Transmission de donnée

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1 Transmission de donnée Les supports de transmission Mise en situation. Les supports de transmissions permettent d interconnecter les équipements actifs d un réseau. Le choix des supports dépend de la distance à couvrir mais aussi de leur immunité aux parasites. Leur choix dépend, en fait du système de câblage envisagé. Nous nous intéressons ici qu aux supports concernant les réseaux numériques de transmission de données. Le câble à paires torsadées. C'est le support de transmission le plus simple, donc le moins cher. Il est constitué de paires de fils électriques (généralement 4 paires). La paire torsadée constitue actuellement le support privilégié des réseaux locaux. Il nous vient du monde de la téléphonie. Les fils de cuivre ou d'aluminium des différentes paires sont isolés les uns des autres par du plastique et enfermés dans un câble. Chaque paire est également torsadée sur elle même, ceci afin d'éviter les phénomènes de diaphonie (interférence entre conducteurs). Propriétés communes des câblages à base de paires torsadées Débit relativement important : de 10 à plus de quelques centaines de Mbps sur de courtes distances. Distance maximale entre le concentrateur et le n ud : 100 mètres dans le cas d'un réseau Ethernet. Pose très facile Coût : le moins cher du marché (< 5 F/m) Perturbation électromagnétique possible (un blindage permettra de palier à ce problème) Connectique RJ45 Liaisons Point à Point uniquement. Caractéristiques électriques du câble. Les différentes caractéristiques d'un type de câble à paires torsadées sont : L impédance : Les valeurs courantes sont 100 Ohms (câble téléphonique et réseau), 120 Ohms (recommandé par France Télécom) et 150 Ohms (pour Token Ring). La fréquence (en HZ) : Cette valeur est a rapprocher du débit, par exemple un câble 100 Mhz utilisé dans le cadre d'un réseau local Ethernet permettra des débits théoriques de 100 Mbits/sec. le nombre de brins : on distingue le câble multibrins destinés aux câbles courts (cordons), souple mais subissant une atténuation du signal plus élevé, du câble monobrin plus rigide, d'atténuation plus faible, qui est destiné à relier armoire de brassage et prises murales par exemple. le diamètre du fil : de 0,5 à 0,9 mm. Plus le diamètre du fil est important, plus les distances de transmission pourront être importantes. La gigue de phase doit être inférieure à 15 ns. L atténuation : Sur un câble de bonne qualité l'atténuation varie de 50 à 40 db/km. Une perte de 11,5 db correspond dans ce type de câble à une distance de 165 à 230 m donc bien supérieure à 100 m. Diaphonie : c'est le couplage inductif ou capacitif entre paire émission et paire réception. Elle doit être 34,5 db à 5 Mhz et 30dB à10 MHz. Elle dépend du nombre de paires utilisées dans les câbles le blindage : Il permet l'atténuation des perturbations électromagnétiques. o UTP Unshielded Twisted Pair : Paire torsadée non blindée, c'est le plus généralement utilisé à cause de son faible coût o STP ou SUTP Screened Unshielded Twisted Pair : Paire torsadée à blindage global, offrant une meilleure protection contre les parasites électromagnétiques. #Niedercorn LT «la Briquerie» THIONVILLE Les supports de transmission & page 1/8

2 o FTP Foiled Twisted Pair : Paire écrantée, c'est à dire protégée par un écran constitué par une mince feuille d'aluminium o SFTP Screened Foiled Twisted Pair : le «must» Remarque : Un câble blindé ou écranté devra être relié à une terre informatique, dans le cas contraire l'écran peut faire antenne et générer un surcroît de parasites. Afin de simplifier le choix du câble mais aussi des équipements de connexion, on utilise un classement en catégories pour l ensemble des éléments du câblage. Les différents types de câblage sont classés par l'eia/tia (Electronic Industries Association / Telephony Industries Association) en 5 catégories. A l'heure actuelle, la catégorie 5e s'impose! Catégorie Domaine d'application Taux de transfert maxi. 1 Télécommunications 2 Low Speed Lan 3 Lan 10 Base T par exemple 10 ou 16 Mbits/sec 4 