ArchitectureISEP 2007– A3

Partie 1

Introduction:

Planning 8/1: méthodologie (EGD) 9/1: compléments techniques (BPR) 10/1: présentation du cas proposé, début de l’étude de cas 15/1, 16/1, 17/1: interviews (DG client, responsables informatiques, senior SSII)24/1: présentation des dossiers (B. Campedel)Groupes de 2 (ou 3)

Notation: participation lors des sessions qualité du dossier rendu et de la présentation orale

Certaines technologies récentes présentées dans ce qui suit ne sont pas nécessairement justifiées pour un client de taille moyenne.Il vous appartiendra de juger de l’opportunité de les retenir ou non

Cabling Systems

• La paire torsadée– Est constituée de deux conducteurs torsadés ensemble– Conducteur caractérisé par leur diamètre (AWG)

– Câble caractérisé par l'impédance en ohms (Ω)• Valeur caractéristique d'un milieu traversé par une onde

electromagnetique (100 Ω, 120 Ω, 150 Ω)

American Wire Gauge Ø (mm)20 0.81222 0.6424 0.5126 0.40428 0.32

Un câble paires torsadées décrit un modèle de câblage où les deux conducteurs sont enroulés l'un autour de l'autre dans le but de diminuer la diaphonie. Plus le nombre de torsades est important, plus la diaphonie est réduite. Le nombre de torsades par mètre fait partie de la spécification du câble. En torsadant les deux fils l’un autour de l’autre, on diminue leur auto-induction, puisque le champ magnétique, résultant du passage du courant électrique (perpendiculaire à la direction du courant) tourne autour du câble et s’annule (presque)

• Écrantage– L'écrantage consiste à entourer l'ensemble des paires ou

chacune des paires d'un même câble d'un film de polyester recouvert aluminium.

• Blindage– Le blindage consiste à entourer l'ensemble des paires,d'une

tresse métallique pour renforcer l'effet de l'écran.• Catégories de câbles

– à paires non blindées, non écrantées : U.T.P (Unshielded Twisted Pair)

– Câble écranté : FTP (Foiled Twisted Pair)– Câble écranté et blindé : SFTP– Câble à paires blindées : STP (Shielded Twisted Pair)

Câble symétrique : Exemples

UTP FTP SFTP

écranblindagePaire

torsadée

Câble asymétrique

COAXIAL (Ethernet, SNA) TWINAX (AS400)

GAINE

ISOLANT

TRESSE

AME

Fibre optique : Constitution• Cœur : Milieu diélectrique intérieur (conducteur de lumière).

– Silice très pure (minimum d'ions OH-).

• Gaine : Silice d'indice légèrement moins élevé que le cœur– Réflexion presque totale des rayons lumineux sur la gaine

• Revêtement : Cœur + Gaine entouré d'un revêtement de plastique, pour fournir une protection mécanique (évite principalement la cassure en cas de courbure).

Fibre(Cœur + Gaine) tube renfort gaine extérieure

rayon incidentrayon réfléchi

rayon réfracté

i

r

Schéma d'une fibre optique

Pour guider la lumière, la fibre optique comprend ainsi deux milieux : le cœur, dans lequel l'énergie lumineuse se trouve confinée, grâce à un second milieu, la gaine, dont l'indice de réfraction est plus faible.

AtténuationAtténuation

(dB/km)

0.85 1.3 1.55(µm)

câble à fibres optiques

– Usage : Intérieur ou extérieur (protection différente)– Capacité type: nombre de fibres par câble. – Mono-directionnel

Fibre optique monomode• Taille du cœur (5 à 10 µm), de la gaine (125 µm). • Propagation axiale seulement des rayons lumineux (1 mode)• Fenêtre spectrale 1300 nm et 1550 nm (en général)

• Elle permet une bande passante très large (100 Ghz)

Fibre optique multimode à gradient d'indice• Taille du cœur : 50 à 100 µm.

• Fenêtre spectrale 850 nm et 1300 nm

• Propagation multi directionnelle des rayons lumineux

• Indice du cœur varie avec la distance radiale, suivant une loi parabolique,

• Bande passante < 1200 MHz.km.

• Fibre multimode (62.5/125µm) à gradient d'indice est la plus utilisée dans les réseaux locaux.

