Câble Ethernet CAT7 pour applications industrielles haut débit avec bande passante de 600 MHz
Dans l'évolution des normes de câblage à paires torsadées, le câble CAT7 (catégorie 7) est une solution haut de gamme conçue pour les applications haute fréquence et haut débit. Comparé au CAT6A, le CAT7 assure une transmission stable des signaux ultra-haute fréquence grâce à une conception paramétrique plus rigoureuse et une optimisation structurelle, devenant ainsi une technologie de câblage essentielle pour les réseaux haut débit de nouvelle génération. Ce document analyse en détail les caractéristiques du CAT7 en termes de performances de transmission, d'innovation structurelle, de paramètres électriques et d'adaptabilité environnementale.
I. Performances de transmission : surmonter les goulots d'étranglement des hautes fréquences pour prendre en charge les vitesses ultra-élevées
L'avantage principal du paramètre CAT7 réside dans sa capacité à gérer les signaux ultra-haute fréquence, et ses performances de transmission s'alignent directement sur les exigences de bande passante des futurs réseaux.
Bande passante
La bande passante est le paramètre le plus important mis à niveau du CAT7 : selon la norme ISO/IEC 11801, le CAT7 est défini en deux classes : classe F et classe FA.
Classe F : La bande passante nominale est de 600 MHz, capable de transmettre de manière stable des signaux avec des fréquences allant jusqu'à 600 MHz ;
Classe FA : La bande passante nominale est augmentée à 1000 MHz (1 GHz), ce qui en fait le câble à paire torsadée avec la bande passante la plus élevée actuellement disponible.
Ce paramètre signifie que le CAT7 peut transporter davantage de signaux haute fréquence que le CAT6A (500 MHz), offrant ainsi une base de canal " pour une transmission ultra-rapide. Par exemple, l'Ethernet 100 Gbit/s nécessite une modulation parallèle multipaires à une bande passante de 1 000 MHz, et la bande passante de 1 000 MHz de la classe FA répond parfaitement à cette exigence.
Débit de données
Dans la distance de transmission standard, les performances de vitesse du CAT7 dépassent de loin celles du CAT6A :
Sur une distance de 100 mètres, la classe F peut prendre en charge de manière stable 10 Gbit/s (10 Gigabit Ethernet), ce qui est identique au CAT6A, mais avec une meilleure stabilité aux hautes fréquences ;
Dans un rayon de 30 mètres, la classe FA peut prendre en charge 40 Gbit/s (40 Gigabit Ethernet) ;
À une distance de 15 mètres, la classe FA peut même prendre en charge 100 Gbit/s (100 Gigabit Ethernet).
Cette différence de paramètre fait de CAT7 une référence pour la transmission ultra-rapide à courte distance. Par exemple, la connexion entre les serveurs et les commutateurs supérieurs dans les centres de données (généralement moins de 15 mètres) peut atteindre directement une interconnexion de 100 Gbit/s via CAT7 sans recourir à des fibres optiques, réduisant ainsi considérablement les coûts de câblage.
Équilibre dynamique entre vitesse et distance
Comme tous les câbles à paires torsadées, la vitesse du CAT7 diminue avec l'augmentation de la distance, mais la courbe d'atténuation est plus plate :
Vitesse de 10 Gbit/s : aucune atténuation dans un rayon de 100 mètres (les classes F et FA répondent à ce critère) ;
Vitesse de 40 Gbit/s : la classe FA n'a aucune atténuation dans un rayon de 30 mètres et la vitesse chute progressivement à 25 Gbit/s au-delà de 30 mètres ;
Vitesse de 100 Gbit/s : efficace uniquement dans un rayon de 15 mètres, convient aux connexions à courte distance "d'un appareil à l'autre à l'intérieur des armoires.