Lan Token Ring par exemple 16 ou 20 Mbits/sec 5 ou 5e 100 baset, FDDI 100 Mbits/sec Une sixième catégorie est disponible pour les réseaux dont le débit est compris entre 300 et 600 Mbits/sec. Le câble coaxial. Les câbles coaxiaux ne sont utilisés dans le domaine des réseaux que dans le cas de l Ethernet 10B2. Propriétés communes aux câbles coaxiaux Débit relativement important : 200 m à 10 Mbps bouchon ou terminateur 50 Ohms à chaque extrémité. Pose relativement facile moyennant quelques précautions (rayon de courbure minimum de 5 cm). Coût : bon marché (inférieur à 5 F/m). Bonne protection contre les perturbations électromagnétiques, néanmoins cette protection est comparable à celle obtenue avec les paires torsadées. Par contre le câble coaxial produit beaucoup moins d'interférences sur les autres câbles que les paires torsadées. Toute rupture dans le câblage empêche tout transfert de données entre toutes les machines du segment. Câble RG 58 C/U Câble RG 62 A/U Impédance (Ω) 50 Capacitance* (pf/m) 101 Ø extérieur (mm) 4.95 Diélectrique: Nature Ø (mm) Pe 2.95 Tresses: Nature Nombre CuE 1 Gaine extérieure nature PCV Masse (Kg/Km) 45 Affaiblissement moyen (db/100m): à 10MHz à 200MHz à 400MHz Impédance (Ω) 93 Capacitance (pf/m) 45 Ø extérieur (mm) 6.15 Diélectrique: Nature Ø (mm) J+Pe 3.71 Tresses: Nature Nombre CuR 1 Gaine extérieure nature PCV Masse (Kg/Km) 157 Affaiblissement moyen (db/100m): à 10MHz à 200MHz à 400MHz #Niedercorn LT «la Briquerie» THIONVILLE Les supports de transmission & page 2/8

3 Les éléments d un câblage Ethernet fin (thinnet) sont les suivants : des prolongateurs BNC, des connecteurs BNC en T, des bouchons de terminaison BNC. La fibre optique. Les fibres optiques sont issues d'une technologie relativement récente (les premiers essais datent de 1972). Le principe des fibres optiques est celui de la propagation de la lumière dans un milieu protégé assurant un minimum d'atténuation. Son immunité aux perturbations électromagnétiques et ses caractéristiques de transmission du signal en font le support idéal des transmissions haut débit pour les liaisons inter bâtiments. Une fibre optique est composée de substances (en silice, quartz fondu ou plastique) d'indices de réfraction différents : Le c ur dans lequel se les ondes propagent (diamètre 10, 50 ou 62,5 microns). La gaine, en général, dans les mêmes matériaux que le c ur mais avec des additifs - qui confine les ondes optiques dans le c ur. Le revêtement de protection, généralement en plastique, qui assure la protection mécanique de la fibre. Une fibre optique est basée sur le principe de la réflexion totale d'une onde lumineuse, dans le milieu diélectrique de la fibre. Le c ur confine la plus grande partie de l'énergie lumineuse transportée tandis que la gaine, d'indice plus faible, se charge de réfléchir le rayon circulant dans le c ur. Le phénomène de réflexion totale permet aux rayons d'incidence ad hoc de se propager à l'intérieur du noyau ; à chaque réflexion, il n'y a aucune perte de puissance. Les caractéristiques de vitesse de propagation du signal dans la fibre sont encore améliorées lorsque le noyau est si étroit qu'il n'y a qu'un angle de propagation de la lumière possible. Les fibres sont, ensuite, assemblées en câbles regroupant plusieurs fibres (de 2 à 40 fibres par câble). Cet assemblage peut se faire en : "structure serrée" (gaine plastique appliquée directement sur la fibre) utilisée pour les cordons de brassage ou les câblage à l'intérieur d'un bâtiment. Une gaine plastique est appliquée directement sur la gaine optique. Ce type de structure renforce mécaniquement la fibre, et lui apporte la souplesse nécessaire à la réalisation des cordons de brassage ou des câbles à l'intérieur des immeubles. "structure libre" (plusieurs fibres placées à l'intérieur d'un tube) utilisée pour les liaisons inter bâtiments. Les différents types de fibres peuvent être fournis avec des gaines spécifiques pour l'emploi à l'extérieur, dans des milieux chimiquement perturbés, et avec des armures anti-rongeurs. Contrairement aux câble cuivre, la transmission du signal dans une fibre optique est unidirectionnelle (le signal ne va que dans un seul sens), toute liaison sera donc composée de 2 fibres, une pour chaque sens. #Niedercorn LT «la Briquerie» THIONVILLE Les supports de transmission & page 3/8