• Possibilité d'utiliser la fibre multimode (50/125)

Principe du câblage

• Principes de base

• Câblage horizontal

• Répartiteur

• Câblage vertical

• Le brassage

Principe du câblage• Pré ou Post Câblage = Recherche d'économie financière

(mélange téléphonie et informatique) et de facilité d'exploitation– Optimisation des coûts d'installation et d'exploitation

• Á terme, le pré-câblage est + économique

– Souplesse d'exploitation et sécurité• Pas d'intervention sur la partie fixe du câblage

– Conformité aux normes internationales,• Offres supérieures aux normes dues à la forte évolution de la demande

– Câbler pour l'avenir (10 à 15 ans).

Principe du câblage• Topologie de distribution en étoile à la base

– C'est la plus ouverte– Totalement adaptée à la téléphonie

• Indépendance par rapport à l'architecture réseau

• Par un jeu de brassage ou par la mise en place de machine, on peut recréer une topologie logique en anneau.

• Attention aux distances et à l'affaiblissement

Principe du câblage

• Banalisation de la connectique (RJ45 pour câble cuivre)– Adaptateurs possibles fonction du matériel à brancher

• Banalisation des câbles eux mêmes– 4 paires torsadées 100Ω normalisé (ou 120Ω)(pas de mélange)

• Ajout de la fibre optique pour – Les longues distances,– Les liaisons inter bâtiments ou autres passages difficiles,– Pour les dorsales grâce à leurs bandes passantes élevées pour

assurer la pérennité dans le temps.

Principe du câblage

• Respect des règles de conception et d'installation,

• Répondre à l'ensemble des besoins des utilisateurs – Diversités des flux (numérique, analogique)– Évolutivité (clé de la durée de vie du câblage)– Performances (surdimensionnement des besoins en débit)– Mobilité (surdimensionnement des besoins en prise)

Principe du câblage

MailléRéseau de données

Rocade

Rocade

SR SR

SR SR

SR SR

SRRG

Équipementsterminaux

RG : Répartiteur GénéralSR : Sous répartiteur

Principe du câblage

ÉtoileRéseau de données

ou

réseau téléphonique

SR SR

SR SR

SR SR

RG SRPABX

Équipementsterminaux

RG : Répartiteur GénéralSR : Sous répartiteur

Rocade

Principe du câblage

Les composants principaux sont :• Les répartiteurs (général ou sous répartiteur d'étage)

– Concentration capillaire du câblage

• L'ensemble du câblage est constitue de 2 sous parties :– Le câblage vertical (liaison inter-étage) (dorsale)

• Liaison Répartiteur Général - Sous Répartiteur d'étage

– Le câblage horizontal (liaison d'étage)• Liaison Sous Répartiteur d'étage - Équipement terminal

Répartiteur : Exemples

Panneau de brassage Bandeau de RJ 45

Ferme de brassageInformatique ou téléphonique

Câblage: universalitéSous-répartiteur (superficie)Baie (19’’, hauteur en U, 600x600 ou 800x800)Panneau de brassageEquipements actifsTiroir optiqueDistribution capillaire et rocade

Câblage vertical : Rocades• Les Rocades sont des câbles de regroupement de forte

capacité reliant les répartiteurs entre eux.– Chaque répartiteur est relié à un ou plusieurs répartiteurs si on

désire une topologie maillée.

– Le maillage permet l'accès de tous les nœuds de brassage par le chemin le plus court et offre la possibilité de séparer le cheminement des flux informatiques (en cas de saturation de certaines rocades) ou de procurer un chemin d'accès de secours.

Câblage vertical : Rocades• Les Rocades forment la dorsale du réseau du bâtiment.

– En général, les rocades sont constituées par de la fibre optique :

• Un média universel à forte bande passante (évolutivité, pérennité)

• De type gradient d'indice ou monomode en fonction des distances et des protocoles (attention aux coûts des matériels actifs si monomode)

• Immunité aux perturbations électromagnétiques

• Immunité aux problèmes d'équipotentialité des terres électriques inter bâtiments

Câblage horizontal• C'est l'ensemble des câbles reliant le sous-répartiteur d'étage et

les prises informatiques ou téléphoniques des utilisateurs.

