile ne doit pas dépasser 90 mètres. Les locaux de brassage sont raccordés entre eux par des câbles de forte capacité appelés rocades, qui peuvent être réalisés avec des câbles en cuivre ou des câbles optiques. Cette partie du câblage s’appelle distribution verticale. Ces étoiles et ces rocades permettent, à l’aide de moyens de brassage et de concentration (commutateurs, concentrateurs et cordons de brassage) de raccorder n’importe quel ordinateur à n’importe quel serveur et de configurer les différents réseaux quel que soit leur topologie.

Quel type de câble ? Paires torsadées ou fibre optique ?

  • Arguments pour la paire torsadée :
    – Câbles et connecteurs beaucoup moins cher, la fibre coûtant 60% plus cher que de la paire torsadée SFTP 5E.
    – Équipements d’interconnexion moins chers.
    – Des ports pour la fibre coûtent environ 2 fois plus chers (avec en plus une densité de ports deux fois moins élevée).
  • Arguments pour la fibre optique
    – Permet de s’affranchir des contraintes de distance très fortes pour la paire torsadée.
    – Insensible aux perturbations électromagnétiques.

En conclusion : Paires torsadées pour la distribution horizontale plutôt que la distribution verticale (backbone) et Fibre optique pour la distribution verticale (backbone).
Les principales caractéristiques et paramètres d’un système de câblage :

  • Bande passante – Détermine le débit maximale de transmission
  • Affaiblissement linéïque – Fixe la longueur maximale des câbles
  • Réflexion ou affaiblissement de désadaptation (Return Loss), rapport de puissance entre le signal transmis et le signal réfléchi – Du à des irrégularités d’ impédance (sur un fil ou entre fils d’une paire)
  • Paradiaphonie – Near End and Cross Talk (NEXT). Niveau de bruit induit en entrée sur une paire voisine par une autre paire
  • Télédiaphonie – Far End and Cross Talk (FEXT). Niveau de bruit induit en sortie sur une paire voisine par une autre paire
  • Ecart de délai de propagation – Skew Delay. Ecart de délai de propagation sur les différentes paires
  • ELFEXT (Equal level FEXT) ou Attenuation Cross Talk Ratio (ACR)
  • Power Sum Near and Crosstalk (PSNEXT). Paradiaphonie cumulée qui mesure la quantité de signal engendrée par toutes les paires sur une autre.

Les normes à respecter ou faire respecter :
Les techniques et les produits dédiés au précâblage proposés par les constructeurs sont désormais polyvalents et indépendants du système constructeur. Cela permet de réunir une offre plus vaste pour réaliser des systèmes pré-câblés dits « ouverts « dont l’environnement normatif (ISO/IEC 11801, EN, EIA/TIA) est l’assurance de critères de fonctionnement. L’ISO 11801 définit, depuis juillet 1994, l’installation complète en pré-câblage système : composants, câbles et liens. Elle reprend les catégories 3, 4 et 5 de l’ETA/TIA mais avec des valeurs d’affaiblissement et de paradiaphonie différentes. Elle définit aussi le rapport signal bruit (RSB) pour les liens ainsi que les classes d’applications. La seconde édition prend en compte les besions et spécificités actuels

Les normes :

ISO/CEI 11 801- 2nd édition         Norme Internationale. (liaison classe E)
EN 50173 – 2nd édition                   Norme européenne. (liaison classe E)
EIA/TIA-568B.2-1                            Norme américaine. (catégorie 6)
NFC 15 100                                           Installation électrique basse tension.
NFC 15 900                                          Compatibilité entre les courants forts et faibles.
EN 50167                                              Norme européenne relative aux câbles de capillarité.
EN 50168                                               Norme européenne relative aux câbles de rocade.
EN 50169                                              Norme européenne relative aux cordons.
EN 50173                                             Norme européenne relative au pré-câblage.
EN 50174                                             Norme européenne sur les règles d’installation.
IEC 60332-1, NF C 32070 2.1     Propagation de la flamme.
IEC 61034, NF C 32073                 Densité des fumée.
IEC 60754, NF C 32074                Toxicité des fumées.
NF C 32-062 LS0H                           (low smoke, zéro halogène)
IEEE 802.3an                                     Réseau à 10 gigabit sur paires torsadées

La norme ISO/IEC 11801 :
L’architecture définie est l’étoile, à trois niveaux :

  • Répartiteur général : câblage en étoile entre les bâtiments.
  • Répartiteur principal : câblage en étoile entre les étages.
  • Sous-répartiteur d’étages : câblage en étoile entre les points utilisateurs.

