Pour comprendre le comportement des signaux dans les systèmes de câblage, il faut connaître les pertes d'insertion, les pertes de retour et la diaphonie. Ces phénomènes affectent la transmission du signal de différentes manières et sont influencés par divers facteurs, selon que le système est à fibre optique ou à base de cuivre.

La perte d'insertion fait référence à la quantité de puissance du signal perdue lors de son déplacement à travers un support de transmission, tel qu'un câblage à paires torsadées. Il s'agit d'un paramètre de performance critique dans les systèmes de câblage structuré, car une perte d'insertion excessive peut entraîner une dégradation de la transmission des données et des performances du réseau.

Définition: L'atténuation de la puissance du signal mesurée en décibels (dB) entre l'entrée et la sortie d'un câble ou d'un composant.
Unité de mesure: Décibels (dB).
Pertinence: Une perte d’insertion plus faible est préférable pour maintenir la force et la qualité du signal sur une distance.

Les câbles à paires torsadées comme le Cat.6 sont conçus pour minimiser la perte de signal et les interférences, mais une perte d'insertion se produit toujours en raison de divers facteurs. Le câblage Cat.6 prend en charge la transmission de données à haut débit (jusqu'à 10 Gbit/s pour les courtes distances) et fonctionne à des fréquences allant jusqu'à 250 MHz.

• Plus le câble est long, plus la perte d’insertion est importante.
• Les câbles Cat.6 sont évalués jusqu'à 100 mètres, mais la perte d'insertion augmente considérablement au-delà de cette longueur.

• La perte d’insertion augmente avec les fréquences plus élevées.
• À des fréquences plus élevées, davantage d’énergie est absorbée par les matériaux du câble.
  

• Les câbles mal fabriqués peuvent avoir une résistance plus élevée, une mauvaise isolation ou des torsions incohérentes, entraînant une perte d'insertion plus importante.

• Des températures plus élevées peuvent augmenter la résistance des conducteurs, entraînant une perte de signal plus importante.
  

• Chaque connecteur ou épissure ajoute une petite quantité de perte d’insertion.
• Des terminaisons mal installées peuvent aggraver ce problème.

• Les différences d'impédance entre le câble et les connecteurs peuvent provoquer des réflexions, entraînant une perte de signal.

Les normes industrielles spécifient les niveaux acceptables de perte d'insertion pour le câblage Cat.6 :

- ANSI/TIA-568 : Spécifie les critères de performance pour le câblage à paires torsadées équilibrées.
- ISO/CEI 11801 : Normes internationales pour les systèmes de câblage structuré.

La perte d'insertion maximale (atténuation) pour le câblage Cat.6 varie généralement de 0.15 dB/m à 1 MHz à environ 4 dB/m à 250 MHz.

Utilisez un testeur calibré capable de mesurer la perte d’insertion à des fréquences spécifiées.

Connectez les deux extrémités du câble au testeur.

Le testeur envoie des signaux de différentes fréquences à travers le câble et mesure la perte de signal.

Les résultats sont comparés aux normes pour déterminer si le câble répond aux critères de performance.

Utilisez des câbles Ethernet de haute qualité pour garantir des performances et une fiabilité optimales. Choisissez des câbles qui respectent ou dépassent les normes Cat.6 et qui sont certifiés par des fabricants réputés qui produisent des produits réseau durables et conformes aux normes du secteur. Autres considérations :

Gardez les câbles en dessous de la longueur maximale recommandée (100 mètres).

Limitez le nombre de connecteurs et d’épissures dans le câblage.

Évitez les virages serrés, les forces de traction excessives et les terminaisons inappropriées.

Gardez les câbles éloignés des sources de chaleur et assurez-vous qu’ils sont correctement blindés dans les environnements à fortes interférences électromagnétiques (EMI).

La perte d'insertion (atténuation) fait référence à la réduction de la puissance du signal lorsqu'il se déplace dans un câble en raison de la résistance électrique, de la perte diélectrique et d'autres effets dissipatifs. Elle est exprimée en décibels (dB) et varie selon :

• Fréquence (MHz):Des fréquences plus élevées entraînent des pertes plus importantes.
• Longueur du câble (mètres):Les câbles plus longs entraînent davantage de pertes.
• Construction de câbles: La qualité du conducteur en cuivre, l'isolation et la perte d'impact du blindage.

Selon le TIA-568.2-D standard, la perte d'insertion (IL) pour les câbles à paires torsadées équilibrées est calculée à l'aide de la formule suivante :

Où :

• f = Fréquence en MHz
• A, B et C = Constantes fournies dans la norme (spécifiques au type de câble, tel que Cat 5e, Cat 6 ou Cat 6A)
• La formule calcule la perte par 100 mètres, et la valeur est mise à l'échelle en fonction de la longueur réelle du câble.

