III. Connectique et câblage réseaux

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1 III. Connectique et Câblage des Réseaux Câblage et Connectique des Réseaux (1):L'application réseau est le programme informatique utilisant les capacités de communication du réseau : accès à des fichiers distants, messagerie,. (2):Le système d'exploitation de la machine peut être Windows, Dos, Unix,. Structure fonctionnelle d une station réseau (3):Une bibliothèque de fonctions réseau est l'ensemble des fonctions de communication que peut réaliser la carte réseau. Elle est contenue dans des fichiers sources et exécutables qui sont utilisés par l'application réseau qui fait appel à ces fonctions pour communiquer sur le réseau. (4):Un pilote de carte réseau (driver) est un programme de bas niveau qui est utilisé pour accéder à la carte. (5):Un adaptateur de signaux peut être nécessaire pour convertir et adapter le signal du médium à un signal acceptable par la carte. (6): La connexion physique au réseau sur le médium peut nécessiter une prise spécifique (TAP : Terminal Access Point) selon le réseau. (7):La carte réseau gère la communication et la transmission des informations sur le médium.

2 Câbles Métalliques : Paires Torsadées Les paires torsadées se classent en deux catégories selon qu'elles sont entourées d'une enveloppe métallique dite de blindage garantissant une meilleure immunité aux parasites grâce à un effet "cage de Faraday" :! Paire Torsadée Non Blindée UTP Unshielded Twisted Pair! Paire Torsadée Blindée STP Shielded Twisted Pair Les paires torsadées sont référencées STP 22, 24, 26 ou 28 AWG. L'affaiblissement sur une paire torsadée est inversement proportionnel au Ø du conducteur. Le débit de transmission est inversement proportionnel à la distance : 1 Mbps pour 0,1 Km / 0,1 Mbps pour 1 Km. Caractéristiques descâbles Métalliques ATTENUATION : db A = 10 log (P1/P2) Dépend de la Fréquence et de la longueur VITESSE DE PROPAGATION : ns / m Par rapport à la vitesse de la lumière C IMPEDANCE CARACTERISTIQUE : OHM Comportement câble infini Z! " BANDE PASSANTE : Hz Gamme de fréquences acceptées avec 3db d'atténuation DIAPHONIE : db Interférence d'une ligne sur une ligne voisine CATEGORIES DE CABLES Catégorie 3 Jusqu'à 16 MHz, Débit 10 à 50 Mbps,Précâblage 10 Base T Catégorie 4 Jusqu'à 20 MHz, Débit 50 Mbps, Utilisé pour Token Ring 16 MHz Catégorie 5 Jusqu'à 100 MHz, Débit 100 Mbps et plus Catégorie 6 Jusqu'à 1GHz, Débit > 100 Mbps

3 Câble Métallique Coaxial Un câble coaxial () est composé d'une âme en cuivre d'une section de 1,2 mm ou 2,6 mm, recouverte d'un revêtement isolant et entouré d'une tresse métallique. L'ensemble étant recouvert d'une gaine plastique rigidifié et isolante tresse isolant âme # âme / #tresse (Rapport = 3,6) 2,6 / 9,5 1,2 / 4,4 Le débit de transmission sur un câble coaxial peut aller jusqu'à de 100 MBps pour une distance de 1 Km. Une régénération du signal est nécessaire au delà de cette distance. Le câble coaxial RG-58 a des dimensions âme/tresse de 1,2/4,4mm et dispose d'une impédance caractéristique de 50 $. Le câble coaxial RG-62 a la même apparence que le câble RG 58, mais il dispose d'une impédance caractéristique de 93$, tout en étant plus mince. Il est utilisé avec le réseau ARCNET Token Ring.. Le câble coaxial RG-8 a des dimensions âme/tresse de 2,6/9,5mm et dispose d'une impédance caractéristique de 75 W. Il est utilisé pour le câblage TV en Large Bande ou en Bande Porteuse. Il a la même apparence que le câble RG 58 Les Fibres Optiques Gaine Nylon Couche de Protection Gaine Optique : Indice Réfraction R2 Cœur (Verre / Plastique) Indice : Réfraction R1 Affaiblissement très faible 0,5 db / Km à 3 db / Km suivant longueur d'onde (0,8!m à 1,5!m) et la nature du cœur (Verre / Plastique) Débit 140 MBps pour 50 Km Régénération du signal de 1 Km à 50 Km Dérivation difficile sans altérer l'affaiblissement - La fibre à saut d'indice 200/380 constituée d'un cœur et d'une gaine optique en verre de différents indices de réfraction. Grande dispersion des signaux, ce qui génère une déformation du signal reçu. - La fibre à gradient d'indice dont le cœur est constitué de couches de verre successives ayant un indice de réfraction proche. Ainsi tous les rayons traversant la fibre on des temps de propagation identiques, ce qui veut dire que l'on a réduit la dispersion modale. Bande passante typique Mhz par km - La fibre monomode dont le cœur 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. Le petit diamètre du coeur (10!m) nécessite une grande puissance d'émission, donc des diodes laser qui sont relativement onéreuses. Fibres optiques et convertisseur prise AUI 15 Pts.