Le support :

  • Le support défini est la paire symétrique et la fibre optique.

Les connecteurs :

  • Les composants définis sont les prises RJ 45 et les connecteurs ST et SC.

Les liaisons :

  • Les liaisons définies sont les classes A, B, C, D, E et F basées sur les composants définis.

La famille des câbles à paires torsadées se subdivise en quatre groupes , selon leur constitution :

  • les câbles UTP, non blindés et d’impédance de 100 Ohms,
  • les câbles FTP, écrantés et d’impédance de 120 Ohms, 100 Ohms
  • les câbles SFTP, blindés et d’impédance de 100 Ohms, S-FTP.

Précautions de câblage :
Pour assurer une bonne liaison, des précautions de câblage sont à respecter :

  • Rayon de courbure du câble
  • Détorsadage des paires : 13 mm maxi en cat. 5
  • Dégainage du câble réduit au maximum (30 à 60 mm typique)
  • Pour un câble écranté, l’écran devra être conservé le plus près possible du point de connexion
  • Raccordement des écrans à la masse à chaque extrémité du câble, à 360° si possible.

Description des câbles :
Un câble destiné à un précâblage est constitué d’un seul conducteur (généralement en cuivre) qui est caractérisé par une « jauge » (diamètre du fil de cuivre utilisé pour l’âme du conducteur), ce qui le différencie d’un cordon de brassage qui est généralement constitué de plusieurs fils souples. Les câbles doivent présenter une impédance de 100 Ohms (ou 120 ou 150 Ohms). Il sont réalisés en paires de conducteurs cuivre jauge AWG 23 (pour de la catégorie 6 ou 7) (0,57mm) écrantées (pour de la catégorie 6 ou 7) ou non individuellement, et peuvent comporter un blindage général constitué par un feuillard ou une tresse métallique (pour de la catégorie 6 ou 7).
Ils sont pourvus en standard d’une gaine extérieure en matériau sans halogène (LSZH : Low Smoke Zéro Halogen) conformément aux normes internationales IEC 60332-1 concernant la non propagation du feu, IEC 60754-1&2 concernant la toxicité et l’acidité des fumées et IEC 61034-2 concernant la densité des fumées.

Code couleur ISO :
paire 1 : blanc-bleu / bleu
paire 2 : blanc-orange / orange
paire 3 : blanc-vert / vert
paire 4 : blanc-marron / marron

Prise RJ45 Câbles UTP & FTP 100 Ohms Câbles L120 Câbles Type Bull A2
N° Contact EIA 568A Standard
EIA 568B AT&T 258A COREL/RNIS BCS
1 Vert / Blanc Orange / Blanc Gris Bleu
2 Vert Orange Blanc Incolore
3 Orange / Blanc Vert / Blanc Rose Blanc
4 Bleu Bleu Orange Jaune
5 Bleu / Blanc Bleu / Blanc Jaune Orange
6 Orange Vert Bleu Gris
7 Marron Marron Violet Marron
8 Marron / Blanc Marron / Blanc Marron Violet

Les tests sur un câblage / Système de câblage / la recette:
La certification du câblage sera constituée par mesures au niveau de chaque prise et attestera de la conformité de l’installation aux normes retenues dans le cahier des charges. Le testeur employé sera le testeur Wirescope ou équivalent.
La recette comprend un cahier de recette rassemblant le synoptique du câblage avec repérage, le tableau de mesures (avec notice explicative de valeur des tests) , lesplans d’implantation (avec plan de base).
Les principaux tests attendus :
Numérotation de la prise, conforme à identification du cahier des charges.

