Câbles de réseau

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Présentation des câbles de réseau

Les câbles de réseau, comme le nom l'indique, permettent de créer des connexions entre plusieurs ordinateurs et/ou périphériques de réseau, tels que scanner, imprimante, et autres dispositifs contrôlés par des commandes informatiques. Différents câbles de réseau sont disponibles et répondent à des besoins différents. Certains sont conçus pour établir des connexions à courte distance avec un petit nombre de dispositifs. D'autres supportent des connexions à longue distance et un très grand nombre de dispositifs. Le protocole et la topologie (structure basée sur les flux de données logiques et les sites physiques) de chaque réseau déterminent aussi les câbles et fils utilisables.

Bien que les technologies de connexion sans fil progressent rapidement, et peuvent éventuellement supplanter les câbles et fils dans un avenir relativement proche, ces derniers sont encore largement utilisés pour transmettre des données et des signaux entre deux sites et des périphériques.

Les principales catégories de câbles de réseau actuellement utilisées sont les câbles coaxiaux (ou « coax »), les paires torsadées, la fibre optique, et les câbles crossover Ethernet, termes qui sont expliqués dans la section « Aspects techniques » ci-dessous.

 

Histoire de la technologie des réseaux et sans fil

L'histoire de la technologie des réseaux remonte à 1844, lorsque Samuel Morse (inventeur du fameux code Morse) a réussi à envoyer un message de Washington à Baltimore (59 km) grâce à un télégraphe de son invention. Le code Morse est un langage binaire qui utilise des traits et des points pour composer des mots. Il ressemble donc par ce principe au transfert de données entre les ordinateurs modernes. Cependant, il était beaucoup plus lent, avec seulement deux ou trois traits et points par seconde. Les ordinateurs modernes peuvent transmettre des signaux équivalents (des 1 et des 0) à des vitesses et des volumes largement supérieurs (environ un milliard par seconde, ou 1 Go par seconde).

D'autres inventeurs ont expérimenté des codes composés d'un plus grand nombre de caractères au dix-huitième siècle et au début du vingtième siècle. Les exemples incluent l'ingénieur du télégraphe français Émile Baudot avec son code à cinq bits et un clavier semblable à celui d'une machine à écrire qui a été amélioré par l'ingénieur néo-zélandais Donald Murray et acheté par la Western Union. Ce développement a abouti au remplacement des machines Morse par le nouveau système de téléimpression.

Pour répondre à la nécessité de transferts de données plus sophistiqués, des entreprises de communication américaines ont uni leurs forces pour créer un nouveau code, qui est devenu le code ASCII à 7 bits et 128 caractères (American Standard Code for Information Interchange). Instantanément, toutes les entreprises d'informatique et de communication du monde entier l'ont adopté à l'exception d'IBM. (Après l'échec de son propre code, IBM l'a finalement adopté dans une version modifiée et appelée « Extended ASCII »).

Au milieu des années 1970, la demande en méthodes de partage et de transmission des données plus rapides et plus sophistiquées devenait de plus en plus forte. La Xerox Organisation a par conséquent développé la technologie Ethernet qui a été normalisée en 1979 avec l'assistance d'Intel et du DEC. Ce nouveau système pouvait transmettre des données à un débit de 10 Mo par seconde, une vitesse de transmission sans égale à l'époque. Elle nécessitait un câble coaxial exceptionnellement épais, qui devait être installé dans l'ensemble du bâtiment où différents dispositifs étaient interconnectés à un réseau local (Local Area Network - LAN). Ce câble coaxial 10Base5 (ou simplement « Coax épais ») doit son nom à sa vitesse de 10 Mbps. Il utilisait la totalité de sa bande passante pour chaque transfert de données et sa longueur maximale était de 500 mm. Contrairement aux câbles de bande de base, les câbles à bande large peuvent diviser leur bande passante en plusieurs canaux séparés, autorisant donc la transmission simultanée de différents flux de données.

Le câble « Thin Ethernet » ou 10base2 a été commercialisé en 1985, même si le « 2 » peut prêter à confusion, puisque la longueur maximale de ce câble est de 180 mm. Deux ans plus tard, les câbles à paires torsadées firent leur apparition pour établir des connexions Ethernet, donnant naissance à une nouvelle norme Ethernet en 1990 : le 10baseT (où le T renvoie à paire torsadée), émise par l'Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE).

Les systèmes de câblage structurés et basés sur les câbles UTP (Unshielded Twisted Pair ou paire torsadée non blindée, voir ci-dessous) sont apparus en 1991. Des câbles UTP de plus haute qualité ont commencé à être utilisés à partir de 2000, offrant des fréquences variant entre 20 MHz et 100 MHz.

