Câble Ethernet CAT8 pour transmission courte distance 40 Gbit/s avec bande passante de 2 000 MHz
Dans l'évolution du câblage à paires torsadées, le CAT8 (câble de catégorie 8) représente le niveau de performance le plus élevé des normes actuelles en matière de câbles en cuivre. Il est spécialement conçu pour les applications courtes distances à très haut débit, telles que les centres de données et les centres de calcul intensif. Comparé à la bande passante de 1 000 MHz et au débit de 100 Gbit/s du CAT7, le CAT8 offre une transmission stable de 25 Gbit/s/40 Gbit/s grâce à une bande passante doublée et une optimisation plus stricte des paramètres, s'imposant comme un concurrent majeur des câbles en cuivre et des fibres optiques dans les applications courtes distances. Vous trouverez ci-dessous une analyse complète des caractéristiques du CAT8, notamment en termes de performances de transmission, d'innovation structurelle, de paramètres électriques et de conception des liaisons.
I. Performances de transmission : avancées dans la bande passante de 2 000 MHz et la vitesse de 40 Gbit/s
L'avantage principal du paramètre CAT8 réside dans sa capacité à transporter des signaux ultra-haute fréquence, avec des performances de transmission directement alignées sur les normes Ethernet de nouvelle génération, comblant ainsi le vide des câbles en cuivre dans le domaine 25G/40Gbps.
Bande passante
Selon les normes TIA-568.2-D (nord-américaine) et ISO/IEC 11801:2017 (internationale), la bande passante nominale du CAT8 est de 2 000 MHz (2 GHz), soit le double des 1 000 MHz du CAT7 et le quadruple des 500 MHz du CAT6A. Ce paramètre permet au CAT8 de transmettre des signaux de manière stable jusqu'à 2 000 MHz. Les signaux haute fréquence avec une densité de données plus élevée constituent la base physique des débits de 25 Gbit/s/40 Gbit/s. Par exemple, le protocole Ethernet 40GBASE-T nécessite une modulation parallèle sur quatre paires dans une bande passante de 2 000 MHz, et la bande passante de 2 000 MHz du CAT8 répond non seulement à cette exigence, mais réserve également une redondance de 10 % pour gérer les fluctuations du signal.
Débit de données
Le débit de données est l'indicateur de performance le plus critique de CAT8, avec des relations strictes définies par des normes entre la vitesse et la distance :
Sur une distance de 30 mètres, le CAT8 prend en charge de manière stable une transmission de 40 Gbit/s (40 Gigabit Ethernet) sans atténuation de la vitesse ;
Dans un rayon de 30 mètres, il est également compatible avec la transmission 25 Gbps (25 Gigabit Ethernet), répondant aux exigences des scénarios de vitesse moyenne à élevée ;
Il est rétrocompatible avec les protocoles à faible vitesse tels que 10 Gbit/s (dans un rayon de 100 mètres) et 1 Gbit/s (dans un rayon de 100 mètres), s'adaptant ainsi aux équipements existants.
Ce paramètre fait du CAT8 la solution optimale pour les interconnexions à courte distance entre les armoires et les commutateurs dans les centres de données. Par exemple, avec un espacement typique des périphériques dans les armoires de serveur inférieur à 5 mètres, le CAT8 prend facilement en charge 40 Gbit/s à environ 1/3 du coût des fibres optiques avec des vitesses équivalentes.
Relation non linéaire entre vitesse et fréquence
Contrairement aux paires torsadées de catégorie inférieure, l'amélioration de la vitesse du CAT8 ne repose pas simplement sur un doublement de la bande passante : à 2 000 MHz, une transmission de 40 Gbit/s est obtenue grâce à une transmission parallèle sur quatre paires et à des techniques de modulation avancées (par exemple, la modulation PAM-4, où chaque symbole transporte 2 bits de données). En optimisant la synchronisation des paires et l'efficacité de la modulation du signal, le CAT8 atteint une efficacité spectrale de 1,25 bps/Hz à 2 000 MHz (soit 1,25 Mbps par MHz de bande passante), contre 0,1 bps/Hz pour le CAT7 à 1 000 MHz, soit une augmentation d'efficacité de 12 x.
II. Conception structurelle : optimisation anti-interférences sur toute la liaison, du blindage à la torsion des paires
La structure physique du CAT8 constitue la pierre angulaire de ses performances haute fréquence, minimisant la perte de signal et les interférences à 2000 MHz grâce à un blindage multicouche, une torsion de précision et des matériaux spécialisés.
