La fibre optique jusqu au bureau
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- Jean-Michel St-Hilaire
- il y a 8 ans
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1 La fibre optique jusqu au bureau La fibre optique s installe de plus en plus dans les réseaux bureautique d immeubles ou LAN (local area network). Toutefois force est de constater que son domaine d application demeure encore limité et que la majorité des installations aujourd hui en place sont en cuivre. Malgré les nombreux intérêts qu offre l utilisation de la fibre optique, la méconnaissance et les à priori, ainsi que le coût ont pu apparaître pour certains comme rédhibitoires. Face à un câblage tout cuivre qui semble rencontrer aujourd hui des limites, la fibre s impose comme le média de transmission sur le LAN. Toutefois cette domination ne semble pas pouvoir se réaliser d un coup. Aujourd hui, des solutions cumulant une installation efficace de la fibre et de l opto électronique permettent de donner une réalité à un montage optique dans le bâtiment. I. Limites du média cuivre dans les réseaux locaux de bureau I.1. Situation actuelle La fibre optique apparaît certes dans le LAN mais son domaine d application semble aujourd hui encore limité au segment fédérateur. Elle se rencontre de plus en plus pour la distribution verticale vers les étages alors que le cuivre garde aujourd hui toute sa place sur le niveau horizontal (fig. 1). De manière générale, dans les immeubles de bureaux, et indépendamment des utilisateurs, la mise en œuvre du réseau informatique répond à une topologie en «arbre» intégrant trois niveaux hiérarchiques, le primaire, le secondaire et le tertiaire.. Niveau primaire : Backbone et secteur au sol. Généralement destiné à un réseau étendu et à très grande vitesse, reliant chacun des bâtiments et autres unités d un même site. Le pré-câblage conseillé est la fibre optique.. Niveau secondaire : Répartiteur de bâtiment. Il est situé au niveau d un noeud central d un bâtiment ou d une unité, d où est effectuée la répartition/ distribution. Le pré-câblage conseillé est soit la fibre optique soit la paire torsadée.. Niveau tertiaire : Répartiteur d étage, niveau final. Il est défini au noeud local pour la connexion des terminaux. Le pré-câblage conseillé est la paire torsadée. II.2. Limitations de cette situation Un tel schéma peut être aujourd hui soumis à caution. Ainsi, la concentration du câblage paire torsadée et la limite de la longueur des segments (100m) qui en découle Fig. 1 : Câblage traditionnel; les parties primaire et secondaire intègrent l optique; la partie tertiaire, le cuivre. Des composants actifs et des répartiteurs, coûteux, sont nécessaires aux différents étages. nécessitent une sous-division en niveaux secondaires et tertiaires. Du fait de la segmentation, il faut alors rechercher une augmentation par pallier de la capacité de transmission d un niveau à l autre pour éviter les engorgements lors du passage des données. Le protocole Ethernet offre une structure simple et une mise en oeuvre économique qui lui ont permis de largement s imposer dans le secteur des réseaux. C est aussi la seule technologie de réseaux (avec ATM) qui permet en son sein le passage à des débits de transmission plus élevés: la migration. Géraud Danzel d Aumont ; Microsens GmbH & Co.KG 1
2 Dans le domaine des réseaux, cette hiérarchisation par pallier des niveaux de distribution pose de plus en plus de problèmes, notamment du fait de l évolution vers des débits de transmission toujours plus élevés au niveau final. Par exemple, le protocole Fast Ethernet, avec un débit réseau de 100 Mbps, est aujourd hui un standard au niveau tertiaire. Les Backbone traditionnels avec 100 Mbps deviennent alors de véritables goulots d étranglement. Le Gigabit-Ethernet peut certes y remédier, mais dans les gros réseaux où les applications utilisent de plus en plus de données, il est déjà jugé comme problématique. Central Fibre Figure 2 : Le passage aux réseaux cuivre pour les derniers segments nécessite le cumul de répartiteurs et sous répartiteurs. De même l exigence de plus en plus croissante de sécurité ne va pas dans son sens. Ainsi, les faibles distances offertes par le cuivre nécessitent le cumul de répartiteurs et sous répartiteurs, qui sont autant d intermédiaires soumis au risque de pannes et dont la gestion et la maintenance ne sont pas facilités car dispersés (figure 2). De plus, l actuelle course à une sécurisation maximale du réseau oblige à intégrer des fonctions de management sur l ensemble des produits actifs. Au niveau de la mise en œuvre ellemême, il est nécessaire de séparer les conduits de