Sans tenir compte des technologies sans fil primitives tels que les signalisations par fumée, brasiers et drapeaux utilisées au début de notre ère, le premier système de communication sans fil fut le télégraphe optique inventé par Claude Chappe au dix-huitième siècle. En 1936, une transmission vocale et vidéo a été établie entre Berlin et Leipzig, mais la véritable technologie sans fil capable de moduler des ondes électromagnétiques n'a pu être développée que longtemps après leur découverte par Michael Faraday et Joseph Henry en 1831. En 1886, Heinrich Hertz a démontré que la transmission de signaux électriques dans l'espace était de nature ondulaire. Cependant, le nom le plus fortement associé à la technologie sans fil est bien sûr celui de Guglielmo Marconi qui a réalisé la première démonstration de télégraphie sans fil en 1895. La première transmission transatlantique réussie a eu lieu en 1901, suivie de connexions commerciales transatlantiques disponibles à partir de 1906.

En 1911, le premier transmetteur mobile a été installé à bord du Zeppelin. En 1915, les premières transmissions vocales sans fil ont été mises en place entre New York et San Francisco. La découverte par Marconi des ondes courtes fit une énorme différence, puisqu'elles sont naturellement réfléchies par l'ionosphère et reviennent vers le sol, permettant de parcourir des distances illimitées. En 1933, la qualité des transmissions sans fil FM s'est révélée être largement supérieure à celle des transmissions AM.

En 1971, le premier réseau local sans fil (Wireless Local Area Network - WLAN) capable de connecter sept ordinateurs a été développé par Norman Abramson à l'université de Hawaii (d'où son nom d'« Alohanet »). Le WLAN est aujourd'hui dans sa troisième génération, capable de transmettre des données avec un débit de 2 Mbps.

En 1982, les communications sans fil mobiles ont fait un saut en avant lorsque les pays de l'Union européenne ont développé une norme de téléphone portable totalement numérique à l'échelle de l'Europe avec une fréquence de 900 MHz.

 

Aspects techniques

Un ensemble de normes techniques et qualitatives gouverne l'installation et la conception des câbles de réseau structuré pour la transmission vocale et des données, pour diverses utilisations dans des unités domestiques, telles qu'appartements, bureaux et centres de données. La norme la plus dominante est celle des câbles à paires torsadées : CAT-5e (catégorie 5e, capable d'une performance de 100 MHx) ou CAT-6 (catégorie 6, capable d'une performance de 250 MHz). Les câbles en fibre optique sont de plus en plus adoptés. Tous les conducteurs (huit) à l'intérieur de ces câbles sont connectés, aucun n'étant utilisé pour une fonction double, telle que la transmission des voix et des données.

Les normes spécifient la topologie du routage des câbles et l'utilisation d'un panneau de raccordement central auquel différents modules peuvent être connectés. Chaque sortie de ce panneau est reliée soit à un commutateur de réseau, un fournisseur internet ou un central téléphonique privé.

Les câbles du panneau de raccordement sont normalement identifiés par des couleurs.

 

Différences entre les câbles de réseau et d'autres câbles et différence entre les différents câbles de réseau

Les câbles coaxiaux se composent d'un fil conducteur simple en cuivre non blindé gainé dans une protection isolante en plastique (diélectrique), elle-même encapsulée sur toute sa longueur dans un blindage en maillage métallique. Le câble est ensuite revêtu d'une couche finale en plastique qui peut être épaisse ou relativement fine. Dans certaines limites, ces câbles peuvent être torsadés ou pliés sans être détériorés. Plus le revêtement externe est épais, moins le câble est facile à plier. Ils sont normalement utilisés pour transporter des signaux exigeant des bandes passantes de plusieurs MHz, comme la télévision.

Les câbles à paires torsadées comprennent deux conducteurs qui sont physiquement torsadés ensemble en une double hélice. Ils répondent aux exigences des dispositifs de télécommunication, tels que les téléphones, parce que leur conception tend à annuler les interférences électromagnétiques d'autres dispositifs et préviennent les effets indésirables, incluant la diaphonie. Il existe trois principaux types de câbles à paires torsadées : Paire torsadée sous écran en aluminium, Paire torsadée non blindée et Paire torsadée blindée. Les câbles à paires torsadées non blindées (UTP) sont largement déployés sur les réseaux Ethernet.

Le filament central en fibre de verre des câbles en fibre optique est protégé par plusieurs couches de matériaux, avec un revêtement final en PVC ou en Téflon, principalement pour minimiser les interférences. Bien qu'ils soient plus coûteux, ils ont l'avantage clé de pouvoir transmettre de grandes quantités de données sur de très longues distances, grâce à leur bande passante largement supérieure.

Les câbles crossover Ethernet éliminent la nécessiter d'installer des routeurs et des commutateurs de réseau pour interconnecter plusieurs ordinateurs. Les ordinateurs peuvent être simplement interconnectés par l'intermédiaire de leurs cartes d’interfaces (NIC) intégrées.