Les réseaux : Matériels et normes (Câbles - Wifi - Fibre Optique) Ethernet

1 - Les éléments matériels du réseau 

    

1.1  Carte réseau 

La  fonction  réseau  est  soit intégrée  sur  la  carte mère, soit ajoutée à laide d'une carte additionnelle  La parte câblage  vers  le  réseau  est  aujourd'hui  majoritairement constituée d'un connecteur RJ45. Précédemment on pouvait rencontrer  d'autre  type  de  prises  (BNC  ou  AUI).  La principale  caractéristique  de  ces  cartes  est  la  vitesse  de communication (10,  100 ou 1000 M bps) ainsi  que le mode de communication  (half ou  full  duplex).  La carte peut  être équipée d'une EProm  (Boot-Prom) lui  permettant  de booter sur  le  réseau.  Chaque  carte  réseau  dispose  d'une  adresse unique (adresse MAC) 
             

          
1.2  Câbles réseaux 
  

Les câbles réseaux  permettent  de relier  entre eux  des équipements afin de les faire communiquer.  Ils doivent  être  adaptés  en  fonction  des  équipements  en  place  (prise,  vitesse,  longueur,  norme).  Attention,  la longueur  maximale  pour  les  câbles  "RJ45"  est  de  100  mètres.  Les  câbles  droits  permettent  de  relier  un périphérique (PC, imprimante) à un commutateur ou un concentrateur, les câbles croisés sont utilisés pour relier 2 PC entre eux. Les anciens câbles (autre que "RJ45") faisaient appel à un type de câblage particulier

Câble équipé de prises RJ45 : 

Ce câble est constitué de 8 fils de cuivre sous forme de 4 paires torsadées 
          

       
Câble coaxial avec prises BNC 
        

          

1.3     Equipements d'interconnexion : 

       
Cela comprend tous les équipements permettant de relier entre eux les différents éléments d'un réseau.

Les principaux équipements sont :

               

• Les concentrateurs ou hubs permettent  d'interconnecter  plusieurs machines entre elles sans gestion de trafic ou de priorité  Une donnée envoyée par une machine sera automatiquement acheminée vers tous les ports du concentrateurs et donc toutes les machines connectées.
• Les  commutateurs,  par  opposition  gèrent  en  interne  une  table  d'identification.  Ils  mettent  en communication  les 2  machines  concernées  par  un  échange  et  uniquement  celles-ci,  ce  qui  permet d'augmenter  le  trafic  en  permettant  plusieurs échanges en  parallèle.  Pour  ce  faire,  ils analysent  les données échangées et repèrent l'émetteur et le destinataire de l’information échangée.
• Les routeurs sont des équipements prévus pour interconnecter des réseaux. Ils sont  prévus d'interfaces spécifiques pour  se  connecter  sur  des réseaux  W AN.  Ils sont  souvent  équipés de  services logiciels avancés (filtre, firewall…) 

        
Souvent, les commutateurs sont équipés de fonctions complémentaires :

• auto-adaptables : ils adaptent automatiquement leur vitesse 10, 100 M bps.
• cascadables : ils peuvent être interconnectés entre eux (on parle alors d'un port d'uplink)
• …

   
Hub 10 mbds
         

      
Switch 32 ports 10/100
      

Switch Gigabits + 8 ports 10/100
     

         
Routeur Cisco
         

   
2 - Les types de liaison


2.1  Ethernet épais (thick) norme 10 base 5 
       

              

• Vitesse : 10 M bds 
• Longueur maximale = 500 mètres 
• Nécessite un câble coaxial particulier ainsi que des adaptateurs fixés sur le câble (transcrives).
• Chaque extrémité du réseau est terminée par un "bouchon".
• La liaison entre les stations est organisée sous forme de bus.

     
Ce câblage n'est plus utilisé aujourd'hui.

2.2   Ethernet fin (thin) norme 10 base 2 
          

         

• Vitesse : 10 M bps 
• Longueur maximale = 170 mètres 
• Nécessite un câble coaxial particulier (type RG58 50 Ohms).
• Chaque extrémité du réseau est terminée par un "bouchon".
• La liaison entre les stations est organisée sous forme de bus.

 
Ce câblage n'est plus mis en place aujourd'hui mais a beaucoup été utilisé de par sa simplicité de mise en Œuvre et son coût peu élevé, puisqu'il ne nécessitait aucun élément additionnel pour mettre en réseau des machines.

2.3     Ethernet : norme 10 Base T, 100 Base T 
          

       

• Vitesse 10 ou 100 M bps suivant les types d'équipement et le câble utilisé.
• Longueur  maximale :  100  mètres entre le concentrateur  ou  le commutateur  et  la station  (PC  ou autre
• (Commutateur, routeur …)).

Le câblage réalisé est dit en "étoile".

Ce câblage est le plus utilisé aujourd'hui et fait appel à des câbles en paires torsadées et des prises RJ45.
         

   

2.4     Ethernet : norme 1000 Base T 

Cette norme représente une extension de la norme 100 Base T. Ses caractéristiques principales sont :

• Vitesse : 1000 M bps ou 1 Gbps 
• Distance : 100 mètres maximum
• Le câblage doit être prévu pour cette norme 
• Les 4 paires sont utilisées pour le signal (4*250 M bps)
• Utilisation dans le cas de liaisons rapides entre commutateurs ou serveurs 

     
Les prises ainsi que les câbles (à la catégorie prés) sont identiques à ceux utilisés pour la li son 100 base T.