câbles dédiés au transport du courant fort de ceux dédiés au transport de courant faible (données informatiques). Une étude doit être menée afin de garantir le réseau contre les parasites électromagnétiques. Ceci est d autant plus flagrant dans des environnements perturbés, comme l industrie où les machines outils peuvent créer des arcs électromagnétiques: la transmission de données est alors perturbée si elle circule sur le média cuivre. Mais surtout, le problème majeur qui se pose au cuivre est celui de sa périnisation, face aux besoins de plus en plus croissants de bande passante et après de nombreux changements du cablâge, le directeur de réseaux doit à nouveaux faire des choix d avenir (Cat.5, 5E, 6, 7, etc...) sans réelle garantie sur la validité à terme de l investissement. II. La fibre optique dans les réseaux locaux (LAN) : une solution d avenir II.1. L'exigence technologique De nos jours, un câblage immobilier viable à long terme doit répondre aux exigences de haute performance et de compatibilité aux évolutions futures. C'est pourquoi on voit de plus en plus de structures modernes amener la fibre optique jusqu'à l'utilisateur final. La fibre optique offre en effet de nombreux intérêts la présentant comme l alternative capable de répondre dès aujourd hui et à terme aux besoins des entreprises. En effet, les nombreux intérêts comme: bande passante, longue distance (plusieurs centaines/ milliers de mètres en fonction du type de fibre), immunité contre les parasites électro magnétiques, confidentialité, faible atténuation, mise en œuvre facile, encombrement moindre pour de meilleures performances ( ) font de ce média un investissement d avenir. II.2. L'exigence économique Ajoutons que contrairement à un câblage cuivre, à priori moins onéreux, mais objet de modifications successives et coûteuses afin de suivre les besoins des utilisateurs, la fibre optique offre l avantage d un investissement pérenne (figure 3). En effet, la fibre optique une fois montée peut être considérée comme le squelette de l infrastructure du réseau, Légende de la figure 3 : Coûts cumulés de l'investissement long terme pour un réseau cuivre Coûts cumulés de l investissement long terme et un réseau fibre optique Cat. 3 Cat. 4 Cat. 5 Cat. 6 Pré-câblage cuivre Câb. Ins t Câb. Inst Câble Ins tallationcâble Installation Pré-câblage Fibre Optique Câble Instal. Câble = Tout le Hardware Coûts Géraud Danzel d Aumont ; Microsens GmbH & Co.KG 2
3 au même titre que le sont les canalisations d eau. Installée dans la durée, ses qualités intrinsèques n obligeront qu à une modification des produits d extrémité. III.3. Une architecture simplifiée De même, alors que sur le cuivre, la distance maximum de 90 mètres entre produits actifs oblige à des sous divisions en niveaux secondaires et tertiaires du réseau, la réalisation d un câblage en fibre optique offre des longueurs de segments telles qu il est alors possible de se doter pour l ensemble du site d une centralisation des concentrateurs et routeurs. On parle alors de la technique du Backbone en arbre (collapsed backbone). Le Backbone ainsi obtenu est concentré en un point (tronc) et ce schéma en étoile permet de relier tous les terminaux, et ce quelle que soit la distance, sans composants actifs ou répartiteurs intermédiaires. On peut ainsi opposer à l argument trop entendu du coût élevé du pré-câblage fibre optique, les économies découlant de la sous-répartition ainsi que la simplification de la maintenance et du management du réseau. Les intérêts techniques du média fibre optique démontrés, il lui restait à trouver une réalité économique ; cela est désormais chose faite. III. Installer le câble différemment : le concept PACe Comparatif pour 50 à 100 points cuivre en long (sans SR.) cuivre PACe connectique, test, matériels Matériels actifs Installation/Pose Câble Figure 4 : Comparatif du coût d'installation entre un réseau cuivre et un réseau fibre optique géré par le concept PACe, (pour 50 à 100 points cuivre) Partant du postulat que le coût de la main d œuvre représente quelque 50% du montant de la facture quel que soit le média, cuivre ou fibre optique, les leviers demeurent limités. Le coût des produits actifs avec port optique tend certes à baisser, mais cela ne peut pas toujours être suffisant. Il est donc nécessaire de «réinventer «une solution de câblage à même d offrir des gains sur l ensemble de l installation. Pour ce faire, le concept PACe, développé par le câblier ACOME, permet de minimiser le coût de la main d œuvre et par la même d intégrer une solution optique pour un prix équivalent au cuivre. Encombrement réduit Le concept repose sur un câble