4 La distinction entre fibre monomode et multimode concerne les modes de propagation de la lumière dans la fibre, unique pour la fibre monomode (coeur de diamètre très petit, 10 microns environ), multiple pour la fibre multimode. Dans le cas d'une fibre multimode, plusieurs longueurs d'onde lumineuse traverse la fibre, pour une fibre monomode au contraire, une seule longueur d'onde est utilisée ce qui supprime les problèmes d'interférences. Avec une fibre monomode on augmente donc la distance maximale et le débit autorisé, mais également le prix. Ce type de fibre est généralement réservé aux services télécom sur de longues distances. Au cours de ce processus, il subit une réfraction. Mais si l'angle d'impact est supérieur à un angle limite défini par rapport à la normale à l'interface, alors le rayon est réfléchi dans le verre. Ce phénomène s'appelle réflexion totale. Les fibres multi modes Ce sont des fibres dont la partie centrale (là où est guidée la lumière) a un diamètre grand devant la longueur d onde utilisée. L étude de la propagation peut donc se faire de façon simplifiée mais correcte par l optique géométrique, c est à dire le calcul des trajectoires des rayons. Fibres optiques à saut d indice. C est le type de fibre le plus simple, directement issue des applications optiques traditionnelles. Dans cette fibre, le c ur est homogène et d indice n 1. Il est entouré d une gaine optique d indice n 2 inférieur à n 1. Ces deux indices sont peu différents et sont dans un rapport de l ordre de 1,5. La gaine otique joue un rôle actif dans la propagation, et ne doit pas être confondue avec les revêtements de protection déposés sur la fibre. D après la loi de Descartes, un rayon lumineux injecté va rester guidé dans la fibre (dans le c ur) si son angle d'inclinaison reste inférieur à 0, donné par : Le rayon est dans ce cas guidé par réflexion totale au niveau de l interface c ur gaine, sinon il est réfracté dans la gaine. Ceci reste vrai si la fibre cesse d être rectiligne, à condition que le rayon de courbure reste grand devant son diamètre. Du faites de leurs performances moyennes (100 MHz /km), elles ne sont utilisées que pour des distances courtes. Malgré les faibles performances de ces fibres optiques, celle-ci sont les moins onéreuses. Fibres optiques à gradient d indice L'indice de réfraction coeur/gaine présente une courbe parabolique avec un maximum au niveau de l'axe. Les rayons lumineux suivent un parcours sinusoïdal. La bande passante est comprise entre 600 et 3000 MHz/km. Les diamètres les plus fréquents sont 62.5µm et 50µm. Leur coeur n est plus homogène : la valeur de l indice décroît depuis l axe jusqu à l interface, suivant la loi : où r est la distance à l axe, D la différence relative d indice, et a l exposant de profil d indice (proche de 2). La gaine d indice n 2 n intervient pas directement, mais élimine les rayons trop inclinés. L ouverture numérique est l angle du cône des rayons transmis. #Niedercorn LT «la Briquerie» THIONVILLE Les supports de transmission & page 4/8

5 L avantage essentiel de ce type de fibre est de minimiser la dispersion du temps de propagation entre les rayons, sans utiliser pour cela l ouverture numérique trop faible. Ce type de fibre optique est la plus utilisée pour des liaisons informatiques sur des distances moyennes. Les fibres optiques monomodes Un seul mode, appelé fondamental, se propage à l'intérieur de la fibre. La bande passante est supérieure à 10 GHz/km. Le diamètre du coeur (9µm) et l'ouverture numérique sont si faibles que les rayons lumineux se propagent parallèlement avec des temps de parcours égaux. Ne subissant pas la dispersion intermodale, ce type de fibre est surtout utilisé pour des distances très longues. La fenêtre optique La fenêtre optique est la plage de longueurs d'ondes utilisées. Cette plage est déterminée par le type de fibre et sera choisie de manière