– constitués généralement de câbles 4 paires.

• Le rattachement des câbles sur les répartiteurs :

– Permet de créer une topologie hiérarchisée en étoile

– Autorise l'indépendance de chaque prise des points de travail

– Permet de d'effectuer facilement la gestion et l'administration du réseau de câblage par un brassage à la demande.

• Les câbles quatre paires forment les branches de l'étoile

Câblage horizontal

E : Équipement au Sous-répartiteurM : Module de brassageP : Prise au poste de travailT : Équipement terminal (poste de travail)

E TM

Pré câblage global

CANAL

cordon poste de travail

cordon de brassage

PPartie Fixedu câblage

(LIEN)

Point d'accès

En moyenne : • 1,5 points d'accès par personne• 1 point d'accès / 10m2

PC secourue

PC NON secourue

Prise banalisée informatique ou téléphonique

Estimation du coût d’un câblage: locaux occupés ou non, infrastucture existante ou non (chemin, goulotte, gaine montante, répartiteurs, …) Indications de coûts : à partir de 100 Euros la prise (main d’œuvre comprise)

Scanners du marché : Pentascanner de Microtest, Fluke

Les cabling systems : BICC GigaPlus, Lucent Giga Speed

Haut-Débit Impédance d'un câble de cuivre

• 100Ω ou 120Ω (± 15%) (élimination du 150Ω)

• Impédance plus élevée = affaiblissement plus faible.

• Variation d'impédance = réflexion partielle du signal.– Utilisation possible d'adaptateur d'impédance– L'utilisation de câbles et cordons 120Ω avec des

équipements actifs 100Ω ne nécessite pas d'adaptateur d'impédance

• Équipement actif, équipement terminal : en standard 100Ω, Token Ring 150Ω

Haut-Débit Vitesse de propagationdu signal dans un câble de cuivre

• Appelée aussi NVP (Nominal Velocity of propagation)

• Du même ordre de grandeur que la vitesse de la lumière dans le vide (C) 300 000 km/s.

• Valeur minimale : 0.6C

• Quelques valeurs approximatives : – Câbles 120 Ω ≈ 0.77C– Câbles 100 Ω ≈ 0.69C

Plus la valeur est petite, meilleure est la liaison.

Les paramètres fondamentaux:Les paramètres fondamentaux:L ’Affaiblissement L ’Affaiblissement

(attenuation)(attenuation)

E R

Haut-Débit sur câble de cuivreAffaiblissement ou Atténuation

• Caractéristique importante : Représente les pertes du signal au cours de sa propagation dans le câble (exprimée en décibel). – décibel (dB) = 10 x log (Puissance émise / Puissance reçue)

• Proportionnel à la distance parcourue => Câble courts

• Varie avec l'inverse de l'impédance

Haut-Débit sur câble de cuivreAffaiblissement ou Atténuation

• Donné en dB/km ou en dB/100 m• A = 3 dB/100m à 10 MHz alors Pr = 50% de Pe

• A = 6 dB/100m à 10 MHz alors Pr = 25% de Pe

Transmetteur Récepteur

Signal émis Signal reçu

PrPe

Haut-Débit sur câble de cuivre Paradiaphonie (NEXT)

• Paradiaphonie ou NEXT : Near End Crosstalk

• Perturbations entre deux paires d'un même câble

Transmetteur Récepteur

Récepteur Transmetteur

Carte réseau

Hub, Commutateur

Bruit de couplage

Signal transmisPe

Pp

Les paramètres fondamentaux:Les paramètres fondamentaux:La ParadiaphonieLa Paradiaphonie

Perturbation proche du lieu d ’émission

Plus la valeur est grande, meilleure est la liaison

E

ER

R

NEXT (Near End CrossTalk), se mesure en dB

Haut-Débit sur câble de cuivre Paradiaphonie (NEXT)

• Augmente avec la longueur de la liaison et la fréquence• Pratiquement constante au-delà de quelques dizaines de mètres

– Valeurs courantes : entre 30 et 50 db– + la valeur grande + le lien est bon

Un des paramètres les plus importants …Souvent la cause d’échec dans les recettes6 valeurs par câble de 4 paires

ACR : Attenuation to Crosstalk Ratio

• Permet de caractériser avec une seule valeur l'influence de la paradiaphonie et de l'atténuation

• ACR = Marge active = NEXT- Atténuation (dB)(/100 m)

Les paramètres fondamentaux:Les paramètres fondamentaux:L ’A.C.R.L ’A.C.R.

