Partage de câbles – Une application unique et innovante de la catégorie 7A

Après de nombreux débats, le sous-comité TR-42.7 Copper Cabling de la Telecommunications Industry Association (TIA) a adopté la « catégorie 8 » comme nomenclature de son système de câblage à paires torsadées équilibrées de prochaine génération, afin de prendre en charge à terme 40 gigabits par seconde (Gb/s) sur un canal à deux connecteurs jusqu’à au moins 30 mètres (m [98 pieds (ft)]). Le fait que la TIA passe consécutivement de la catégorie 6A à la catégorie 8 risque de créer une certaine confusion dans l’industrie, et certains pourraient se demander : « Qu’en est-il de la catégorie 7 ? ».

Les responsables informatiques et les utilisateurs finaux peuvent être assurés qu’il existe bien une catégorie 7 et une catégorie 7A basées sur des normes. En outre, la catégorie 7/7A offre l’avantage d’un partage de câble sans interférence, c’est-à-dire la pratique consistant à faire fonctionner plus d’une application sur différentes paires d’un canal en cuivre à paire torsadée afin de réduire les coûts, de simplifier la gestion des câbles et de faire converger les applications sur un seul type de support.

Un concept basé sur des normes

La catégorie 7A est le plus haut niveau de câblage en cuivre à paires torsadées soutenu par une norme de performance publiée. Il s’agit d’un choix populaire sur le marché européen, qui a gagné du terrain aux États-Unis et dans d’autres régions telles que l’Amérique latine. Ratifiée en 2010 par l’Organisation internationale de normalisation (ISO) en vertu de l’amendement 2 de la norme ISO/CEI 11801, 2e édition, la catégorie 7A (classe FA) est un système entièrement blindé caractérisé par une largeur de bande allant jusqu’à 1 000 mégahertz (MHz). Elle a été précédée par le câblage de catégorie 7 (classe F), ratifié par l’ISO/CEI en 2002 et caractérisé jusqu’à une largeur de bande de 600 MHz. Dans le cadre de cet article, nous ferons référence à la catégorie 7A, qui est la norme la plus récente de la catégorie 7.

L’ISO/CEI spécifie deux options de connecteur pour la catégorie 7A – un connecteur de style RJ tel que défini par la CEI 60603-7-7 et un connecteur sans style RJ tel que défini par la CEI 61073-3-104. Le connecteur de style RJ comporte des circuits internes de catégorie 6A et 7A. Son circuit de catégorie 6A est rétrocompatible en ce sens qu’il accepte l’interface de fiche modulaire à 8 positions et 8 contacts (8p8c) de style RJ utilisée dans le câblage de catégorie 6A et de catégorie inférieure. Son circuit de catégorie 7A est activé par l’insertion d’une fiche spéciale sans style RJ qui s’engage dans les contacts situés dans les quatre coins extérieurs de la prise (voir figure 1).

Le connecteur non RJ est doté d’une conception de contact quadrant isolé (voir figure 2). Il s’insère dans une ouverture de prise modulaire standard de taille RJ-45 et est rétrocompatible avec le câblage de catégorie 6A et de catégorie inférieure par l’intermédiaire de cordons de raccordement hybrides. La conception non-RJ offre une interface standardisée qui permet des capacités innovantes de partage de câbles.

Le partage de câble est la pratique qui consiste à faire passer plus d’une application sur différentes paires d’un câble en cuivre à paire torsadée. Parmi les exemples courants de partage de câbles, on peut citer l’utilisation de douze canaux de 10 mégabits par seconde (Mb/s) sur un câble à 25 paires ou l’utilisation d’adaptateurs en Y (séparateurs) pour séparer les paires afin de créer des lignes distinctes pour la voix et la télécopie sur un seul câble.