4 Caractéristiques des Fibres Optiques : LONGUEUR d'onde : nm 850 nm < l < 1550 nm INDICE de REFRACTION : C/V (C=2.998 * 10 8 m/s) FIBRE = CŒUR + GAINE Coeur : Verre, Plastique Coeur Gaine Revêtement primaire OUVERTURE NUMERIQUE : ON = sin (A/2) 0,2 à 0,5 A La Liaison RS V24 Liaison point à point, Courte distance maxi 30m Débit maximum Bps. Très Sensible aux perturbations électriques et électromagnétiques. Aussi appelée liaison V24 (CCITT : Comité Consultatif International du Télégraphe téléphone) ou ISO Caractérisée par une communication half ou full duplex, établie sur 3 Fils : TXD (Transmission), RXD (Réception), GND (Masse). Le signal est transmis selon une tension absolue par rapport à une référence de tension commune GND. Les niveaux de tension correspondant au niveau logique.

5 Connecteur RS V24 Câblages RS V24 Câblage RS232 entre deux équipements exploitant tous les signaux de contrôle, afin de permettre une synchronisation totale des équipements. Câblage RS 232 dit "Null Modem" garantissant très souvent un fonctionnement correct de la liaison avec tous les types d'équipements. EXEMPLE : 2 équipements dotés d'une prise DB25 supportant une liaison RS232 dont le brochage est identique. Tracer le câblage nécessaire entre les 2 équipements pour dialoguer sur le bus point à point en version minimale

6 La Liaison RS 485 Caractéristiques : Liaison multi-points, Distance Maxi 1200m Débit Maxi 12 MBps. Signal tension différentielle Grande immunité aux parasites Enable TX TX + RX + RX TX - RX - Emetteur Différentiel Récepteur Différentiel Les signaux différentiels RS485 sont gérés par des circuits spécialisés dits "Drivers RS485» SN Etat Haute Impédance et Bus RS 485 Etat Haute Impédance : Emetteur différentiel RS485 à 3 états piloté par une entrée de commande 'Enable' : Sortie VB VA = +3 V Sortie VB VA = -3 V Sortie VB VA = Haute Impédance, permet de ne pas "charger" en tension la ligne. TX L'entrée Enable est toujours connectée au signal RTS de l'émetteur. Bus RS 485 : Bus RS 485 TX+ / RX+ (DB) TX- / RX- (DA) STATION 1 STATION 2 STATION 3

7 Adaptation de Ligne Quand un signal circule sur un câble et rencontre une discontinuité en fin de ligne, il se produit une réflexion de signal. Une signal réfléchi circule en sens opposé, se superpose et produit une perturbation, un bruit qui provoque une distorsion de la ligne. Train d impulsions de 1 V 125 ns de durée Période 2 ms L'oscillogramme obtenu montre qu'il faut environ 0,5!s au signal pour arriver à l'autre extrémité B, ( km/s). Sur la trace 1, on voit une impulsion au bout d'environ 1!s. C'est l'impulsion qui s'est réfléchie en B et qui arrive en A après avoir parcouru tout le câble en sens inverse. Elle se réfléchit alors en A et repart, pour un deuxième trajet, vers B, où elle arrive 1,5!s après son premier départ de A Résistance de Charge Une résistance terminale appelée Résistance de charge ou Bouchon, est utilisée pour empêcher la réflexion de signal, elle est placée à chaque extrémité du bus. La résistance terminale doit être proche de l'impédance caractéristique du câble utilisé.

8 Bus RS V 390 $ Rp TX+ / RX+ (DB) 120 $ Rc TX- / RX- (DA) Rc 390 $ Rp 0 V STATION 1 STATION 2 " Topologie Bus Multi-Points " Maximum 32 stations " Distance Maxi 1200 m, Débit Maxi 12 Mbits/s " Transmission Half Duplex " Câblage symétrique 2 fils (+ 1 Masse Commune) " Rc = 120 $ Résistance Terminale de Charge Obligatoire aux deux bouts du bus " Rp = 390 $ Résistance de Polarisation du Bus (Facultative mais Recommandée) Bus RS : Application

9 Bus RS 485 : Relation Débit / Distance Longueur Segment (km) 1, , Débits (KBps) + La longueur peut être étendue par répéteurs Bus RS Rc Maître "Esclave Esclave "Maître Rc Bus 4 Fils MAITRE STATION 1 " Topologie Bus Multi-Points " Maximum 32 stations ESCLAVE STATION j " Distance Maxi 1200 m, Débit Maxi 12 Mbits/s " Transmission Full Duplex " Câblage Asymétrique 4 fils obligeant un rôle Maître / Esclave STATION N " Rc = 120 $ Résistance Terminale de Charge Obligatoire en fin de boucle réception " Polarisation du Bus (Facultative mais Recommandée) ESCLAVE