Pour une longueur L plus courte, la formule est ajustée comme suit :

Les constantes A, B et C sont des coefficients empiriques qui représentent la contribution de différents facteurs physiques affectant l'atténuation du signal dans le câble. Leurs significations sont :

1. A: Représente le perte primaire dépendante de la fréquence, principalement en raison des composants résistifs et inductifs du câble.
   • Il évolue avec la racine carrée de la fréquence √(f) reflétant la manière dont l'atténuation augmente avec la fréquence en raison de l'effet de peau et des pertes inductives.

2. B: Représente le perte linéaire dépendante de la fréquence, qui tient compte des pertes diélectriques dans les matériaux isolants du câble.
   • Ce terme est directement proportionnel à la fréquence (f), ce qui signifie que des fréquences plus élevées entraînent une perte proportionnellement plus élevée.

3. C: Représente le terme de perte constante, qui représente des pertes mineures, indépendantes de la fréquence, dues aux imperfections du câble, des connecteurs ou à des facteurs environnementaux.
   • Pour les câbles Cat 6, cette valeur est négligeable et est généralement considérée comme nulle.

Ces coefficients sont dérivés de mesures et de modélisations standard de l'industrie dans des conditions spécifiques et fournissent une approximation de la perte d'insertion réelle pour une fréquence et une longueur de câble données.

Constantes typiques pour les câbles Cat 6 (d'après TIA-568.2-D)

Pour Catégorie 6 câbles, la norme TIA spécifie les coefficients empiriques suivants :

• A = 1.967
• B = 0.023
• C=0 (négligeable)

Ainsi, la formule se simplifie en :

Imaginez un câble Cat.50 de 6 mètres prenant en charge une connexion Ethernet de 1 Gbit/s. Si la perte d'insertion à 100 MHz est de 21 dB sur 100 mètres, alors sur 50 mètres :

Donné:

• Fréquence f = 100 MHz
• Longueur de câble L=50 mètres

Cette valeur doit se situer dans la plage acceptable spécifiée par les normes.

La perte de retour mesure la quantité de puissance du signal réfléchie vers la source en raison de différences d'impédance dans le support de transmission. Il s'agit d'un paramètre important dans les systèmes de câblage à paires torsadées, car une réflexion excessive peut interférer avec le signal d'origine et réduire l'efficacité de la transmission des données.

• Définition: Le rapport entre la puissance du signal transmis et la puissance du signal réfléchi, en décibels (dB).
• Unité de mesure: Décibels (dB).
• Pertinence: Une perte de retour plus élevée (en dB) indique de meilleures performances, car elle signifie une réflexion minimale du signal.

Le câblage à paires torsadées Cat.6 est conçu pour minimiser les réflexions en maintenant une impédance constante et une torsion précise des paires. Le câblage Cat.6 de haute qualité garantit une faible perte de retour, prenant en charge une transmission de données fiable à haut débit.

Les différences d'impédance, causées par des écarts par rapport à l'impédance nominale (par exemple 100 ohms pour les câbles à paires torsadées), peuvent entraîner des réflexions et peuvent provenir d'une mauvaise fabrication, de terminaisons incorrectes ou de composants incompatibles. D'autres facteurs incluent :

• Des câbles mal construits avec une torsion irrégulière ou une isolation incohérente peuvent entraîner des variations d'impédance plus importantes, entraînant une perte de retour accrue.

• Des connecteurs mal installés ou de qualité inférieure peuvent provoquer des discontinuités d'impédance
• Les terminaisons lâches ou non torsadées sont des coupables courants.

• La perte de retour diminue (s'aggrave) à des fréquences plus élevées, car même de petites discordances d'impédance deviennent plus importantes.

• Des câbles plus longs peuvent amplifier les effets des déséquilibres d’impédance.

Les normes industrielles définissent des niveaux de perte de retour acceptables pour garantir des performances optimales :

• ANSI/TIA-568 : Spécifie les exigences de perte de retour pour le câblage à paires torsadées.

• ISO/CEI 11801 : Définit les normes de performance internationales pour le câblage structuré.

Pour le câblage Cat.6 :

• Exigences relatives aux pertes de retour :

• À des fréquences allant jusqu'à 100 MHz, la perte de retour doit être >= 20 dB.

• À des fréquences plus élevées (par exemple, 250 MHz), il devrait être >= 10 dB.

La perte de retour est généralement mesurée à l’aide d’un certificateur de câble ou d’un analyseur de réseau.