Bien que la pratique du partage de câbles soit acceptée par les professionnels des télécommunications depuis plus de vingt ans et qu’elle ait été reconnue dans les normes TIA et ISO dès 1991, le partage de câbles n’a commencé à gagner en popularité qu’avec l’adoption de systèmes de câblage entièrement blindés tels que la catégorie 7A. En effet, en raison de la quantité de couplage diaphonique interne (à la fois proche et lointain) dans les systèmes de câblage à paires torsadées non blindées (UTP), il est difficile pour les utilisateurs de prédire si plusieurs applications peuvent coexister dans un même câble. En fait, les normes prévoient que, lorsqu’ils décident quelles applications peuvent partager un câble UTP, les utilisateurs doivent être conscients que la diaphonie provenant d’applications fonctionnant dans des bandes de fréquences similaires peut potentiellement interférer les unes avec les autres. D’autre part, le câblage entièrement blindé de catégorie 7A garantit qu’il y a suffisamment d’isolation du bruit entre les paires pour supporter plusieurs applications, ou l’apparition multiple d’une application, sur un canal à quatre paires.

Certaines normes, telles que la norme ISO/CEI 15018, recommandent spécifiquement d’envisager le partage des câbles lorsque l’espace disponible pour les voies est limité et désignent l’interface de catégorie 7A sans jonction (CEI 61073-3-104) comme le style de connecteur à privilégier pour cette application. L’interface comporte un quadrant isolé qui permet d’accéder facilement à une ou deux paires d’un canal afin de faciliter le partage des câbles (voir la figure 3).

Partager et faire partager

En utilisant le connecteur IEC 61076-3-104 de catégorie 7A, il est possible de partager jusqu’à quatre applications sur un seul câble. Cette capacité est rendue possible par la construction du câble et du connecteur. Comme pour tout canal de câblage de catégorie 7A, les quatre paires blindées sont reliées à une seule prise. Cependant, en plus d’accepter un cordon à 4 paires, la prise non RJ peut également accepter quatre cordons à 1 paire, deux cordons à 2 paires ou une combinaison des deux, sans qu’il soit nécessaire d’utiliser des séparateurs ou des adaptateurs. Cette flexibilité permet de faire converger diverses applications sur un seul câble, ce qui réduit la quantité de câblage et l’espace de passage nécessaire associés à des parcours multiples utilisant un câblage de qualité inférieure.

Les cordons modulaires prenant en charge le partage des câbles se terminent à une extrémité par un connecteur non RJ à 1, 2 ou 4 paires qui s’insère dans un, deux ou les quatre quadrants du connecteur IEC 61076-3-104 de catégorie 7A. L’autre extrémité du cordon modulaire est reliée à un connecteur d’interface câblé approprié, tel qu’une fiche RJ-11 pour la voix ou une fiche RJ-45 pour l’Ethernet (voir figure 4). Les cordons avec baluns intégrés ou les connexions modulaires à

Les adaptateurs balun de type F peuvent être utilisés pour les applications vidéo à une paire comme la télévision par câble (CATV). En fait, la classe FA est la qualité de câblage appropriée pour supporter tous les canaux de la CATV numérique (jusqu’à environ 700 MHz) en raison de sa caractérisation de fréquence étendue. Comme pour les applications coaxiales, en fonction de la force du signal entrant, de la longueur du câblage et du canal le plus élevé et le plus bas distribué, une amplification peut être nécessaire pour prendre en charge certains déploiements CATV sur un câblage à paires torsadées. Des adaptateurs de balun de type BNC sont également disponibles pour faciliter les applications de télévision en circuit fermé (CCTV).

Alors que la plupart des environnements commerciaux fournissent un minimum de deux prises à chaque zone de travail conformément aux normes industrielles, certains environnements doivent prendre en charge plus de deux applications par zone de travail. Par exemple, dans les établissements de santé, certaines salles de réveil nécessitent plus de 15 applications sur une même zone de travail. Bon nombre de ces zones de travail à haute densité ne doivent prendre en charge que des applications à faible débit. Grâce aux capacités de partage de câble de la catégorie 7A et au connecteur IEC 61076-3-104 non RJstyle, une seule prise peut prendre en charge plusieurs applications bas débit à 1 ou 2 paires ou une application de données haut débit à 4 paires comme 1000 Mb/s (1000BASE-T) ou 10 Gb/s Ethernet (10GBASE-T).

Une zone de travail à deux sorties utilisant deux connecteurs non RJ de catégorie 7A peut prendre en charge plusieurs applications de plus qu’une zone de travail typique à deux sorties prise en charge par un câblage de catégorie inférieure et peut le faire de manière moins coûteuse. Plus précisément, les paires inutilisées qui seraient présentes si un canal à 4 paires était dédié à une application transmettant sur une, deux ou trois paires seulement sont éliminées, ce qui réduit considérablement le nombre de câbles nécessaires et, par conséquent, les coûts de cheminement et la complexité de la gestion des câbles. Le tableau 1 présente quelques applications typiques à 1 et 2 paires qui peuvent facilement être prises en charge par le partage de câbles.