10 Bus RS : Application La Liaison RS 422 Identique à RS485 MAIS la commande haute impédance des drivers n est pas gérée donc elle ne permet qu une liaison point à point avec une meilleure immunité aux parasites qu une liaison RS232. Amplificateurs différentiels RS422 Caractérisée par une communication half ou full duplex sur 4 Fils : TX+,TX-, RX+, RX- Liaison Point à Point, Distance allant jusqu'à 1 000m Débit jusqu'à 12 MBps. Signal transmis en tension différentielle entre deux lignes référencées + et -. Grande immunité aux parasites N.B. : Une seule résistance de charge Rc à un bout du câble

11 Récapitulatif des Liaisons Séries RS Blindage et Mise à la Terre La mise en place d'un réseau en milieu industriel ne peut se faire sans une prise en compte des problèmes liés à la compatibilité électromagnétique. Les lignes sont facilement perturbées par les champs électriques et magnétiques et ce, d'autant plus que les commandes de moteurs se font par des variateurs de vitesse. Il faut impérativement : - séparer les lignes de puissances des câbles informatiques par des écrans métalliques, - disposer très proprement et aligner les câbles dans des chemins métalliques pleins, - attacher les câbles informatiques pour les plaquer sur les supports métalliques, sans les déformer, - relier très souvent (tous les 5 m) les chemins de câble à la terre par un fil de forte section, - utiliser le câble adéquat, en particulier le pas des torsades et leurs décalages en cas de paires sous la même gaine, - respecter les rayons de courbure et les contraintes mécaniques prévus. Veiller au raccordement à la terre des blindages ; un blindage non relié à la terre est plus catastrophique que pas de blindage du tout. Le problème du blindage n'est pas simple : VARISTANCE d'un COTE La mise à la terre d'un seul côté n'est pas satisfaisante au point de vue des hautes fréquences et des champs électriques : le blindage peut se comporter comme une antenne et rayonner à l'intérieur. La mise à la terre des deux côtés n'est pas satisfaisante au point de vue des basses fréquences et des champs magnétiques. Il se forme une boucle de masse avec la terre. Le blindage est parcouru par des courants induits qui bien entendu rayonnent à l'intérieur. Les constructeurs préconisent l'une ou l'autre des solutions, mais cela peut ne pas marcher. Il faut alors : - soit utiliser un double blindage isolé (l'un relié à la terre aux deux bouts, l'autre relié à la terre à une seule extrémité), - soit réduire les boucles de masse de la solution B en reliant le plus souvent possible le blindage à la terre. (En général tous les 4 ou 5 m).

12 Câblage Fibre Optique / RS 485 Module liaison Optique dit OLM Type fibre Plastique 900/1000µm PCF 200/230µm Verre 10/1250µm Distance 80 m 400 m 3 à 15 km Connexions optique Topologie Optique en Bus Monitoring et Segmentation du Bus optique : les OLM envoient des messages d écho pour sonder la liaison Si un OLM est détecté défaillant : le lien est interrompu et le bus est segmenté en deux parties indépendantes toujours opérationnelles

13 Origine d Ethernet C'est un réseau développé à l'origine par la société XEROX en Le dessin original de son concepteur Robert Metcalfe (1976) Le réseau Ethernet propose des débits de transmission de 10 MBps, 100 MBps et 1 GBps. Il existe 4 types de supports pour Ethernet : Thick Ethernet, Thin Ethernet, Ethernet Paire Torsadé, Ethernet Fibre optique. ETHERNET 10/100 Base T ETHERNET 10/100 Base T sur Paires Torsadées Prise Ethernet Torsadé RJ 45 Caractéristiques :! Une seule Station par segment! Segments dérivés depuis un Hub (4, 8, 16, 24 Voies)! Segment 100 m maxi en STP, 40 m en UTP! Câble UTP AWG 22, 24 ou 26! Connexion par connecteurs RJ45

14 Règles 10/100 Base T Maxi 4 HUB en série UTP ou STP: Catégories 3, 4, 5 et 6 HUB, SWITCH pour 10 Base T Distance Max entre deux HUBs ( HUB-HUB) : 100m Distance Max entre HUB et Station de travail (HUB-Station) : 100m Câble pour connecter HUB et Station: câble droit ( straight cable) Câble pour connecter HUB et HUB: câble croisé (cross cable) Distance Max entre deux machines: 500m Remarque: On peut connecter HUB et HUB avec un câble cascade (Stack Cable) : On peut donc gagner des ports pour connecter d'autres machines au réseau. Topologie Etoile Vs Bus La mise en œuvre Ethernet paire torsadé est réalisé à l'aide de concentrateurs appelés HUB, disposant de plusieurs voies (4 à 32 voies) pour connecter les stations du réseau. Les concentrateurs sont raccordables en réseau Ethernet soit par une liaison en paire torsadée ou en câble coaxial Hub ou Concentrateur 8 voies Ethernet Connexion Ethernet par concentrateur Configuration mixte Coaxial / Torsadé

15 Baie de Brassage Réseau Informatique Ethernet Réseau Mixte Informatique / téléphonie

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