à obtenir le moins d'atténuation. L'atténuation est due à la diffusion et à l'absorption des matériaux utilisés et éventuellement aux mauvaises conditions de pose (rayon de courbure). On utilise 3 longueur d'ondes : 850, 1300 et1500 nm (infra rouge). Exprimée en décibels/km, elle est exprimée par un rapport entre la puissance émise et la puissance reçue. Affaiblissements caractéristiques des fibres optiques Affaiblissement à 850nm Affaiblissement à 1300nm Fibre 62.5µ 3.5dB/km 1.5dB/km Fibre 50µ 2.7dB/km 1.0dB/km Un affaiblissement de 3 db correspond à une perte de 50 % du signal. Les longueurs d'onde généralement utilisées dans les équipements correspondent aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm. Propriétés communes aux fibres optiques Débit: supérieur à 10 Gigabits par seconde. Point à point uniquement Distance maximale : portée de quelques kilomètres en monomode et quelques dizaines de kilomètres en multimode. Pertes très faibles. Pose délicate (matériau rigide, respect d'angles de courbures importants). Connexion de plus en plus aisée grâce à l'utilisation de connecteurs préencollés et de pinces à sertir ou encore les fours à fusion. Coût élevé de l ordre de 10 à 100 F/mètre. Insensibilité aux perturbations électromagnétiques, grande sécurité (écoutes clandestines très difficiles à réaliser). Convertisseurs optique-numérique sont encore d'une technologie coûteuse. Utilisées dans des liaisons point à point généralement dans le câblage primaire. #Niedercorn LT «la Briquerie» THIONVILLE Les supports de transmission & page 5/8

6 Test de la fibre optique ou budget optique Le budget optique exprime le capital d'affaiblissement d'une liaison optique, c'est à dire la perte de puissance maximale autorisée pour la liaison. L'affaiblissement total du signal qui traverse la fibre doit toujours se situer en dessous du budget optique. A l'affaiblissement du câble s'ajoutent les pertes correspondant aux connecteurs et épissures réalisées. La mesure de l'affaiblissement d'un lien fibre optique est indispensable avant sa mise en service. Elle se fait à l'aide d'une source optique adaptée à la longueur d'onde d'utilisation (850nm, 1300nm) et d'un mesureur de puissance. Mise en uvre. La pose de la fibre est une opération délicate. Une fois le budget optique réalisé, on met en place les éléments actifs équipés de modules optiques. Les cordons de brassage permettent de relier ces derniers aux prises du tiroir optique. Pour relier la fibre optique aux éléments du réseau, on utilise principalement 3 sortes de prises : ST, SC ou LC Epissures : Elles permettent de raccorder deux fibres simples, appelées "brins", de manière définitive. L'épissure peut être réalisée par juxtaposition (épissure mécanique) ou par fusion des deux fibres. Epissures : atténuation caractéristique Multimode Monomode Nominal Maxi Nominal Maxi Fusion 0.1dB 0.15dB 0.15dB 0.3dB Mécanique 0.15dB 0.3dB 0.2dB 0.3dB La liaison HF. Quelles soient radio, hertzienne ou infrarouges, les ondes permettent dans certaines conditions de servir de support de communication pour les réseaux informatiques. L'émission peut se faire à partir de cellules (émetteur arrosant une petite zone géographique) comme dans le cas du téléphone portable, à partir d'un satellite géostationnaire dans le cas d'une communication intercontinentale pour Internet par exemple ou tout simplement à partir d'un émetteur de signaux infrarouges (comme ceux utilisés dans une vulgaire télécommande de télévision) pour un réseau local sans fil. Par rapport aux autres techniques, les ondes hertziennes ou infrarouges n'ont pas besoin de support physique. Ce type de média est utilisé par certains réseaux locaux sans fils. #Niedercorn LT «la Briquerie» THIONVILLE Les supports de transmission & page 6/8