Les pratiques de mise en œuvre du partage de câbles sont extrêmement souples et prennent en charge un large éventail de configurations. Prenons l’exemple d’un centre d’appel dans lequel quatre agents répartis dans un groupe de travail ont chacun besoin d’un téléphone analogique et d’une connexion à l’internet. La prise de l’espace de travail pour ce groupe pourrait contenir un connecteur de catégorie 7A sans style RJ pour prendre en charge quatre téléphones analogiques à une paire et quatre prises supplémentaires pour les données à haut débit. En d’autres termes, cinq prises de l’espace de travail pourraient desservir les quatre agents au lieu de huit prises individuelles. Dans ce scénario, un centre d’appel peut généralement réaliser une économie de plus de 10 % sur les matériaux et une réduction de 39 % du nombre total de prises.

Lors de la conception de solutions de partage de câbles, il est essentiel de planifier les types d’applications à prendre en charge et de comprendre le cycle de vie de leurs équipements. Il est important de s’assurer que l’infrastructure de câblage peut supporter les applications et les mises à jour futures. Par conséquent, la pratique recommandée pour toutes les solutions de partage de câbles est de fournir au minimum une prise dédiée aux données et une prise pour les autres applications à faible vitesse à une ou deux paires. Cela permet de faciliter la migration vers des applications de données à haut débit qui nécessitent les quatre paires pour la transmission.

Mise en œuvre du partage de câbles

Située dans le centre-nord de la Caroline du Sud, la ville de Rock Hill est une communauté en pleine croissance de 67 000 habitants qui s’étend sur plus de 36 miles carrés. La ville est un mélange de charme historique et d’expansion responsable, et c’est la seule grande ville de Caroline du Sud dans la région de Charlotte. Lorsque la municipalité de Rock Hill Utilities Department a décidé de construire un nouveau campus de trois bâtiments pour abriter des bureaux administratifs, un atelier et un entrepôt, elle a eu besoin d’un réseau polyvalent pour tout prendre en charge : vidéo, voix sur protocole Internet (VoIP) et téléphonie analogique, CATV, vidéosurveillance, radio IP et données.

« En règle générale, nous installons quatre prises sur chaque zone de travail pour prendre en charge diverses applications, y compris une prise coaxiale pour la vidéo. Nous avons besoin de suivre la météo et d’autres informations d’urgence importantes par CATV, tout en prenant en charge la vidéo pour la formation et la signalisation numérique », a déclaré Brenda Roof, du service des systèmes informatiques de la ville (ITS). « Bien que nous ayons prévu un système de catégorie 6A, lorsque j’ai découvert le concept de partage de câble utilisant la catégorie 7A avec un connecteur de type non-RJ, cela m’a semblé extrêmement polyvalent.

Après avoir effectué des recherches approfondies sur la catégorie 7A et le partage de câbles, notamment en rencontrant des experts techniques, Mme Roof a pu convaincre ses supérieurs que la solution était idéale pour répondre à leurs besoins. « La décision n’a pas été facile à prendre », a-t-elle déclaré. « Lorsque nous avons lancé l’appel d’offres, j’étais la seule à ne pas être choisie. La plupart des entreprises de câblage nous poussaient vers la catégorie 6A. » Mme Roof a tenu bon et a finalement trouvé un fabricant capable de soutenir sa décision de déployer la catégorie 7A et le partage de câbles, y compris en fournissant une formation et une certification sur site pour les installateurs et le personnel ITS et des services publics de la ville.