Ce paramètre caractéristique de "ultra-haute vitesse sur de courtes distances et de stabilité sur de longues distances" permet au CAT7 de répondre à la fois aux besoins d'interconnexion haute densité des salles informatiques principales et aux exigences de câblage longue distance des zones de bureaux ordinaires.
II. Conception structurelle : double blindage + paires indépendantes, créant une forteresse anti-interférences
La structure physique du câble CAT7 constitue la base matérielle de ses performances haute fréquence. Grâce à un blindage multiple et à une conception de torsion précise, l'impact des signaux d'interférence est minimisé.
Conception de blindage : "Double protection" de S/FTP
Pour faire face aux interférences électromagnétiques (EMI) et aux interférences radioélectriques (RFI) à haute fréquence de 1 000 MHz, le CAT7 adopte obligatoirement une structure S/FTP (paire torsadée blindée/en feuille), c'est-à-dire une conception à double blindage de paire individuelle + blindage global :
Blindage des paires : chaque paire de fils est enveloppée d'une couche de blindage en feuille d'aluminium (taux de couverture ≥ 98 %), et l'épaisseur de la feuille d'aluminium atteint 0,05 mm (plus épaisse que 0,02-0,05 mm pour CAT6A), ce qui peut bloquer la diaphonie entre les paires ;
Blindage global : Les quatre paires blindées sont enveloppées d'une couche de tresse métallique (en cuivre étamé, densité de tressage ≥ 90 %) pour former une couche de protection "outer contre les interférences de l'environnement extérieur (comme le rayonnement électromagnétique des équipements industriels).
Comparé au blindage STP (blindage global) ou FTP (blindage monocouche) du CAT6A, le double blindage du S/FTP améliore la capacité anti-interférence du CAT7 de plus de 40 %. Par exemple, dans des environnements à fortes interférences comme les ateliers industriels, le CAT6A peut subir des pertes de paquets dues aux interférences de signaux haute fréquence, tandis que le CAT7 maintient une transmission sans perte de paquets à un débit de 10 Gbit/s.
Torsion de paires : code anti-diaphonie " contrôlé avec précision"
La diaphonie à hautes fréquences constitue le principal obstacle à la transmission du signal. Le câble CAT7 réduit encore davantage la diaphonie en optimisant les paramètres de torsion :
Pas de torsion : Les pas de torsion des quatre paires sont symétriques : 8-10 mm (paire bleue), 10-12 mm (paire orange), 12-14 mm (paire verte) et 14-16 mm (paire marron). De plus, la différence de pas de torsion entre deux paires est ≥ 2 mm afin d’éviter les interférences de résonance synchrones.
Densité de torsion : Le nombre de torsions par mètre atteint 30 à 40 fois (contre 20 à 30 fois pour le CAT6A). Une haute densité de torsion peut améliorer la capacité anti-fuite des signaux et réduire le couplage des signaux entre les paires.
Conducteurs et couches isolantes : "Porteuses à faible perte" pour signaux haute fréquence
Matériau conducteur : utilise un fil de cuivre sans oxygène de haute pureté "" avec une pureté ≥ 99,995 % (supérieure à 99,99 %), et le diamètre du conducteur est de 0,58 mm (AWG 23), légèrement plus épais que les 0,57 mm du CAT6A, réduisant la résistance CC (≤ 8,5 Ω/100 mètres, mieux que les 9,38 Ω du CAT6A) ;
Couche isolante : utilise du polyéthylène expansé " (PE expansé) " avec une constante diélectrique ≤ 1,5 (CAT6A est de 1,6 à 1,8) et la perte diélectrique (tanδ) à hautes fréquences est ≤ 0,0015, ce qui peut réduire la perte d'énergie des signaux dans la couche isolante.
III. Paramètres électriques : des limites strictes pour garantir la stabilité du signal
Les paramètres électriques du CAT7 sont strictement définis par la norme ISO/IEC 11801:2017, et leurs limites sont beaucoup plus strictes que celles du CAT6A, montrant notamment des avantages de performances significatifs dans les bandes haute fréquence.
