Mesures d'acceptation et dépannage des systèmes de câblage : Partie 1 - Principes de base et normes
Avant-propos
La série d'articles suivante traite de la mesure de l'acceptation et du dépannage des câblages à paires torsadées en cuivre. Ce document d'introduction est destiné à vous donner un aperçu des principes métrologiques et du contexte normatif de la mesure de l'acceptation. Dans d'autres parties de la série, les mesures individuelles sont décrites en détail. Il ne s'agit pas tant de décrire le dépannage de simples paramètres tels que le câblage, mais plutôt de reconnaître les liens entre les erreurs d'installation ou les dommages et le comportement à haute fréquence des lignes de transmission. C'est pourquoi les prochains documents traiteront également des paramètres de diaphonie (NEXT) et de perte d'insertion et des sources d'erreur qui se produisent dans ces paramètres.
La mesure de l'acceptation aide toutes les parties concernées
La mesure de l'acceptation est l'un des points clés et une partie importante de chaque spécification des projets d'infrastructure informatique aujourd'hui.
Pourquoi en est-il ainsi ?
À des vitesses de 10 MBit/s et même avec 100 MBit/s Ethernet, il suffisait que les 2 paires de fils du câble à paires torsadées soient "d'une manière ou d'une autre" connectées 1:1. Tant que les fils se terminaient au bon contact, les cartes réseau pouvaient déjà communiquer et transmettre des données. Aujourd'hui, 1 000 MBit/s avec transmission parallèle bidirectionnelle via 4 paires de fils est l'équipement technique de base. Les applications et les centres de données plus exigeants ont besoin d'au moins 10 Gbit/s ou de débits supérieurs. Actuellement, un maximum de 40 Gbit/s peut être transmis via le cuivre, et jusqu'à 400 Gbit/s via la fibre optique.
À partir d'un débit de 1 Gbit/s via un câblage en cuivre, la simple présence de paires de fils n'est plus suffisante. De même, avec le câblage FO, il n'est pas suffisant que les fibres FO soient d'une manière ou d'une autre branchées ensemble. La qualité des produits, mais aussi la qualité du travail d'installation joue un rôle majeur dans la performance ultérieure du câblage du produit final.
Même la plus petite erreur de produit ou de connexion des composants ou d'insertion des câbles suffit et une transmission de plus de 1 GBit/s ou plus ne fonctionnera pas ou du moins pas sans perte.
Pour garantir le bon déroulement des projets, une mesure d'acceptation avec un compteur de champ - également appelé certificateur - est donc pratiquement inévitable pour les trois parties concernées.
La mesure de réception donne à l'installateur l'assurance que son produit "câblage installé", dont il est responsable, est conforme aux spécifications indiquées dans le cahier des charges ou l'offre.
Pour le planificateur, la mesure d'acceptation avec un certificateur est le niveau de qualité le plus élevé et le plus sûr dans le plan de qualité de l'infrastructure du bâtiment et est donc un élément important pour garantir que les équipements de réseau du projet peuvent être mis en service et que la communication fonctionnera conformément aux spécifications.
Pour le client final, le test de réception est d'une part une garantie que le câblage informatique fonctionne conformément aux spécifications et supportera les applications prévues, et d'autre part, il est souvent à la base des garanties de produit des fabricants des composants de câblage.
Normes nationales et internationales
Les mesures d'acceptation sont basées sur des normes mondiales pour les composants individuels, le câblage, l'installation et la mesure. Les normes sont de la plus haute importance pour assurer la compatibilité et l'interopérabilité des produits de câblage.
Exemple : Si différents produits CAT6A de différents fabricants (connecteurs, câbles, câbles de raccordement, etc.) sont mélangés, ils doivent tous être compatibles entre eux et donner une ligne conforme à la norme EN50173-1 classe EA, qui est testée en conséquence dans la mesure d'acceptation. Cette ligne de classe EA permet ensuite la transmission Ethernet jusqu'à 10 Gbit/s. Si les normes pertinentes n'existaient pas, les planificateurs et les installateurs devraient s'assurer eux-mêmes, pour chaque composant individuel du câblage, que TOUTES les spécifications mécaniques, électriques et, si nécessaire, environnementales permettent la transmission jusqu'à 10 Gbit/s.
Au niveau international, les normes relatives au câblage sont traitées par l'ISO (Organisation internationale de normalisation) et la CEI (Commission électrotechnique internationale). Au niveau européen, cela est fait par le Cenelec (Comité Européen de Normalisation Électrotechnique) en tant que norme EN et au niveau allemand par le DKE en tant que norme VDE. En règle générale, la plupart des normes sont publiées au niveau ISO/CEI et beaucoup d'entre elles sont "reflétées" au niveau européen ou allemand en tant que normes EN et VDE. Le contenu des normes EN et VDE est généralement identique à celui de la norme ISO/CEI correspondante, mais ce n'est pas nécessairement le cas. Par exemple, les normes nationales contiennent souvent des avant-propos ou des annexes spécifiques à chaque pays. Il n'est pas non plus nécessaire de reproduire chaque norme au niveau EN ou VDE. De nombreux groupes de normes n'existent qu'au niveau ISO/CEI et EN.