2.5     Ethernet: norme PoE (802.3 af)

PoE comme Power Over Ethernet consiste sur une liaison 8 fils à faire passer à la fois le signal et une alimentation électrique (48V) limitée à 15W . Cette norme à différents intérêts :

      

• Alimentation de petits équipements Ethernet (Caméra, téléphone, point d'accès…)
• Sauvegarde simplifiée en cas de coupure secteur
• Câblage simplifié pour ces équipements 

 
L'astuce est d'utiliser les paires 1 et 4 non utilisées pour acheminer l'énergie.


Exemple d'implantation

                     

          
2.6   Ethernet : liaison fibre optique 

La fibre optique est essentiellement utilisée dans le cas de grande distance. Les équipements de part et d'autre doivent  être compatibles.  En  général  même type et  même constructeur.  Cette technologie utilise une transmission de l'information à l' de de lumière dans une fibre optique. Il est nécessaire d'utiliser 2 fibres pour réaliser une transmission (émission et réception). Ses caractéristiques principales sont :

      

• Immunité aux parasites électriques 
• Distance jusqu'à plusieurs kilomètres en fonction de la norme utilisée 
• Utilisé entre commutateurs ou répéteurs2 
• Plusieurs types de transmissions existent (mono-mode, multi-mode, longueur d'onde…)
• Plusieurs types d'équipements de transmission existent, adaptés au type de transmission, ce qui permet de déterminer la distance maximale.

    
Exemples de connecteurs pour fibre optique
          

       
Exemple de câbles fibre optique
             

       
2.7   Tableau synthétique
  

         
2.8     Les solutions sans fil

2.8.1  Transmission radio 

     
Egalement appelé WiFi (Wireless Fidelity), ce type de transmission porte également comme référence la norme 802.11. En lieu et place des fis pour transmettre les données, la transmission se fait par onde radio à l'aide de matériel adapté. Pour connecter des matériels en li son radio, il est nécessaire d'équiper les stations de carte réseau sans fi et de mettre en place un point d'accès radio qui gère la communication des équipements sans fil et permet l'interconnexion avec le réseau filaire.

La  distance  sans antenne  additionnelle  est  de  100  mètres en  champs libre et  de  30  à  50  mètres en intérieur. Certains équipements grâce à des antennes externes peuvent porter à plusieurs kilomètres.

Cette technologie est  très intéressante d'une part  parce qu'elle ne nécessite pas de tirage de câble mais surtout pour les portables qui par nature sont amenés à se déplacer.
          

           
Un des inconvénient majeur de la radio est que     celle-ci    est très sensible     à l'environnement  physique  (présence  de métal,  bâtiments en  béton  armé  …) mais également  à  tout  ce  qui  est  perturbation radio    ou     électrique     (machines, télécommandes,  GSM   …).  Du  fait  de ces paramètres,  il  est  difficile  d'obtenir  la vitesse maximale donnée par les produits

Normes et vitesses courantes : 
         

 
Comme dans toute transmission radio, la vitesse maximale n'est atteinte que si les conditions sont optimales 
  
2.8.2  Transmission par courant porteur 

Cette  technologie,  également  appelée  CPL  (Courant  Porteur  en  Ligne) utilise  le  réseau  électrique comme support de transmission afin de mettre des machines en réseau.
Le principe des CPL  consiste à superposer  au signal  électrique de 50 Hz un autre signal  à plus haute Fréquence.  Ce  deuxième  signal  se  propage  sur  l‘installation  électrique  et  peut  être  reçu  et  décodé  par  tout récepteur CPL qui se trouve sur le même réseau électrique

La mise en Œuvre d'une solution CPL s'apparente à une solution filaire avec l’avantage de ne pas avoir à tirer de câbles, ce qui permet un déploiement rapide et un coût plus faible. L'avantage par  rapport  à une solution  radio (Wifi) est  la stabilité dans le temps (pas de transmission radio) et la sécurité (limité au compteur électrique). Par contre la vitesse reste faible.

Les caractéristiques principales sont :

  

• vitesse 14 M bps
• distance : 200 mètres 
• les adaptateurs existent en connexion Ethernet( RJ45) ou USB

 
Exemple de réseau CPL
           

3  Câblage des paires torsadées 


3.1   Repérage des paires 
            

                   

3.2   Les types de câbles en paires torsadées

Les câbles en paires torsadées sont classifiés suivant le type de blindage utilisé et  la vitesse des signaux qu'ils sont capables d'acheminer.

Blindage : 

     

• UTP : Unshielded Twisted Pair                 Câbles non blindés 
• FTP :  Foiled Twisted Pair                        Câbles blindés avec un feuilard métallique 
• STP :  Shielded Twisted Pair                     Câbles blindés avec une tresse métallique
• SFTP :  Shielded Foiled Twisted Pair         Câbles blindés avec un feuilard + une tresse métallique

   

    
Catégories de câbles: 
           

   
3.3  Le raccordement  des cordons RJ45

Câbles catégorie 3 droit et croisé :
         

      
Câbles catégorie 5 Droits et croisés 
  

         
3.4   La répartition des signaux

• En 10 et 100 Base T, seules les paires 2 et 3 sont utilisées 
• En 1000 Base Toutes les paires sont utilisées