Conception de blindage : blindage S/FTP amélioré ""
Pour résister aux interférences électromagnétiques (EMI) et aux interférences de radiofréquence (RFI) à 2 000 MHz, le CAT8 adopte obligatoirement une structure S/FTP (paire torsadée blindée/en feuille) améliorée, une conception à double blindage combinant un blindage par feuille d'aluminium à paire individuelle + un blindage global par tresse métallique avec des paramètres de blindage dépassant de loin ceux du CAT7 :
Blindage des paires : Chaque paire de conducteurs est enveloppée d'un blindage composite feuille " + film polyester" (feuille d'aluminium de 0,06 mm, 20 % plus épaisse que le CAT7) avec une couverture ≥ 99 %. Les coutures sont serties par chevauchement (largeur de chevauchement ≥ 3 mm) pour éviter les fuites de signal par les espaces.
Blindage global : Les quatre paires blindées sont enfermées dans une couche composite de tresse en cuivre étamé + feuille d'aluminium avec une densité de tresse ≥ 95 % (contre 90 % pour CAT7) et un diamètre de filament de 0,1 mm (plus fin), atteignant une efficacité de blindage ≥ 100 dB à 2 000 MHz (contre 85 dB pour CAT7 à 1 000 MHz), bloquant complètement les sources d'interférences fortes comme les moteurs industriels et les radars.
De plus, le blindage nécessite une mise à la terre continue à 360° (résistance de terre ≤ 2 Ω) pour dévier les signaux parasites vers la terre. Les bornes de terre sont plaquées or (épaisseur ≥ 5 μm) pour assurer une conduction à faible impédance aux hautes fréquences.
Torsion de paires : précision à l'échelle nanométrique "Conception anti-diaphonie"
La diaphonie entre paires à hautes fréquences est un défi majeur pour le CAT8, avec ses paramètres de torsion optimisés grâce à des calculs précis :
Pas de torsion : Les quatre paires ont des pas de torsion de 6 à 8 mm (paire bleue), 7 à 9 mm (paire orange), 8 à 10 mm (paire verte) et 9 à 11 mm (paire rouge), avec une différence de pas de torsion ≥ 1 mm entre deux paires (contre 2 mm pour CAT7) et une erreur de pas de torsion ≤ 0,1 mm (produite à l'aide d'un équipement d'étalonnage laser), évitant l'amplification de la diaphonie due à la résonance de fréquence "" ;
Sens de torsion : les paires adjacentes utilisent une torsion inverse " (une dans le sens des aiguilles d'une montre, une dans le sens inverse des aiguilles d'une montre) pour réduire la zone de couplage magnétique, réduisant ainsi la diaphonie interpaires de 60 % par rapport au CAT7.
Conducteurs et isolation : "Porteurs de signaux" avec matériaux à faible perte
Matériau conducteur : utilise du cuivre haute conductivité sans oxygène (pureté ≥ 99,996 %) avec une conductivité ≥ 101 % IACS (International Annealed Copper Standard) et un diamètre de 0,6 mm (AWG 22), 3,4 % plus épais que le CAT7, réduisant la résistance CC à ≤ 7,5 Ω/100 mètres (contre 8,5 Ω pour le CAT7) et minimisant les pertes de courant ;
Couche isolante : utilise de l'éthylène-propylène fluoré modifié (FEP) " avec une constante diélectrique ≤ 1,3 (contre 1,5 pour le PE expansé du CAT7) et une perte diélectrique haute fréquence (tanδ) ≤ 0,0008 (contre 0,0015 pour le CAT7), réduisant l'atténuation du signal à 2 000 MHz de 40 % par rapport au CAT7.
III. Paramètres électriques : limites strictes à hautes fréquences de 2 000 MHz
Les paramètres électriques du CAT8 sont strictement réglementés par les normes TIA-568.2-D (Amérique du Nord) et ISO/IEC 11801:2017 (international), avec des avantages par rapport aux générations précédentes particulièrement évidents dans les bandes de fréquences élevées. Voici les exigences spécifiques relatives aux paramètres fondamentaux :
Atténuation
L'atténuation désigne la perte d'énergie lors de la transmission du signal. Les limites d'atténuation du câble CAT8 à 2 000 MHz sont rigoureusement contrôlées (30 mètres comme distance de test standard) :
À 100 MHz, atténuation ≤ 16,0 dB (contre 19,0 dB pour CAT7 et 21,6 dB pour CAT6A) ;
À 500 MHz, atténuation ≤ 28,0 dB (contre 35,0 dB pour CAT7) ;
À 1000 MHz, atténuation ≤ 38,0 dB (contre 48,0 dB pour CAT7) ;
À 2000 MHz, atténuation ≤ 55,0 dB (indéfini pour CAT7 à cette fréquence).