Atténuation
L'atténuation correspond à la perte d'énergie des signaux lors de leur transmission. La limite d'atténuation du câble CAT7 est strictement contrôlée avec l'augmentation de la fréquence (la distance de test standard est de 100 mètres).
À 100 MHz, l'atténuation ≤ 19,0 dB (meilleure que les 21,6 dB du CAT6A) ;
À 500 MHz, l'atténuation ≤ 35,0 dB (CAT6A est de 43,6 dB) ;
À 600 MHz (classe F), l'atténuation ≤ 38,0 dB ;
À 1000 MHz (classe FA), l'atténuation ≤ 48,0 dB.
Ce paramètre signifie qu'à une fréquence élevée de 1 000 MHz, la perte de signal du CAT7 est inférieure à celle du CAT6A (43,6 dB à 500 MHz), ce qui rend possible la transmission haute fréquence longue distance.
Paramètres de diaphonie : Presque zéro interférence" Contrôle
La diaphonie est l'élément d'évaluation principal des paramètres électriques CAT7, et ses limites sont bien supérieures à celles du CAT6A :
Diaphonie proche (NEXT) :
À 600 MHz, la limite NEXT de la classe F est ≥ 30,0 dB (CAT6A est de 23,3 dB à 500 MHz) ;
À 1000 MHz, la limite NEXT de la classe FA est ≥ 24,0 dB, toujours meilleure que les performances haute fréquence du CAT6A.
Diaphonie à distance (ELFEXT) :
À 600 MHz, la limite ELFEXT de la classe F est ≥ 20,0 dB ;
À 1 000 MHz, la limite ELFEXT de la classe FA est ≥ 15,0 dB, garantissant la stabilité des signaux distants.
Somme de puissance NEXT/PSELFEXT :
À 600 MHz, le PSNEXT de la classe F est ≥ 27,0 dB et le PSELFEXT est ≥ 17,0 dB ;
À 1000 MHz, le PSNEXT de la classe FA est ≥ 21,0 dB et le PSELFEXT est ≥ 12,0 dB.
Ces paramètres signifient que lorsque plusieurs paires transmettent simultanément, l'interférence de diaphonie du CAT7 est négligeable. Par exemple, dans une liaison 40 Gbit/s dans un centre de données, l'interférence mutuelle lorsque quatre paires transmettent en parallèle n'est que de 1/5 de celle du CAT6A, garantissant ainsi la synchronisation des données.
Perte de retour (RL)
La perte de retour mesure le degré de réflexion du signal, et la limite du CAT7 est plus stricte :
À 100 MHz, RL ≥ 18 dB (CAT6A est 12 dB) ;
À 600 MHz, le RL de la classe F est ≥ 12 dB ;
À 1000 MHz, le RL de la classe FA est ≥ 10 dB.
Ce paramètre bénéficie de la conception de cohérence dddhhimpédance" du CAT7 : l'impédance caractéristique des conducteurs, des couches d'isolation et des connecteurs est strictement contrôlée à 100 Ω ± 10 Ω (CAT6A est ± 15 Ω), réduisant ainsi la réflexion du signal causée par l'impédance.
Retard et décalage du retard
Délai : sur une distance de 100 mètres, le délai maximal à 1 000 MHz est ≤ 500 ns (CAT6A est de 548 ns) et la transmission du signal est plus rapide ;
Décalage de retard : la différence de retard entre les différentes paires est ≤ 20 ns (CAT6A est de 50 ns), garantissant un désalignement nul des signaux de quatre paires dans Ethernet 40 Gbit/s/100 Gbit/s.
IV. Conception structurelle : optimisation de la liaison complète, des connecteurs aux gaines
Les avantages de performance du CAT7 ne dépendent pas seulement du câble lui-même, mais découlent également de la conception collaborative de la structure "full-link."