7 Les grandes étapes du câblage d'un bâtiment sont : Les systèmes de câblage. le choix de la topologie et des supports utilisés. Ces choix sont guidés par un grand nombre de facteurs : les caractéristiques du réseau futur ou existant, de sa taille, du nombre d'équipements le constituant, des utilisations prévues du réseau, de la configuration des bâtiments, etc... le repérage du cheminement des câbles. On distingue parfois différents niveaux de câblage o câblage primaire : liaisons entre immeubles o câblage secondaire : liaisons entre les étages d'un immeuble o câblage tertiaire : liaisons entre les pièces d'un immeuble, les ordinateurs d'une même salle Les contraintes liées à ces différents niveaux de câblage vont être très différents. Pour les câblage primaires et secondaires, le nombre de câble et les distances à parcourir seront souvent importants, par contre l'équipement reste généralement en place un certain temps, on utilisera généralement des chemins de câbles (sortes de cornières métalliques perforées supportant des faisceaux de câbles) qui pourront être dissimulés dans des faux plafonds ou des faux planchers, ou éventuellement en façade le long des couloirs. Pour le câblage situé à l'intérieur des bureaux, la réorganisation des espaces de travail (disposition, nombre et types d'équipements) doit être envisageable, d'autre part le câblage doit être le plus discret possible. On utilise généralement des goulottes murales, des faux planchers ou plafonds, des systèmes intercarpet (les câbles passent entre 2 épaisseurs de moquette), des protèges câbles etc... Afin de rendre plus souple une installation réseau, la tendance actuelle consiste en l'utilisation combinée de câblage mural et d'armoire de brassage qui permettent le branchement "à la demande" des différents équipements. Schéma d'utilisation d'une armoire de brassage (en rouge : les cordons "mobiles" permettant la réorganisation du réseau) La pose des câbles et leur raccordement aux équipements. Cette opération commence généralement par les percements de cloisons qui s'imposent, la pose des différents supports des câbles (goulottes, chemins de câbles, etc...). Les câbles sont ensuite "tirés" et raccordés aux réglettes de brassages, aux prises murales, etc... Afin de faciliter les tâches de maintenance du réseau, ces opérations s accompagnent d'une opération d'étiquetage des différentes prises. #Niedercorn LT «la Briquerie» THIONVILLE Les supports de transmission & page 7/8

8 Les tests du câblage. Cette opération est indispensable, elle permet de mesurer la performance de chaque câble par des tests réflectométriques (on envoie un signal électrique à une extrémité et on l'analyse à l'autre bout) qui vont permettre de déterminer des paramètres importants comme la longueur, les affaiblissements, les paradiaphonies, etc.. Câblage des prises RJ45. Pour les câblages intégrés des bâtiments, on utilise essentiellement des prises RJ45 pour les paires torsadées. Le connecteur RJ45 se présente sous la forme suivante : Les contacts 1 et 2 d'une part et les contacts 3 et 6 d'autre part doivent être connectés aux deux conducteurs d'une même paire. Certains câbles "pré câblés" du commerce ne respectent pas cette contrainte et introduisent la diaphonie sur le segment. Entre deux équipements terminaux la paire émission de l'un doit être connectée à la paire réception de l'autre. Il est parfois nécessaire de réaliser un câble croisé lorsque l on veut relier deux éléments du même type (machine ou élément actif). Différentes normes existent pour le repérage des couleurs : EIA / TIA 568A croisé France Télécom BCS EIA /TIA 568 A droit 1 Blanc/Vert Gris Incolore Blanc/Orange 2 Vert Blanc Bleu Orange 3 Blanc/Orange Rose Gris Blanc/Vert 4 Bleu Orange Orange Bleu 5 Blanc/Bleu Jaune Jaune Blanc/Bleu 6 Orange Bleu Blanc Vert 7 Blanc/Marron Violet Violet Blanc/Marron 8 Marron Marron Marron Marron Masse Noir M Noir Noir Prises femelles... BLANC/ORANGE... ORANGE... BLANC/VERT...BLEU... BLANC/BLEU...VERT... BLANC/MARRON...MARRON Prises mâles câbles droits : Idem que les prises femelles. Le câblage doit être le même pour les deux connecteurs. câbles croisés : Le premier connecteur doit être câblé normalement et le deuxième câblage doit être réalisé à l aide du modèle suivant :...BLANC/VERT...VERT...BLANC/ORANGE...BLEU...BLANC/BLEU...ORANGE...BLANC/MARRON...MARRON #Niedercorn LT «la Briquerie» THIONVILLE Les supports de transmission & page 8/8