unique qui fait partie de l infrastructure du bâtiment dans lequel se trouve une réserve de brins optiques offrant des points d accès simples à mettre en œuvre (figure 5). Le tout permettant une évolution dans le temps de l offre. D une capacité de 48 ou 144 brins, il offre un encombrement réduit et facilite l installation. Le PACe se pose en un seul montage au plus près des utilisateurs et il suffit d en extraire la quantité de fibres nécessaire pour irriguer le bureau. L extraction de la fibre est figure 5 : Concept PACe : le câble fibre optique unique fait partie de l'infrastructure du bâtiment aisée et s effectue en quelques instants. Il suffit pour cela de créer une dérivation des brins nécessaires. Le raccordement se fait alors dans la goulotte sur des prises passives ou actives. Géraud Danzel d Aumont ; Microsens GmbH & Co.KG 3
4 Doublement des capacités de la fibre La fibre à profusion Le re-bouclage du PACe vers le répartiteur permet de doubler la capacité de câblage 48 fo installées = 96 fo disponibles Il est possible en rebouclant le câble de doubler la capacité du réseau. La fibre est alors accessible des deux côtés et permet de connecter plus de produits actifs. Ainsi, pour 144 brins optiques installés, il est possible de connecter jusqu à 288 utilisateurs! 144 fo installées = 288 fo disponibles Une telle profusion de fibre permet d insérer des fibres multi mode et mono mode à même de répondre aux exigences futures du réseau (figure 6). IV. Le concept fiber to the office IV.1 Du "fiber to the desk" au "fiber to the office". Fiber To The Office Fiber To The Desk MICROSENS Bureau Rapidement, le concept tout fibre «Fiber to the desk» intégrant des produits actifs aux différentes extrémités du réseau n a pas connu le succès escompté (figure 7). Collapsed Backbone Application point à point Intervention s oftware Quid des périphériques? Fibre Différentes raisons peuvent en être données parmi lesquelles : coût lié à la mise en œuvre d une application point à point, surcoût lié à l intégration de produits actifs optique sur des appareils nativement équipés de connexions en cuivre, lorsque cela est encore possible Partant donc du constat que la quasi majorité des produits vendus sur le marché ne disposent pas de connexion optique, l idée a germé d effectuer une migration du réseau en douceur vers la fibre optique. Le but recherché est de conserver les équipements existants cuivre (cartes réseau, répartiteurs) afin d effectuer des gains sur l actif, et de connecter non pas un produit terminal (PC, périphériques ) par liaison optique, mais plusieurs. Le concept «Fiber To The Office» venait de naître. IV.2. Description du câblage La fibre optique est montée dans les bureaux à travers les gaines techniques et les plinthes. Elle est alors connectée à des produits actifs (répartiteurs) intégrés dans les plinthes au plus près des utilisateurs. Les connecteurs en cuivre RJ45 accessibles en façade permettent facilement l intégration au réseau des terminaux (ordinateurs, périphériques ) par le biais de simples jarretières en paire torsadée (figure 8) Les switch pour goulottes offrent une combinaison intelligente d'un câblage cuivre et d'un câblage Fibre Optique et garantissent un investissement économique et durable. De part le câblage en étoile, les locaux techniques abritant les sous répartiteurs par étage disparaissent et l utilisateur peut revaloriser les mètres carrés autrefois perdus. figure 8 : Un bâtiment câblé selon le concept "fiber to the office". Géraud Danzel d Aumont ; Microsens GmbH & Co.KG 4
5 Autre avantage se présente lorsqu'il s'agit d'élargir ou de moderniser le réseau existant. Seuls les terminaux sont concernés par tout changement ; la structure principale, appelée Collapsed Backbone, demeure. De même, afin de faciliter l installation, MICROSENS a intégré un port de cascade en cuivre dans la goulotte qui peut se connecter sur un second switch tout cuivre. Il est alors possible de faire des extensions de réseau sans surcoût marginal lié au tirage d une seconde fibre. IV.3. Mise en oeuvre Le câble fibre optique en provenance d un répartiteur central court dans les conduits de câbles. Il se branche à un «installation-switch» qui vient se clipser dans la goulotte. Afin de faciliter le montage, le produit répond au standard mosaïque 45 définit par Legrand et dispose d un transformateur électrique intégré (figure 9). figure 9 : Concept fiber to the office : le câble fibre optique court dans les conduits de câble. de la voix sur IP. Le temps de mise en œuvre est réduit puisqu il n y a qu une seule intervention pour plusieurs utilisateurs. Il suffit ensuite d utiliser des