Connecteurs : interfaces dédiées pour des performances haute fréquence
Le CAT7 n'est pas compatible avec les connecteurs RJ45 traditionnels (car la structure du RJ45 provoquera une fuite de signal haute fréquence), mais utilise à la place deux connecteurs dédiés : GG45 ou TERA :
GG45 : Ajoute 4 points de contact sur la base du RJ45 (un total de 12 contacts), la couche de blindage est directement connectée à la tresse de blindage du câble et l'erreur d'adaptation d'impédance est ≤ 5Ω ;
TERA : adopte une conception asymétrique avec un espacement de contact plus grand (1,27 mm), réduisant la diaphonie entre les contacts pour les signaux haute fréquence, et la perte d'insertion est ≤ 0,5 dB (à 1 000 MHz).
Le taux de couverture de la couche de blindage de ces connecteurs est ≥ 99 % et ils prennent en charge une connexion de blindage complète à 360° pour garantir l'absence de fuite de signal au niveau des joints.
Diamètre de la gaine et du câble
Affecté par le double blindage et la couche d'isolation épaisse, le diamètre du câble CAT7 augmente considérablement :
Le diamètre est généralement de 8 à 10 mm (la classe FA est plus épaisse, environ 9 à 11 mm), 30 % plus épaisse que la CAT6A (6,5 à 8 mm) ;
Le matériau de la gaine est un polyoléfine à faible émission de fumée et sans halogène (LSZH) ou un polyoléfine ignifuge avec un indice d'oxygène ≥ 35 (CAT6A est 32), et la plage de résistance à la température est de -40 ℃ ~ 90 ℃ (la qualité industrielle peut atteindre -50 ℃ ~ 105 ℃), adapté aux environnements à haute ou basse température.
Il convient de noter lors du câblage : le CAT7 a des exigences plus élevées en matière de rayon de courbure : courbure statique ≥ 16 fois le diamètre du câble (environ 128-176 mm), courbure dynamique ≥ 24 fois le diamètre du câble (environ 192-264 mm) pour éviter la rupture de la couche de blindage.
V. Adaptabilité environnementale : fiabilité dans les scénarios extrêmes
La conception des paramètres du CAT7 prend pleinement en compte les défis des environnements complexes et ses indicateurs de performance physique dépassent de loin ceux des câbles à paires torsadées ordinaires.
Résistance aux interférences électromagnétiques (EMI/RFI)
La double couche de blindage permet à la capacité anti-interférence du CAT7 d'atteindre le niveau industriel "h :
L'efficacité du blindage contre les rayonnements électromagnétiques inférieurs à 1000 MHz est ≥ 85 dB (CAT6A est de 60 dB), ce qui peut résister à de fortes sources d'interférences telles que les sous-stations et les moteurs ;
Le taux d'atténuation des interférences radiofréquences (telles que les signaux de téléphonie mobile, les ondes radar) est ≥ 99,9 %, garantissant la pureté du signal dans des scénarios sensibles tels que les équipements médicaux et les communications aéronautiques.
Résistance mécanique et durabilité
Résistance à la traction : à court terme (pendant l'installation) ≤ 150 N, à long terme (après fixation) ≤ 30 N (CAT6A est 100 N/20 N), et les conducteurs ne sont pas faciles à casser ;
Résistance à l'usure : La gaine ne présente aucun dommage après 1000 tests de frottement (charge 5N), adaptée aux scénarios avec mouvements fréquents (comme le câblage de scène) ;
Résistance à la corrosion : La couche de blindage métallique est constituée de cuivre nickelé avec une résistance au brouillard salin ≥ 96 heures (norme ASTM B117), qui peut être utilisée dans des environnements humides et corrosifs tels que les bords de mer ou les usines chimiques.