Ce paramètre signifie que sur une distance de 30 mètres, la perte de puissance d'un signal de 40 Gbps transmis via CAT8 n'est que de 1/316 de la valeur initiale (55 dB correspond à un rapport de puissance de 1:3162), restant détectable par les récepteurs.
Paramètres de diaphonie : Presque "Zéro interférence" Contrôle
La diaphonie est le plus grand obstacle à la transmission haute fréquence, et les limites de diaphonie du CAT8 restent excellentes à 2 000 MHz :
Diaphonie proche (NEXT) : ≥ 23,0 dB à 2 000 MHz (contre 24,0 dB pour CAT7 à 1 000 MHz), ce qui signifie que la force du signal de diaphonie n'est que de 1/200 du signal utile ;
Diaphonie à distance (ELFEXT) : ≥ 12,0 dB à 2 000 MHz (contre 15,0 dB pour CAT7 à 1 000 MHz), garantissant la pureté du signal au niveau du récepteur à distance ;
Somme de puissance NEXT/PSELFEXT : à 2 000 MHz, PSNEXT ≥ 20,0 dB et PSELFEXT ≥ 9,0 dB, répondant aux exigences anti-interférences de la transmission parallèle à quatre paires " d'Ethernet 40 Gbit/s."
Ces paramètres sont obtenus grâce à une mise à la terre indépendante des blindages de paires : le blindage de chaque paire est connecté via une borne de terre distincte, empêchant ainsi les signaux d'interférence provenant de différentes paires de se coupler à l'intérieur du blindage.
Perte de retour (RL)
La perte de retour mesure la réflexion du signal, le CAT8 atteignant de nouveaux sommets en matière de précision du contrôle d'impédance :
À 2 000 MHz, perte de retour ≥ 10 dB (identique à CAT7 à 1 000 MHz), ce qui signifie que la puissance du signal réfléchi n'est que de 1/10 du signal incident ;
L'impédance caractéristique est strictement contrôlée à 100Ω±5Ω (contre ±10Ω pour CAT7 et ±15Ω pour CAT6A), avec une variation d'impédance ≤3Ω/m (surveillée en temps réel à l'aide de jauges de diamètre laser pour garantir la précision du diamètre du conducteur), évitant la réflexion du signal due aux fluctuations d'impédance pendant la transmission.
Retard et décalage du retard
Délai : Dans les 30 mètres, délai maximal à 2000 MHz ≤ 140 ns (contre 500 ns pour CAT7 à 100 mètres), avec une vitesse de transmission du signal approchant 70 % de la vitesse de la lumière ;
Décalage du délai : différence de temps de transmission entre les paires ≤ 10 ns (contre 20 ns pour CAT7), garantissant l'arrivée synchronisée des signaux de quatre paires dans Ethernet 40 Gbit/s (étant donné que 40 Gbit/s utilise le parallélisme à quatre paires, un décalage excessif du délai provoque un désalignement des trames de données).
IV. Connecteurs et conception des liaisons : le dernier kilomètre de performance de bout en bout
Les avantages en termes de performances du CAT8 dépendent non seulement du câble lui-même, mais également de l'optimisation collaborative des connecteurs et de la conception des liaisons, formant ainsi une solution haute fréquence de bout en bout.
Connecteurs dédiés : RJ45 haute fréquence amélioré
CAT8 utilise des connecteurs compatibles GG45-RJ45 ou des connecteurs TERA, tous deux répondant aux exigences de bande passante de 2 000 MHz :
GG45-RJ45 : Ajoute 4 contacts blindés au RJ45 traditionnel (12 contacts au total). Les broches de contact sont en cuivre-béryllium plaqué or (épaisseur ≥ 15 µm) avec une erreur d'adaptation d'impédance ≤ 3 Ω (à 2 000 MHz) et une perte d'insertion ≤ 0,3 dB (à 2 000 MHz), tout en restant compatibles avec les fiches RJ45 (les performances chutent au niveau CAT6A à l'insertion).