jarretières cuivre pour connecter les terminaux tels ordinateurs, téléphones, imprimantes, etc Le ratio d utilisation fibre/ utilisateur étant de 1 sur 4, il permet une optimisation du rapport coût performance du câblage fibre, et offre l intérêt d être l une des solutions les plus adaptées pour l intégration Du côté local technique, on peut opter pour des convertisseurs multivoies répondant idéalement aux besoins de grand nombre de ports dans peu d espace. IV.4.Téléphonie sur IP et Power over Ethernet L intégration de la Téléphonie sur IP a mis en relief l intérêt de la solution dans la mesure où désormais Data, Téléphonie et Vidéo peuvent désormais circuler sur un seul et même média. Afin de faire fonctionner les téléphones IP et autres périphériques répondant à la norme IEEE 802.3af, les switchs peuvent fournir la tension électrique de terminaux tels que téléphones IP, access point, caméras, Webcams, etc connectés au câble paire torsadée (figure 10). Bien entendu, la gestion des priorités de flux se fait au travers d un outil d administration selon les normes IEEE 802.p & q. Figure 10 : Téléphone IP directement Afin de gérer les produits, un outil d administration est disponible. connecté au switch L utilisateur peut visualiser sur son browser standard les informations sur les statuts des composants du réseau grâce au management sur plateforme SNMP. Telnet, Web Based, MICROSENS Device Manager sont également supportés. De plus, les différents firmwares jusqu ici distingués en fonction de l option requise sont dorénavant regroupés en un firmware global supportant par exemple autant le Power-Management que les «Port and Packetcounters» et l Authentification selon IEEE 802.1x. Afin de permettre l intégration de nouveaux services comme la vidéo ou des transmission de données à débit élevé, le switch est disponible en version GbE. IV.5.L offensive Power over Ethernet Afin de répondre aux exigences d évolutions de la vie de bureau et faciliter l extension d un réseau informatique, MICROSENS a développé un switch équipé d un 5 ième port cuivre lui-même installé dans Géraud Danzel d Aumont ; Microsens GmbH & Co.KG 5
6 la goulotte, soit 6 ports en tout. L'avantage principal réside aussi pour cette version dans la fonction intégrée Power-over-Ethernet (PoE) conformément à IEEE 802.3af ; elle est supportée par les cinq ports cuivre (10/100Base-TX Auto Négociation). Ainsi, tous les appareils connectés au switch via le câble paire torsadée sont, simultanément à la transmission de données, alimentés en électricité (PSE = Power Source Equipment). Tout élargissement de réseau via des Access Points ou cascades de switchs sont ainsi simples et rapides à réaliser. La puissance maximum disponible de 15,4 W par port permet d'alimenter tous types de terminaux conformes à la norme, tels des téléphones IP, Acces Points, caméras IP etc. Fig. 11 : Extension d un réseau FTTo via le 5 ième port de cascade TP vers un switch tout cuivre. Pour la connexion au réseau, le Micro-Switch est équipé d'un port fibre optique (100Base FX), disponible en Multimode ou Monomode. Une autre version est équipée d un uplink cuivre (10/100Base-TX) plutôt que FO (figure 11), et peut ainsi être complètement alimentée en électricité via le port PoE du Micro-Switch PoE auquel elle est cascadée ; cette version du switch est alors aussi «Powered Device» (PD) Le Micro-Switch travaille selon le principe du Store-and-Forward et sa matrice de switching est conçue de telle sorte que, même en cas de charge maximale, la vitesse Fast Ethernet soit atteinte (Nonblocking). Les fonctions Octroi de priorités (QoS) et VLANs conformément à IEEE 802.3P/q font partie intégrante du Micro-Switch. V. Perspectives Comme nous venons de l étudier, alors que l administrateur réseaux est confronté à un choix dans l évolution du réseau (fibre optique ou cuivre), le critère determinant apparaît comme toujours celui du seuil de rentabilité financière. Ainsi, s il apparaît évident qu un cablâge futur doit être en fibre optique, la question se pose sur la manière de le mettre en œuvre pour le rendre accessible. Grâce aux nouveaux développements dans les domaines des composants optiques actifs et de la connectique passive, les coûts de réalisation de structures réseaux en fibre optique baissent considérablement. De même, l intégration très prochaine de la technologie Wifi dans ce type de switches donnera une dimension incontournable à cette offre par la combinaison intelligente de l ensemble des média de communication fédéré sur le support fibre optique. Géraud Danzel d Aumont ; Microsens GmbH & Co.KG 6
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