Plus la valeur est grande, meilleure est la liaison.

ACR=paradiaphonie - affaiblissementAffaiblissement

E

E R

R

Attenuation to Crosstalk Ratio, se mesure en dB

Les paramètres fondamentauxLes paramètres fondamentaux

Paradiaphonie

Affaiblissement

ACR

100 MHz 250 MHz

La norme exige 4db d ’ACRà 100 MHz

C ’est insuffisant!

80 MHz

7 dB 4 dB

Haut Débit : Problématique Gigabit Ethernet

Atténuation

NEXT

FEXT

Echo

De nouveaux paramètres à prendre en compte

Cat.5E: les nouveaux Cat.5E: les nouveaux paramètres:paramètres:

L ’Affaiblissement de RéflexionL ’Affaiblissement de RéflexionRL (Return Loss) se mesure en dbRéflexion

ER

RE+

Paramètre lié à la régularité d ’impédanceSUR UNE MEME PAIRE

Haut Débit : Perte en retour (Return Loss)

• Caractérise les réflexions du signal vers la source– Provient essentiellement des changements d'impédance locale

• Connecteur : suppression torsade

• Jarretière : câble légèrement différent

• C'est le rapport entre la tension émise et la tension reçue en retour sur la même paire (exprimé en décibels).

• + la valeur grande + le lien est bon.

Haut Débit : Télédiaphonie(Far-End crosstalk loss FEXT)

• Caractérise le signal indésirable entre un récepteur local et un transmetteur distant

• Rapport tension de sortie du transmetteur distant sur la tension reçue sur le récepteur local d'une autre paire.

• ≈ NEXT en changeant le coté de la mesure• + la valeur grande + le lien est bon

Cat5E: les nouveaux Cat5E: les nouveaux paramètres:paramètres:

La TélédiaphonieLa TélédiaphonieFEXT (Far End CrossTalk) se mesure en db

E

R

E

R

RE

RE

Perturbation lointaine du lieu d ’émission

Haut Débit : Télédiaphonie compensée (Equal-level Far-End crosstalk loss ELFEXT)

• Equal-level far-end crosstalk (ELFEXT)– Différence en dB de télédiaphonie et d'atténuation

ELFEXT = FEXT – Atténuation

- + la valeur est grande + le lien est bon

L’avenir en 10 Giga ….

De nouveaux problèmes …

Analyse sur les perturbations électro magnétiques sur les systèmes de câblage :– Les câblages UTP ont besoin d’une protectionsupplémentaire pour respecter les limites définiespour le bruit de fond.– Les câblages STP n’ont pas besoin de protectioncomplémentaire, leurs caractéristiques les rendentdéjà conformes– La Fibre Optique est insensible au bruit de fond

La Catégorie 7/classe F utilise des câbles PiMF

(Pairs in Metal Foil), parfois appelés S/FTP, dans lesquels chaque paire individuelle est recouverte d’un film métallique d’écrantage, les quatre paires étant elles-mêmes revêtues d’une tresse de blindage.

Alternative : GG 45

L’embase GG45 assure la compatibilité ascendante avec l’interface RJ45(Nexans – ex CGE)

Haut-Débit Prise RJ45

• Elle comporte 8 plots / format 50/50 mm

Affectation des paires

1 2 3 4 5 6 7 8

Les normes ISO11801/EN50173 Les normes ISO11801/EN50173

Parution en 1994

Définissent comme point d ’accès unique laconnectique RJ 45 au niveau des postes de travail

Admettent 3 impédances de câble: 100/120/150 ohms

Définissent des performances pour les composants(Catégorie 5)

Définissent des performances pour les chaînes deliaison (Classe D)

Les normes ISO11801/EN50173 Les normes ISO11801/EN50173

Bande passante: 100 MHz

Catégories :Les Catégories correspondent à des performances de composants.

