Cavaliers de câbles réseau Cat5e Types de blindage Cavaliers de câbles réseau à recherche de ligne en une seconde

Les spécifications physiques des cavaliers de câbles réseau déterminent leurs capacités de transmission de base, leur résistance mécanique et leur flexibilité, jetant les bases d'une transmission de données stable.

I. Paramètres de spécification physique : la base matérielle des performances de transmission

Les spécifications physiques des cavaliers de câbles réseau déterminent leurs capacités de transmission de base, leur résistance mécanique et leur flexibilité, jetant les bases d'une transmission de données stable.

1. Matériau et structure du conducteur

Le conducteur est le support principal de la transmission du signal électrique dans les cavaliers de réseau, et son matériau et sa structure affectent directement la conductivité, l'intégrité du signal et la résistance à l'oxydation :

Matériaux de base :

Cuivre sans oxygène (OFC) : Avec une pureté ≥ 99,95 % et une teneur en oxygène ≤ 0,003 %, il présente une excellente conductivité (conductivité électrique ≥ 100 % IACS). Sa résistivité à 20 °C est ≤ 0,0172 Ω·mm²/m, ce qui permet de réduire efficacement les pertes de transmission du signal. C'est le matériau le plus utilisé pour les jarretières réseau hautes performances (Cat6 et supérieures).

Cuivre étamé : Une couche d'étain de 2 à 5 µm est déposée à la surface des conducteurs en cuivre sans oxygène. L'étain prévient l'oxydation du cuivre (sa résistance à l'oxydation est cinq fois supérieure à celle du cuivre nu), garantissant une conductivité stable même dans les environnements humides (comme les salles informatiques à forte humidité de l'air conditionné). Il est couramment utilisé dans les cavaliers des centres de données.

Aluminium cuivré (CCA) : Le noyau en aluminium est recouvert d'une fine couche de cuivre. Sa conductivité ne représente que 60 à 70 % de celle du cuivre sans oxygène, et sa résistivité est ≥ 0,028 Ω·mm²/m. L'atténuation du signal est importante et ce câble est réservé aux cavaliers d'entrée de gamme (comme les câbles Cat5e pour les connexions temporaires) en raison de son faible coût.

Acier cuivré (CCS) : L'âme en acier cuivré présente une résistance mécanique élevée, mais une faible conductivité (conductivité ≤ 30 % IACS). Elle est réservée aux applications spécifiques nécessitant une résistance à la traction (comme les connexions courtes distances en extérieur) et ne convient pas à la transmission de données à haut débit.

Structure du conducteur :

Conducteur massif : Fil de cuivre massif unique d'un diamètre de 0,4 à 0,6 mm (spécifications courantes : 24 AWG, 23 AWG). Il offre une transmission de signal stable et une faible atténuation, mais une faible flexibilité (rayon de courbure minimal ≥ 8 fois le diamètre du câble). Il convient au câblage fixe dans les tableaux de brassage et les locaux techniques.

Conducteur multibrins : composé de 7 à 19 fils de cuivre fins (diamètre de 0,08 à 0,1 mm chacun) torsadés. Il offre une excellente flexibilité (rayon de courbure minimal ≥ 4 fois le diamètre du câble) et peut supporter ≥ 10 000 essais de courbure sans rupture. Il convient aux cavaliers nécessitant des branchements et débranchements fréquents (comme les connexions entre commutateurs et serveurs).

2. Taille et poids du câble

La taille et le poids des cavaliers réseau affectent leur facilité d'installation, leur occupation de l'espace et leur stabilité structurelle :

Calibre du conducteur : Exprimé en AWG (American Wire Gauge). Les spécifications courantes pour les cavaliers réseau sont 24AWG (diamètre 0,511 mm) et 23AWG (diamètre 0,573 mm). À longueur égale, les conducteurs 23AWG présentent une section plus importante que les conducteurs 24AWG, avec une atténuation inférieure de 15 % à 20 %. Ils conviennent aux transmissions haute fréquence (≥ 500 MHz) et aux cavaliers longue distance (≥ 5 m).

Diamètre extérieur du câble : varie selon la catégorie de câble et le type de blindage. Les cavaliers Cat6 non blindés (UTP) ont un diamètre extérieur de 5 à 6 mm ; les cavaliers Cat6a blindés (STP) ont un diamètre extérieur de 6 à 8 mm en raison de la couche de blindage supplémentaire. Un diamètre extérieur plus important offre une meilleure protection, mais occupe plus d'espace ; il doit donc être choisi en fonction de la densité du câblage (par exemple, pour les armoires haute densité des centres de données).

Poids : les cavaliers UTP 24 AWG pèsent entre 12 et 18 g/m ; les cavaliers STP 23 AWG pèsent entre 20 et 25 g/m en raison de la couche de blindage et des conducteurs plus épais. Les cavaliers légers sont plus faciles à gérer (notamment pour le regroupement et le routage), tandis que les cavaliers robustes offrent une meilleure durabilité.