• Les signaux réfléchis peuvent interférer avec le signal transmis, provoquant des erreurs.

• Une perte de retour élevée peut entraîner une réduction des vitesses du réseau, en particulier à des fréquences élevées.

• Les réflexions excessives augmentent les taux d’erreur binaire (BER), compromettant l’intégrité des données.

• Sélectionnez des câbles et des connecteurs qui respectent ou dépassent les normes Cat.6.

• Évitez les virages serrés, les tractions excessives et les plis lors de l'installation.
• Maintenez les torsades de chaque paire aussi près que possible du point de terminaison.

• Utilisez des outils appropriés pour terminer les câbles avec précision.
• Vérifiez que toutes les connexions sont sécurisées et conformes aux spécifications du fabricant.

• Sélectionnez des câbles et des connecteurs qui respectent ou dépassent les normes Cat.6.

• Évitez les virages serrés, les tractions excessives et les plis lors de l'installation.
• Maintenez les torsades de chaque paire aussi près que possible du point de terminaison.

Les normes ANSI/TIA-568 spécifient des valeurs minimales de perte de retour pour différentes catégories de câbles. Bien que les formules empiriques spécifiques à chaque catégorie ne soient pas nécessairement détaillées publiquement, les normes fournissent des valeurs minimales de perte de retour à des fréquences désignées. Vous trouverez ci-dessous un résumé des valeurs minimales de perte de retour typiques pour les câbles Cat5e, Cat6, Cat6a, Cat7 et Cat8 :

Imaginez un câble horizontal Cat.90 de 6 mètres installé dans un immeuble de bureaux. Lors des tests, la perte de retour à 100 MHz est mesurée à 18 dB. Ce chiffre est inférieur à la norme de >=20 dB, ce qui indique un problème potentiel.

Problèmes possibles:

• Désadaptations d'impédance dues à des terminaisons incorrectes.
• Connecteurs de mauvaise qualité ou câbles endommagés.

Solution:

• Revérifiez les terminaisons, assurez-vous qu'elles sont correctement réalisées.
• Remplacez les composants non conformes ou endommagés.

La diaphonie à l'extrémité proche (NEXT) mesure l'interférence provoquée lorsqu'un signal transmis sur une paire de fils d'un câble induit des signaux indésirables sur une autre paire. Le terme « extrémité proche » fait référence aux mesures prises à l'extrémité même du câble où le signal est transmis.

Définition: NEXT quantifie la quantité de signal transmis sur une paire de fils qui fuit dans une autre paire de fils à la même extrémité du câble.
Unité de mesure: Décibels (dB), représentant le rapport entre la puissance du signal transmis et la puissance du signal induit.
Pertinence: Une valeur NEXT plus élevée (en dB) indique de meilleures performances et moins d'interférences.

Taux de torsion

Chaque paire de fils est torsadée à une vitesse spécifique pour réduire la diaphonie.
Les variations dans les taux de torsion entre les paires minimisent le couplage électromagnétique.

Qualité du câble

Les câbles de mauvaise qualité avec des motifs de torsion incohérents ou une isolation inadéquate peuvent avoir des niveaux NEXT plus élevés.

Fréquence

Le NEXT devient plus prononcé à des fréquences plus élevées, à mesure que le couplage entre les paires augmente.

Conception du connecteur

Des connecteurs mal conçus peuvent provoquer une augmentation de la diaphonie aux points de terminaison.

Pratiques d'installation

Le fait de détordre trop les fils lors des terminaisons augmente le risque de diaphonie.

Le regroupement trop serré des câbles peut également aggraver le problème NEXT.

Les normes industrielles définissent les niveaux NEXT acceptables pour garantir une transmission de données fiable :

ANSI/TIA-568 : Spécifie les exigences de performances NEXT minimales pour le câblage structuré.
ISO/CEI 11801 : Établit les normes internationales pour NEXT dans les câbles à paires torsadées.
Pour le câblage Cat.6 :

• Les valeurs NEXT sont mesurées sur toutes les fréquences, avec des exigences plus strictes pour les fréquences plus élevées.

• Une exigence typique est >=39 dB à 100 MHz pour un câble de 100 mètres.

La NEXT est mesurée lors de la certification des câbles à l'aide d'un équipement spécialisé.

Il est essentiel de comprendre la perte d'insertion, la perte de retour et la diaphonie pour maintenir l'intégrité et les performances des réseaux de communication modernes. Ces mesures fournissent des informations précieuses sur l'efficacité et la fiabilité de la transmission du signal, aidant les techniciens à identifier et à résoudre les problèmes potentiels avant qu'ils n'affectent les performances du système.

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