D'un autre côté, on ne peut cependant pas exclure que des normes soient émises au niveau national ou européen qui ne sont pas reflétées au niveau international.
Il est donc conseillé de prêter attention à la version et à l'édition exactes de la norme lors de l'émission d'appels d'offres et de vérifier le contenu de la norme respective.
Il faut également faire la distinction entre une norme et une règle technique (Eng. Technical Report). Une norme est généralement plus importante qu'une règle technique. Ce dernier ne peut être considéré que comme une recommandation pour une demande spéciale.
L'ANSI/TIA mérite également d'être mentionnée en rapport avec les normes, car cette désignation se trouve souvent sur les produits en Europe. ANSI/TIA sont des normes purement américaines pour les produits et le câblage. Une mesure d'acceptation en Europe selon une norme américaine ANSI/TIA n'est généralement pas recommandée.
Il est également important de savoir qu'il n'existe pas de norme de câblage "unique et globale", mais que les normes sont divisées en différents groupes de sujets.
Il convient également de mentionner que les normes ne sont pas des lois, mais seulement des exigences minimales définies pour rendre les produits ou les processus compatibles.
Cependant, les normes deviennent juridiquement pertinentes dès qu'elles sont citées dans les contrats. Par exemple, si un installateur et un promoteur concluent un contrat dans lequel l'installateur doit installer du câblage conformément à la classe EA de la norme EN50173-1, l'étendue des services selon cette classe devient juridiquement contraignante pour l'installateur.
Les normes par thématiques
Au niveau des produits, il existe des normes pour tous les composants pertinents tels que les fiches, les prises, les câbles, les distributeurs, etc. Au niveau du câblage, on définit des classes de câblage qui s'appuient sur les normes des composants. Les classes de câblage prennent à leur tour en charge diverses applications, par exemple toutes les applications Ethernet telles que l'Ethernet à 1 GBit/s sont définies par l'IEEE.
La manière de l'installer est décrite dans les normes d'installation. La manière de mesurer est à nouveau définie dans des normes de mesure distinctes.
Le diagramme suivant donne un aperçu des relations entre les différents sujets de normalisation.
Du point de vue de la métrologie de terrain, le domaine des normes de métrologie est décisif. Il est ici décrit en détail comment effectuer des mesures en laboratoire et sur le terrain. Il est également précisé comment la mesure minimale doit être effectuée et comment les précisions sont déterminées. Côté cuivre, la norme CEI 61935-1 est décisive pour les mesures sur les câblages structurés et la norme CEI 61935-2 pour les mesures sur les cordons de brassage.
Les normes de métrologie ne contiennent généralement pas de valeurs limites et ne figurent que sur la fiche technique des appareils pour le client final. Tout ce qui importe ici pour le client final est que les appareils soient conformes aux classes de précision respectives pour les mesures du cuivre - voir le tableau ci-dessous.
Si, par exemple, une mesure d'acceptation selon la norme EN50173-1 classe FA jusqu'à 1.000 MHz est requise, l'instrument de mesure doit au moins correspondre au niveau de précision V.
Un WireXpert 4500 dépasse même les exigences du niveau VI. Un WireXpert 500 ou 500-PLUS dépasse le niveau de précision IIIe et peut également être mis à niveau au niveau VI. Il suffit d'une licence payée et d'un nouveau calibrage en usine.
L'installation et le chemin de transmission du cuivre et EzE expliqués en quelques mots
Le lien permanent et le lien de canal sont les deux configurations normalement utilisées jusqu'à présent. Un nouvel ajout est la définition du lien EzE (End-to-End) (E2E, End-to-End Link).
Pour la mesure de l'acceptation, il est important de savoir ce qui est inclus dans la mesure et ce qui doit être caché. Ces limites sont également appelées plans de référence.
Niveaux de référence
La série WireXpert fixe le plan de référence en fonction de la liaison de voie, de la liaison permanente ou de la mesure E2E selon les exigences des normes. Il est important ici que, selon le type de mesure, les parties non désirées telles que les connecteurs ou les parties des câbles de mesure soient complètement éliminées de la mesure.
Liaison de transmission (Channel Link)
Pour la mesure de la liaison du canal, il faut mesurer la ligne installée en permanence, y compris tous les cordons de manœuvre. Toutefois, le premier et le dernier connecteur de l'itinéraire ne doivent pas être mesurés.
Pour la mesure de la liaison entre les canaux, il faut utiliser les cordons de brassage respectifs de la ligne concernée.
Les cordons de raccordement doivent rester en place après la mesure. Si elles sont retirées de la piste, la mesure n'est plus valable.
Itinéraire d'installation (anglais. Permanent Link)
Avec la mesure de la liaison permanente, seule la distance installée de façon permanente peut être mesurée. Cela signifie que les câbles de mesure doivent être presque entièrement occultés de la mesure. Les connecteurs de mesure à l'extrémité du câble de mesure doivent être inclus dans la mesure. La première et la dernière prise de la section doivent également être mesurées.