Classes :Les Classes ont été définies pour caractériser un lien composé de différents composants. (prises, plugs, câble)Les valeurs limites des Classes sont données dans la norme ISO 11801

La catégorie 5E etLa catégorie 5E etLe Gigabit EthernetLe Gigabit Ethernet

Défini sur paire torsadée Cat5E par la normeIEEE 802.3ab depuis juin 99

Protocole fonctionnant sur 4 paires en Full-Duplex

250 Mbit/s - 125 Mhz de bande

4 x 250 Mbit/s = 1 Gigabit/s

La catégorie 5ELa catégorie 5ELe Gigabit EthernetLe Gigabit Ethernet

E

R

E

R

E

R

E

R

RE

RE

RE

RE

1980 1985 1990 1995 2000

1MBit/s 10MBit/s

100MBit/s

1000MBit/s

10GBit/sDébit

Pourquoi installer de la Cat.6?Pourquoi installer de la Cat.6?

Les débits des réseaux augmentent

Pourquoi installer de la Cat.6?Pourquoi installer de la Cat.6?L’infrastructure évolue par palier

débit sur le lien

(Mbit/s)

durée

vitesse de l'application

Cat 3

Cat 4

Cat 5 Cat 5E

Cat 7

Cat 6

Haut-Débit Prise RJ45

• Limites technologiques atteintes pour ce type de connecteur avec la catégorie 6.

• Nouveau connecteur pour la catégorie 7.

• Les exigences de la catégorie 7 imposent de travailler sur quatre paires et excluent donc l'utilisation du connecteur RJ 45 normalisé

Tests Câblage cuivre• Testeur : clavier + afficheur • Injecteur : boîtier simple• Prix : environ 4 kEuros• Synthèse des résultats : cahier de recette

– Impédance, longueur, affaiblissement, paradiaphonie, ACR (sur chaque paire)

– Réglage du type de câblage à tester – Valeur mesure et valeur limite (≈ analyse médicale)

Tests Câblage cuivre

Testeur Injecteur

Panneau de prises

RJ45cordon de test

≈ 2mPriseRJ45

muralePartie Fixedu câblage

(LIEN) en test

cordon de test

≈ 2m

Testeurs: Fluke, pentascanner, …

Le DTX-1800 CableAnalyzer de Fluke Networks est le premier instrument de certification de câbles sur site à recevoir l’agrément Catégorie 7/Classe F pour le test des installations de câblage structuré

Haut-Débit Connecteurs optique

• Nombreux types de connecteurs :– ST, SMA, FDDI, FC, SC,..

• Connecteur SC est retenu par la norme ISO 11801– Connecteur clipsé

• Le connecteur ST est autorisé pour extension d'un câblage existant– Connecteur de type "BNC " à baïonnette

Haut-Débit Connecteurs optique

Connecteur FDDI (MIC)

Connecteur ST1Connecteur ST2(fixation + puissante)

Connecteur SC

Haut-Débit Connecteur optique

Type Performance CaractéristiquesSMA < 1 dB Connecteur vissé

2 versions SMA 905 et 906ancien et peu performant

ST < 0.7 dB Connecteur à baïonnetteOrigine ATTTrès répandu et performant

SC < 0.5 dB Connecteur clipséOrigine NTTSe répand de + en +, performant

FDDI < 0.7 dB Connecteur duplex clipsé

Coupleurs

• Les coupleurs ou traversées servent à relier des fibres optiques de même diamètre de cœur entre elles (jarretièrage) dans les bandeaux optiques.

Tests Fibre optique• Tests par photométrie

– 2 appareils : émetteur + récepteur

• Le principe du photomètre– Appareil simple et peu coûteux,– Résultat immédiat– Pas d'information en cas de problème

Photomètreémetteur

Fibre à tester

C1/T1/C2 C3/T2/C4

Photomètre récepteur

Tests Fibre optique• Tests par réflectomètrie

– 1 seul appareil : réflectomètre– 1 "fibre d'amorce" (≈ 500m) à chaque extrémité (stabilisation

des modes de transmission)