En déployant des connecteurs de catégorie 7A sans RJstyle et en mettant en œuvre le partage des câbles, le service des eaux de Rock Hill a pu réduire considérablement la quantité de câblage, de prises et de main-d’œuvre nécessaires. Grâce à l’utilisation de cordons hybrides terminés par un connecteur de type F et dotés d’un balun intégré, il a également été possible d’éliminer l’utilisation du coaxial pour prendre en charge les applications CATV, de surveillance et autres applications vidéo sur des parcours de moins de 175 pieds. « Plutôt que d’avoir quatre prises à chaque poste de travail, nous avons pu en réduire le nombre à deux », explique Larry Williams, du service ITS de la ville. « Pour la plupart de nos utilisateurs, une prise fournit deux paires pour une connexion 10/100BASE-T à l’ordinateur et deux paires pour un téléphone VoIP. Nous disposons ensuite de quatre paires supplémentaires dans la deuxième prise pour prendre en charge divers autres appareils tels que des imprimantes, des téléphones analogiques et des télécopieurs, ou pour migrer vers une connexion 1000BASE-T à quatre paires. »

Pour les applications CATV et autres applications vidéo, le département des services publics de Rock Hill peut prendre en charge jusqu’à quatre téléviseurs à partir d’une seule prise. « En éliminant les prises supplémentaires et une grande partie du câblage coaxial pour la vidéo, nous avons pu réduire de moitié les coûts de main-d’œuvre », explique M. Roof. « Grâce aux prises de catégorie 7A, nous n’avons plus à nous inquiéter lorsque nous devons déplacer des personnes. Il suffit d’utiliser des cordons de raccordement différents. Grâce à des cordons sur mesure, ils ont même pu prendre en charge leur système de téléphonie numérique existant qui nécessitait un câble croisé

Le département des services publics de Rock Hill a finalement installé 480 prises de catégorie 7A dans le bâtiment administratif, 203 dans l’atelier et 42 dans l’entrepôt. « Le système est maintenant opérationnel et si c’était à refaire, je choisirais le même système et j’utiliserais le partage de câbles », déclare M. Roof.

Encore plus à partager

La catégorie 7A offre des avantages supplémentaires en plus des capacités de partage de câbles. Grâce à sa conception entièrement blindée, le câble de catégorie 7A offre des performances supérieures à celles du câblage à paires torsadées non blindées (UTP) de catégorie inférieure. À des fréquences plus élevées, l’utilisation de paires blindées individuellement élimine pratiquement la diaphonie interne entre les paires et la diaphonie externe de câble à câble, à la fois le long du câble et entre les connecteurs sur le lieu de travail et dans l’armoire de télécommunications. Il est donc capable de supporter des applications à 10 Gb/s sans aucune pratique d’atténuation supplémentaire comme celles qui sont souvent requises lors de l’utilisation de câbles UTP.

Le blindage extérieur du câble, constitué d’une tresse, offre une résistance supplémentaire et un chemin de faible impédance vers la terre. Le blindage extérieur capte les bruits de basse fréquence provenant de sources externes et les conduit efficacement à la terre, offrant ainsi une résistance supérieure aux interférences électromagnétiques et aux interférences de radiofréquence (EMI/RFI) courantes dans divers environnements tels que les établissements de soins de santé et les installations industrielles.

Alors que la catégorie 8 se profile à l’horizon, la catégorie 7A est un système normalisé existant qui offre les avantages du partage de câble, une capacité de bande passante plus élevée et une immunité EMI/RFI sur 100 mètres. Jusqu’à 1000 MHz, les limites de performance proposées pour la catégorie 8 ne correspondent pas actuellement à celles spécifiées pour la catégorie 7A. L’ISO/CEI se tourne déjà vers l’avenir du câblage entièrement blindé. La 3e édition de la norme IEC 61076-3-104, qui est sur le point d’être finalisée, étendra les performances des connecteurs non RJ de la catégorie 7A de la norme IEC 61073-3-104 jusqu’à 2 GHz, la même fréquence que celle proposée provisoirement pour la catégorie 8.

Tant que les capacités de traitement des signaux d’une application Ethernet 40 Gb/s (40GBASE-T) ne sont pas finalisées et qu’une analyse plus avancée et plus représentative de la vie réelle ne peut être menée, il est trop tôt pour garantir la distance de prise en charge de l’application 40GBASE-T pour n’importe quel support. Cependant, il semble qu’un système entièrement blindé avec le connecteur non-RJstyle et sa conception unique de quadrant isolé fournira finalement un certain support pour les vitesses de la prochaine génération de 40 Gb/s tout en offrant la capacité innovante du partage de câble. La catégorie 7A basée sur des normes est là aujourd’hui et elle est là pour rester.