3. Matériaux d'isolation et de gaine

Les matériaux isolants isolent les conducteurs adjacents pour éviter la diaphonie, et les matériaux de gaine protègent le câble des dommages mécaniques et de l'érosion environnementale :

Matériaux d'isolation :

PEHD (polyéthylène haute densité) : Il présente d'excellentes performances d'isolation électrique (constante diélectrique de 2,3 à 2,4) et une faible absorption d'eau (≤ 0,01 %/24 h). Il maintient des performances stables dans une plage de températures comprise entre -40 °C et +80 °C. C'est le principal matériau isolant des jarretières réseau, garantissant une faible capacité entre les conducteurs (capacité ≤ 56 pF/m).

PP (polypropylène) : Performances similaires à celles du PEHD, mais rigidité supérieure. Il est souvent utilisé pour l'isolation des conducteurs multibrins afin d'améliorer la stabilité structurelle du faisceau de conducteurs.

PEHD expansé : L'ajout d'agents moussants au PEHD permet de réduire la constante diélectrique à 1,8-2,0, ce qui réduit encore l'atténuation du signal (l'atténuation à 100 MHz est inférieure de 10 % à celle du PEHD solide). Il est utilisé dans les câbles de raccordement haute fréquence (tels que Cat6a et Cat7).

Matériaux de la gaine :

PVC (polychlorure de vinyle) : Économique, ignifuge (classe UL94 V-2), il fonctionne à des températures comprises entre -15 °C et +60 °C. Il est adapté aux environnements intérieurs secs (comme les réseaux de bureaux). Cependant, il a tendance à durcir à basse température et à libérer des gaz nocifs en cas de combustion.

LSZH (Low Smoke Zero Halogen) : sans halogène, faible dégagement de fumée lors de la combustion (densité de fumée ≤ 50 % du PVC) et émissions de gaz non toxiques. Son ignifugation atteint la norme UL94 V-0 et sa plage de températures de fonctionnement s'étend de -20 °C à +70 °C. Il est indispensable pour les centres de données, les réseaux de métro et les réseaux maritimes exigeant des exigences de sécurité élevées.

PE (polyéthylène) : Excellente flexibilité et résistance aux chocs, mais faiblement ignifuge (inflammable). Il est utilisé dans les pulls d'extérieur (avec des additifs anti-UV) pour résister à l'érosion due au vent et à la pluie.

II. Paramètres de performance électrique : indicateurs clés déterminant la qualité de transmission du réseau

Les performances électriques sont le paramètre le plus critique des cavaliers réseau, déterminant directement le débit de transmission, la bande passante et la stabilité du signal.

1. Catégorie de câble et débit de transmission

Les cavaliers réseau sont classés selon les normes TIA/EIA-568 et ISO/IEC 11801, et différentes catégories correspondent à différentes capacités de transmission :

Cat5e (Catégorie 5 améliorée) :

Bande passante : jusqu'à 100 MHz.

Débit de transmission maximal : 1000 Mbps (Gigabit Ethernet) à 100 m.

Applications clés : réseaux domestiques, ordinateurs de bureau et appareils IoT à faible débit.

Cat6 (Catégorie 6) :

Bande passante : jusqu'à 250 MHz.

Débit de transmission maximal : 10 Gbit/s à 55 m, 1 000 Mbps à 100 m.

Améliorations : Indicateurs de diaphonie et d'atténuation plus stricts que le Cat5e, avec un séparateur longitudinal (cadre transversal en plastique) pour isoler quatre paires de conducteurs, réduisant ainsi les interférences mutuelles.

Applications : Réseaux Gigabit d'entreprise, vidéosurveillance (caméras 4K).

Cat6a (Catégorie 6 augmentée) :

Bande passante : jusqu'à 500 MHz.

Débit de transmission maximal : 10 Gbit/s à 100 m.

Améliorations : meilleur blindage ou torsion plus serrée pour réduire la diaphonie étrangère (AXT), prenant en charge la transmission full-duplex 10 Gbit/s sur l'ensemble des 100 m.

Applications : connexions dorsales 10 Gbit/s pour centres de données, postes de travail de montage vidéo haute définition.

Cat7 (Catégorie 7) :

Bande passante : jusqu'à 600 MHz.

Débit de transmission maximal : 10 Gbit/s à 100 m, 40 Gbit/s à 50 m.

Caractéristiques : Entièrement blindé (structure SFTP), chaque paire de conducteurs est blindée individuellement et l'ensemble du câble est recouvert d'un blindage extérieur. L'efficacité du blindage est ≥ 85 dB à 1 GHz.

Applications : Centres de données haute densité, pré-connexion Ethernet 40G/100G.

Cat8.1/Cat8.2 :

Bande passante : jusqu'à 2000 MHz (Cat8.1) et 2400 MHz (Cat8.2).

Débit de transmission maximal : 40 Gbps/100 Gbps à 30 m.