Résistance au feu et protection de l'environnement
Qualité ignifuge : Conforme au test de combustion verticale de la norme IEC 60332-3-24, la vitesse de propagation de la flamme pendant la combustion est ≤ 10 cm/min et il n'y a pas de gouttes ;
Protection de l'environnement : La teneur en métaux lourds tels que le plomb et le cadmium est ≤ 10 ppm (norme RoHS 2.0 de l'UE), adaptée aux scénarios avec des exigences élevées en matière de protection de l'environnement tels que les hôpitaux et les écoles.
VI. Compatibilité et scénarios d'application : positionné haut de gamme, tourné vers l'avenir
Les caractéristiques des paramètres du CAT7 déterminent ses scénarios d'application haut de gamme, tout en tenant compte d'une compatibilité limitée.
Limitations de compatibilité
Les connecteurs dédiés (GG45/TERA) du CAT7 ne sont pas directement compatibles avec le RJ45 et doivent passer par des convertisseurs "adapter", mais cela entraînera une dégradation des performances :
Si connecté à un équipement CAT6A via un adaptateur, les performances globales de la liaison seront réduites au niveau CAT6A (500 MHz/10 Gbps) ;
Il n'est pas recommandé de mélanger des câbles CAT7 avec des câbles de catégorie inférieure, sinon la perte de retour augmentera en raison d'une inadéquation d'impédance.
Scénarios d'application typiques
Sur la base des avantages des paramètres d'une bande passante de 1000 MHz et d'une vitesse à courte distance de 100 Gbit/s, le CAT7 est principalement utilisé dans :
Centres de supercalcul/grands centres de données : Prise en charge d'une interconnexion de 100 Gbit/s entre les serveurs et les commutateurs (dans un rayon de 15 mètres), répondant aux besoins de transmission de données en temps réel de la formation de l'IA et de l'informatique quantique ;
Automatisation industrielle : Connexion d'automates programmables industriels (API) et de capteurs dans les ateliers d'usine, et la capacité anti-interférence assure le contrôle en temps réel de la ligne de production (délai ≤1 ms) ;
Équipements médicaux haut de gamme : tels que le câblage interne des machines IRM (résonance magnétique nucléaire) et CT, évitant les interférences électromagnétiques affectant la précision de l'équipement ;
Studios de diffusion et de télévision : transmission de signaux en direct 4K/8K (une seule vidéo 8K représente environ 100 Mbps), et plusieurs paires peuvent transmettre plusieurs signaux de manière synchrone en parallèle.
VII. Comparaison des paramètres avec CAT6A : Pourquoi choisir CAT7 ?
Une comparaison des paramètres de base peut refléter plus clairement les avantages du CAT7 :
Paramètre CAT6A (Classe E) CAT7 (Classe FA)
Bande passante 500 MHz 1000 MHz
Vitesse à 100 mètres 10 Gbps 10 Gbps
Vitesse maximale à courte distance 10 Gbit/s (atténuation au-delà de 55 m) 100 Gbit/s (dans un rayon de 15 m)
Blindage anti-interférences STP/FTP (blindage simple/double) S/FTP (paire + blindage global)
Atténuation à 1000 MHz (100 m) Indéfinie (au-delà des spécifications) ≤ 48,0 dB
Décalage du retard ≤ 50 ns ≤ 20 ns
On peut voir que la mise à niveau des paramètres du CAT7 est principalement destinée aux scénarios de haute fréquence, de vitesse ultra-élevée et de fortes interférences, tandis que le CAT6A est plus adapté aux besoins ordinaires de 10 Gbit/s : les utilisateurs doivent choisir en fonction de la bande passante et de l'environnement réels pour éviter un surinvestissement.
Résumé
Grâce aux avancées majeures en termes de bande passante de 1 000 MHz et de débit courte distance de 100 Gbit/s, ainsi qu'à l'optimisation structurelle du double blindage S/FTP et des connecteurs dédiés, le CAT7 est devenu le plafond de performance parmi les câbles à paires torsadées. Son contrôle strict des tensions électriques