• Le Principe du réflectomètre– Envoie des impulsions lumineuses– Analyse de l'écho retourné (voir courbe page suivante)

réflectomètreFibre à testeramorce amorce

C1/T1/C2 C3/T2/C4

Résultats : Réflectomètrie

Y (dB) : Affaiblissement Connecteur C1 et C2 + traversée T1 + Fibre

A1 : Affaiblissement C1 +T1 +C2A2 : Affaiblissement C3 +T2 +C4

Tests Fibre Optique

• Le réflectomètre est un appareil beaucoup plus coûteux qu'un photomètre (15 à 30 KEuros)

• Formation nécessaire

• Permet la localisation des défauts– Résultats significatifs si liaison > 300m– Mesure (2 connecteurs + traversée) non dissociable– Bonne précision nécessite mesure dans les 2 sens

Recette technique• Opération qui permet de garantir que l'installation répond à

l'expression du besoin initial en respectant :– Les normes

– Les règles de l'art

• Lors de la procédure de test, ce ne sont pas les composants qui sont testés mais l'ensemble fonctionnel du câblage

– Composants + mise en œuvre• Il est recommandé de faire appel à un organisme indépendant

dans le cas d’un grand projet

Contraintes électromagnétiques• Perturbations subies par l'installation

– Opposition courants forts / courants faibles– Perturbations provenant

• Câbles électriques, tubes fluorescents

• Transformateurs, ascenseurs (immeuble)

• Moteurs, machines tournantes … (milieu industriel)

• Émetteur TV, FM, GSM..

Contraintes électromagnétiques• Pas de norme, mais "règle de l'art"

• En général puissance > 5kVA => distance minimale 300 mm (chemin de câble), croisement autorisé

• Arrivée au poste de travail : goulotte double,– 1 courant fort (puissance < 2kVA)– 1 courant faible (distance : 10 mm)

Les 4 paires d'un câble doivent être connectées sur la même prise.

L'affectation des paires par rapport aux pins du connecteur RJ45 fait l'objet de deux définitions :T568A et T568B.

Un rayon de courbure au moins égal à 4 fois le diamètre du câble doit être maintenu pendant la pose.

Une fois posé, le rayon de courbure doit être d'au moins 8 fois le diamètre du câble.

Les torsades doivent être maintenues jusqu'à 13 mm du point de raccordement pour une connexion Cat.5 .

Règles à respecter

Contraintes électromagnétiquesContraintes ponctuelles Distances à respecter (mm)Eclairage incandescent 120Eclairage fluorescent 300Onduleur < 10 kVA 500Onduleur > 10 kVA 1000

Antenne, émetteur, radar … 3000Moteur électrique > 5 kVA 2000

Contraintes de cheminement parallèle avec ligne de tension > 480 voltsLongueur (m) Distance (mm)

2 10003 et + 3000

Contraintes électromagnétiques

Contraintes de cheminements parallèle avec une ligne électrique de tension < 480 voltsDistance minimale à respecter (mm)Type

ligne électriqueLongueuren mètres < 2 kVA 2 à 5 kVA > 5 kVA

Non blindé 3 10 20 40Non blindé 5 15 40 80Non blindé 10 30 70 140Non blindé 15 50 120 240Non blindé 20 60 150 300Non blindé 30 et + 120 300 600

Non blindé+ conduit métal 30 et + 60 150 300Blindé 30 et + 60 150 300

Blindé + conduit métal 30 et + 40 80 150conduit métal raccorder à la terre électrique

Les Normes• ISO

• Norme IEC 11.801 (disponible auprès de l'AFNOR)

– Caractéristiques des câbles et de la connectique

– Caractéristiques des liaisons

• addendum en octobre 1997 pour proposer

– Câblage catégorie 6/classe E à 200 MHz (UTP)

– Câblage catégorie 7/classe F jusqu'à 600 MHz

• EIA/TIA (association qui produit des standards)• EIA/TIA 568 traite du câblage structuré.

• Des "Technicals Systems Bulletin" TSB 36, TSB 40, TSB 67 complète le document

• EIA/TIA ne reconnaît pas le câble 120 ohms

Les Normes• CENELEC

• norme EN 50173

–EN 50167 : câblage capillaire (AFNOR C 93 541-1)

–EN 50168 : cordons (AFNOR C 93 541-2)

–50169 : câbles multipaires (AFNOR C 93 541-2)