Caractéristiques : Blindage robuste, compatible avec les connecteurs RJ45 et GG45, conçu pour les connexions haut débit à courte distance entre les commutateurs et les serveurs du centre de données.

2. Caractéristique d'impédance

L'impédance caractéristique des cavaliers réseau est conçue pour correspondre à l'équipement réseau (généralement 100 Ω), ce qui est crucial pour réduire la réflexion du signal et garantir l'intégrité du signal :

Impédance nominale : 100 Ω ± 20 Ω (norme TIA/EIA), qui doit correspondre à l'impédance de 100 Ω des cartes réseau, des commutateurs et d'autres équipements.

Stabilité de l'impédance : La fluctuation d'impédance dans la plage de fréquences de fonctionnement (0-2 000 MHz) doit être ≤ 15 Ω. Une fluctuation excessive entraînera une réflexion du signal (réduction des pertes par réflexion), entraînant des erreurs binaires.

Adaptation d'impédance : La différence d'impédance entre le cavalier et l'équipement connecté doit être ≤ 10 Ω. Dans le cas contraire, une réflexion du signal se produira au point de connexion, entraînant une perte par réflexion (RL) ≤ 10 dB, ce qui affectera la stabilité de la transmission.

3. Atténuation (perte d'insertion)

L'atténuation fait référence à la perte de puissance du signal pendant la transmission, qui augmente avec la fréquence et la longueur :

Définition : Exprimée en dB, la formule est : atténuation = 20 λg (puissance d’entrée/puissance de sortie). Plus la valeur est faible, meilleures sont les performances de transmission.

Indicateurs spécifiques :

Cat5e : à 100 MHz, atténuation ≤ 24 dB/100 m.

Cat6 : à 250 MHz, atténuation ≤ 30 dB/100 m.

Cat6a : à 500 MHz, atténuation ≤ 39 dB/100 m.

Cat7 : à 600 MHz, atténuation ≤ 40 dB/100 m.

Facteurs d'influence : matériau conducteur (le cuivre sans oxygène a une atténuation inférieure à celle du CCA), section transversale (les conducteurs plus épais réduisent l'atténuation) et matériau isolant (l'isolation en mousse a une perte diélectrique inférieure).

4. Diaphonie (interférence entre conducteurs)

La diaphonie est l'interférence du signal entre des paires de conducteurs adjacents, qui est le principal facteur limitant le taux de transmission :

Diaphonie locale (NEXT) : Interférence entre l'extrémité émettrice et l'extrémité réceptrice de paires adjacentes à la même extrémité du câble. Plus la fréquence est élevée, plus la NEXT est importante.

Normes : Cat6 nécessite NEXT ≥ 44 dB à 250 MHz ; Cat6a nécessite NEXT ≥ 46 dB à 500 MHz.

Diaphonie à distance (FEXT) : Interférence entre l'extrémité émettrice et l'extrémité réceptrice de paires adjacentes à l'extrémité éloignée du câble. Elle est principalement affectée par la longueur et la fréquence du câble.

Diaphonie à niveau égal (ELFEXT) : FEXT moins atténuation, ce qui reflète mieux les interférences réelles. La norme Cat6a exige une ELFEXT ≥ 24 dB à 500 MHz.

Diaphonie étrangère (AXT) : Interférence entre différents câbles d'un même faisceau (par exemple, plusieurs cavaliers regroupés). Il s'agit d'un indicateur clé pour les câbles Cat6a et supérieurs, nécessitant une AXT ≥ 35 dB à 500 MHz pour les câbles Cat6a.

Diaphonie de puissance à proximité (PSNEXT) : somme des interférences NEXT de toutes les autres paires sur une seule paire, plus stricte que NEXT. La norme Cat6 exige une PSNEXT ≥ 42 dB à 250 MHz.

5. Perte de retour (RL)

La perte de retour est le rapport entre la puissance du signal réfléchi et la puissance du signal incident, reflétant l'adaptation d'impédance :

Indicateur : Exprimé en dB, plus la valeur est élevée, moins la réflexion est importante. Cat6 nécessite un RL ≥ 12 dB à 250 MHz ; Cat6a nécessite un RL ≥ 10 dB à 500 MHz.

Impact : une faible perte de retour (≤ 8 dB) entraînera une distorsion du signal, entraînant une perte de paquets et une retransmission, réduisant ainsi le débit du réseau.

6. Retard et décalage du retard

Délai de propagation : Temps nécessaire à un signal pour parcourir le câble. Pour des câbles de 100 m, la norme Cat6 exige un délai de propagation ≤ 555 ns à 250 MHz.

Décalage du délai de propagation : différence de délai de propagation entre les quatre paires de conducteurs. Ce décalage est essentiel pour les systèmes à paires torsadées utilisant les quatre paires (comme l'Ethernet 10 Gbit/s). La norme Cat6 exige un décalage du délai ≤ 50 ns à 100 m, garantissant ainsi la synchronisation des signaux des différentes paires à la réception.