Connecteurs TERA : structure non RJ45 avec espacement des contacts de 1,27 mm (plus grand) et un boîtier blindé en métal "all" avec une efficacité de blindage ≥ 90 dB (à 2 000 MHz), adapté aux liaisons CAT8 pures avec une perte d'insertion ≤ 0,2 dB.
Le connecteur et les blindages du câble doivent être étroitement connectés via une bague de sertissage "" (résistance de contact ≤ 5 mΩ) pour assurer la continuité du blindage : toute rupture du blindage provoque une fuite de signal de 2 000 MHz, augmentant l'atténuation de plus de 30 %.
Longueur des liens et limitations structurelles
La longueur maximale d'une liaison permanente (câblage fixe) CAT8 est de 30 mètres, et celle d'une liaison de canal (câblage compris) est de 24 mètres (en raison de l'atténuation plus élevée des câblage). Les liaisons ne permettent pas d'épissure (deux connecteurs maximum), avec des exigences strictes en matière de rayon de courbure :
Flexion statique (installation fixe) ≥16x diamètre du câble (diamètre CAT8 ~9-11 mm, soit ≥144-176 mm) ;
Courbure dynamique (pendant le câblage) ≥ 24 fois le diamètre du câble (≥ 216-264 mm). Une courbure excessive provoque un plissement du blindage, augmentant l'atténuation de 50 %.
V. Adaptabilité environnementale : fiabilité dans les scénarios extrêmes
La conception des paramètres du CAT8 répond aux conditions difficiles des centres de données et des environnements industriels, avec des indicateurs de performance physiques et chimiques dépassant de loin les paires torsadées ordinaires.
Résistance à la température et aux intempéries
Plage de température de fonctionnement : Qualité commerciale -20℃~75℃ ; qualité industrielle -40℃~85℃ (adapté aux entrepôts frigorifiques ou aux salles d'équipement à haute température) ;
Performances de vieillissement thermique : après 1000 heures à 85℃, augmentation de l'atténuation ≤10 %, adhérence du bouclier ≥5N/cm (empêchant le détachement à haute température).
Résistance mécanique et durabilité
Résistance à la traction : à court terme (pendant l'installation) ≤ 150 N ; à long terme (après fixation) ≤ 30 N. Allongement du conducteur à la rupture ≥ 20 % (empêchant la réduction du diamètre due à l'étirement) ;
Résistance à l'usure : La gaine reste intacte après 1000 cycles de frottement (charge 10N, papier de verre grain P120), adaptée aux locaux techniques avec colmatage fréquent ;
Résistance aux vibrations : après un test de vibration de 10 à 2000 Hz (accélération de 10 G), variation des paramètres électriques ≤ 5 %, adapté aux environnements de vibrations des véhicules ou des marins.
Ignifugation et protection de l'environnement
Indice de résistance au feu : Conforme aux normes UL 94 V-0 (combustion verticale) et CEI 60332-3-24 (combustion en faisceau). Densité de fumée (Dmax) ≤ 200 et indice de toxicité ≤ 5 (selon la norme IEEE 1686) pour les environnements clos comme les centres de données ;
Indicateurs environnementaux : Conforme à la norme RoHS 2.0 de l'UE et à la norme GB/T 26572 de la Chine, avec une teneur en métaux lourds (plomb, mercure, etc.) ≤ 10 ppm et une teneur en halogènes ≤ 900 ppm.
VI. Compatibilité et scénarios d'application : cibler les marchés à très haut débit à courte distance
Les caractéristiques des paramètres du CAT8 déterminent ses scénarios d'application spécialisés, axés sur les besoins en bande passante ultra-élevée à courte distance tout en maintenant une compatibilité descendante limitée.
Rétrocompatibilité
Le CAT8 est compatible avec les câbles de catégorie inférieure comme le CAT7 et le CAT6A, mais notez :
Le mélange avec CAT7 réduit la bande passante globale à 1000 MHz, avec une vitesse maximale de 40 Gbps (dans un rayon de 30 mètres) ;
Le mélange avec CAT6A réduit la bande passante à 500 MHz, avec une vitesse maximale de 10 Gbps (dans un rayon de 100 mètres) ;
L'insertion dans un équipement RJ45 réduit automatiquement les performances au niveau CAT6A, adapté aux mises à niveau progressives."