  • Contrôle de continuité,
  • Mesure de la longueur,
  • Mesure de l’affaiblissement,
  • Mesure de la paradiaphonie,
  • Mesure de la paradiaphonie cumulée
  • Mesure de l’ELFEXT et du PS ELFEXT,
  • Mesure de l’ACR,
  • Mesure du temps de propagation et du skew,
  • Mesure du Return Loss,

Les tests doivent indiquer les valeurs minimales et maximales attendues pour chaque type de test.
En cas de multiples points de coupures, ne seront retenues que les tests « bout en bout », prenant en compte l’ensemble des points de coupures nécessaires à l’établissement de la communication.
Diagnostiquer des problèmes sur un câblage :
Sur un plan de câblage :

  • Mauvais appariement entre le connecteur et le conducteur,
  • Défectuosité d’une prise ou d’une fiche,
  • Un ou plusieurs cassés.

Problèmes de longueur de câble :

  • Mauvaise NVP.
  • Câble trop long.
  • Une terminaison appariée fonctionne mal.
  • Dommages sur l’isolant du câble affectant les paires longues.
  • Rupture ou court-circuit dans une paire.
  • Capacité élevée dans une paire.

Problèmes de résistance :

  • Types de câble mal appariés.
  • Mauvaise connexion du bloc de serrage.
  • Mauvaises connexions de terminaison RJ-45.
  • Une paire de fils présente un écoulement (jamais fait).
  • Dommage sur le câble.
  • Câble court-circuité.

Problèmes de NEXT et ELFEXT :

  • Mauvais étalonnage du câble installé ou du cordon de test.
  • Câble défectueux ou de mauvaise qualité, trop de connecteurs.

La diffusion gratuite de ce document ne nécessite pas d’autorisation préalable de l’auteur53

  • Mauvaise qualité de l’installation aux points de connexion.
  • Une trop grande quantité d’isolant a été enlevé sur la terminaison des fils.
  • Une paire de fil a été trop détorsadée à la terminaison.
  • Paires dépairées.
  • Mauvaise qualité des connecteurs ou connecteurs avec une capacité nominale de mauvaise catégorie.
  • Alignement retardé (ELFEXT).

Problèmes d’atténuation :

  • Mauvaise qualité des points de terminaison d’un connecteur.
  • Câble trop long.
  • Adaptateur de test inadapté ou défectueux.
  • Mauvais choix de câble.

Problèmes de Return Loss :

  • Câble coupé, court-circuité ou endommagé.
  • Caractéristiques inappropriées du câble installé, de certains segments de câble ou du cordon de test.
  • Dommages/usure du câble ou de certains connecteurs.
  • Mauvaise qualité du serrage.
  • Épissure faite en usine dans le câble.

Diagnostiquer des problèmes d’impédance

  • Câble trop comprimé, étiré ou trop plié.
  • Connecteurs défectueux.
  • Dommages sur l’isolation du connecteur.
  • Boucles de terre créées entre le blindage du câble (si utilisé) et le dispositif de mise à la terre de l’équipement (dans un câble RS-232 vers un ordinateur ou une alimentation auxiliaire).
  • Mauvais choix de câbles ou de cordons de liaison.
  • Humidité dans le câble.

Diagnostiquer des problèmes de délai et skew

  • Le câble utilise différents matériaux pour isoler les quatre paires de fils.
  • Une paire comporte une coupure ou un court-circuit.
  • Câble trop long.
  • Problème avec l’installation du câble.

Diagnostiquer des problèmes de capacité

  • Câble trop comprimé, étiré ou trop plié.
  • Connecteurs défectueux.
  • Dommages sur l’isolation du connecteur.
  • Boucles de terre créées entre le blindage du câble (si utilisé) et le dispositif de mise à la terre de l’équipement (dans un câble RS-232 vers un ordinateur ou une alimentation auxiliaire).
  • Mauvais choix de câbles ou de cordons de test.
  • Humidité dans le câble.
  • Mauvaises connexions sur les bagues de serrage et les plaques murales

Diagnostiquer des problèmes d’ACR et Powersum ACR

  • Voir la résolution des problèmes de NEXT, ELFEXT et atténuation

Définition du lien :
Le schéma ci-dessous rappelle la définition du lien conformément à la norme ISO 11801 :

cablage

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