"EzE Link" - Câblage de bout en bout (E2E ou End-to-End Link)
La mesure EzE est effectuée de la même manière qu'une mesure de liaison permanente, c'est-à-dire que la mesure commence peu avant le premier connecteur et se termine peu après le dernier connecteur. Comme le chemin EzE commence et se termine par des fiches, l'appareil de mesure doit commencer la mesure à une prise de test en conséquence. Comme de nombreux raccordements EzE se terminent à des endroits difficiles d'accès, par exemple comme raccordement pour un point d'accès dans le faux plafond d'un bureau, la mesure EzE avec la série WireXpert est effectuée avec des adaptateurs de mesure spéciaux et des câbles avec des prises de mesure correspondantes
Paramètres de l'outil
Les valeurs limites des normes de câblage, telles que la norme EN50173-1 classe EA, définies jusqu'à 500 MHz, sont importantes pour les mesures de validation. Ces valeurs limites sont appliquées dans tous les dispositifs de certification. Les paramètres à mesurer et la valeur limite à respecter dépendent entièrement de la norme ou de la classe de performance concernée.
En règle générale, les paramètres suivants sont mesurés :
- Wiremap : Représentation graphique du câblage
- Longueur
- Résistance à la boucle
- Durée
- Différence d'heure de fonctionnement
- Perte d'insertion
- Traversée de l'Atlantique (fermer. NEXT)
- Atténuation - Rapport d'atténuation de la diaphonie proche (ACR-N)
- Atténuation - diaphonie longue distance - rapport d'atténuation (ACR-F)
- Perte de rendement
- Somme des puissances SUIVANTES
- Somme des puissances ACR-N
- Somme des puissances ACR-F
- (Seulement dans certains cas particuliers : la diaphonie étrangère (eng. Alien-Crosstalk ou Alien-NEXT))
Dans les parties suivantes de cette série d'articles, les différents paramètres de mesure seront examinés et décrits en détail. Une attention particulière sera accordée au dépannage des paramètres de haute fréquence.
Outlook
Les systèmes de câblage en cuivre actuellement les plus "rapides" sont constitués de composants CAT 8.1 et 8.2 et de liaisons de transmission de classe I et II associées jusqu'à 2 000 MHz. Les normes pour ce câblage et les mesures connexes seront adoptées vers la fin de 2017 / début 2018. Ces classes prendront en charge des vitesses Ethernet allant jusqu'à 25 et 40 GBit/s sur 30 mètres. Par ailleurs, une règle d'application allemande pour le câblage jusqu'à 40 GBit/s existe depuis 2014.
Alors que les normes définitives pour 25 et 40 Gbit/s sont en cours d'élaboration, les comités de normalisation travaillent déjà sur de nouvelles définitions pour 25 Gbit/s sur 50 mètres et même 50 GBit/s et 100 GBit/s sur cuivre sont en cours de discussion.
Outre la transmission de données, le câblage de données moderne est également de plus en plus utilisé pour l'alimentation électrique via PoE (Power over Ethernet). Le PoE classique suffit à alimenter les dispositifs d'économie d'énergie. Les futures variantes "PoE+++" seront suffisantes pour alimenter des appareils d'une puissance allant jusqu'à 90 W. Cela suffit pour alimenter les ordinateurs portables, les postes de travail, les écrans et même les systèmes d'éclairage plus importants. Cela signifie qu'à l'avenir, il sera possible d'alimenter en électricité et en données même les appareils à base d'Ethernet les plus gourmands en énergie avec un seul câble.
La dernière tendance en matière de câblage est l'abandon du câblage typique à 4 paires au profit d'un câblage à 1 paire. Les domaines d'application sont très complexes et sont principalement déterminés par le secteur industriel et automobile. Le secteur automobile s'intéresse principalement aux distances allant jusqu'à 15 m pour les voitures et 40 m pour les camions/autobus avec un débit de données d'au moins 1 GBit/s. Le secteur industriel s'intéresse principalement aux distances allant jusqu'à au moins 1 km et 10 MBit/s pour les applications IoT (Internet des objets) ou, par exemple, la connexion Ethernet de capteurs répartis sur une zone plus étendue.
Un autre pilote pour les applications à une paire sera utilisé dans les applications de bureau typiques à l'avenir, car les câbles de raccordement classiques avec des connecteurs RJ45 ne sont pas assez fins pour piloter des appareils modernes minces comme les ordinateurs portables. Les ordinateurs portables modernes sont aujourd'hui si minces qu'ils peuvent difficilement accueillir un connecteur RJ45. De nouveaux types de câbles et de prises se retrouveront probablement dans ces appareils.
Le câblage structuré des bâtiments ne va pas seulement se développer à l'avenir, mais surtout dans la gamme des différentes nouvelles applications.
Auteur : Alfred Huber Directeur Technique
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