Scénarios d'application typiques
Bénéficiant d'une bande passante de 2 000 MHz et d'une vitesse de 40 Gbit/s, les principales applications du CAT8 comprennent :
Interconnexions d'armoires de centres de données : connexion de serveurs, de périphériques de stockage et de commutateurs haut de gamme (généralement de 5 à 10 mètres), prenant en charge 40 Gbit/s à un coût inférieur à celui de la fibre ;
Clusters de calcul haute densité : Interconnexions entre serveurs de formation IA (nécessitant une faible latence et une bande passante élevée), avec 25 Gbit/s répondant aux besoins d'échange de données de 10 To/s ;
Automatisation industrielle : Systèmes de vision industrielle (caméras 8K nécessitant 25 Gbps) et systèmes de contrôle de robots (latence ≤ 1 ms), avec anti-interférence garantissant la stabilité ;
Diffusion : Interconnexions d'équipements dans des cars régie 4K/8K, avec un seul CAT8 transmettant 4 canaux de vidéo 8K (≈10 Gbps chacun).
VII. Comparaison des paramètres avec les générations précédentes : pourquoi choisir CAT8 ?
Une comparaison des paramètres de base met en évidence la valeur de mise à niveau du CAT8 :
Paramètre CAT6A CAT7 CAT8
Bande passante 500 MHz 1000 MHz 2000 MHz
Vitesse maximale à courte distance 10 Gbit/s à 55 m 100 Gbit/s à 15 m 40 Gbit/s à 30 m
Impédance caractéristique 100Ω±15Ω 100Ω±10Ω 100Ω±5Ω
Atténuation à 2000 MHz (30 m) Indéfini Indéfini ≤ 55,0 dB
Décalage du retard ≤ 50 ns ≤ 20 ns ≤ 10 ns
Efficacité du blindage (haute fréquence) 60 dB à 500 MHz 85 dB à 1 000 MHz 100 dB à 2 000 MHz
Les mises à niveau du CAT8 se concentrent sur "40Gbps@30m, " comblant l'écart de vitesse du CAT7 entre 15 et 30 mètres à un coût bien inférieur à celui de la fibre, ce qui en fait la solution optimale pour les interconnexions de centres de données à courte distance.
VIII. Limites et perspectives d'avenir
Malgré ses excellentes performances, le CAT8 présente des limites :
Les contraintes strictes de distance (30 mètres) empêchent de remplacer la fibre pour la transmission longue distance ;
Coût élevé (≈5x CAT6A), adapté uniquement aux liaisons principales ;
Câblage difficile (grand diamètre, exigences de courbure strictes) nécessitant un outillage professionnel.
Les itérations futures pourraient cibler des bandes de fréquences plus élevées (3 000 MHz) et des distances plus longues (50 mètres), mais en raison des limitations physiques du cuivre, son plafond de vitesse est projeté à 100 Gbit/s à 10 m, la complémentarité à long terme avec la fibre restant nécessaire.
Résumé
Grâce à des performances exceptionnelles en termes de bande passante de 2 000 MHz et de débit de 40 Gbit/s à 30 m, combinées à un blindage S/FTP amélioré, une torsion de précision et des connecteurs dédiés, le câble CAT8 représente la solution ultime pour les câbles cuivre ultra-rapides courte distance. Son contrôle strict des paramètres électriques à 2 000 MHz (par exemple, atténuation ≤ 55 dB, NEXT ≥ 23 dB) lui permet de répondre aux besoins Ethernet 25G/40G des centres de données et de l'automatisation industrielle. Malgré des coûts élevés et des exigences de câblage élevées, la rentabilité du CAT8 est significative dans les scénarios courte distance, ce qui en fait la principale voie de modernisation du câblage cuivre pour les 5 à 10 prochaines années. Ses paramètres dans les bandes de fréquences élevées (atténuation ≤ 48 dB et NEXT ≥ 24 dB à 1 000 MHz) lui permettent de répondre aux besoins des scénarios extrêmes tels que les centres de données et l'automatisation industrielle. Malgré son coût élevé et sa compatibilité limitée, les caractéristiques du CAT7 laissent suffisamment de marge pour les futures mises à niveau du réseau et constituent la solution ultime pour le câblage haut de gamme.
