Le guide du poète sur les paires torsadées
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J’ai une fois pris un cours où le professeur expliquait les concepts de deux façons. Tout d’abord, il explorait les notions mathématiques derrière une idée et remplissait le tableau avec des équations et montrait comment elles étaient liées les unes aux autres. Il écrivait que c’était une explication pour les ingénieurs. Puis, il expliquait le concept à nouveau, mais cette fois, sans mathématiques du tout. Cela, dit-il, était pour les poètes.
Voici une description de la physique des paires torsadées pour les poètes.
Pourquoi le câblage datacom est-il torsadé, mais le câblage de puissance ne l’est pas ? C’est une question de bande passante. Les signaux d’alimentation sont de basses fréquences telles qu’ils n’ont pas besoin de s’inquiéter de la bande passante, mais les câbles datacom le font. Un signal à haute fréquence sur un fil génère un champ magnétique qui peut induire un signal sur un fil adjacent. Ces signaux induits sont appelés crosstalk ou diaphonie, parce qu’avec les anciennes lignes téléphoniques analogiques, vous pouvez souvent entendre d’autres conversations en arrière-plan de votre appel résultant de ces signaux induits.
Imaginez l’interface Ethernet dans votre ordinateur transmettant un signal. Lorsqu’un signal est envoyé sur la ligne de transmission (Tx), un signal est induit sur la ligne de réception (Rx). C’est un problème parce que les règles d’Ethernet stipulent que vous arrêtez de parler si quelqu’un d’autre parle en même temps. Mais si chaque fois que votre ordinateur essayait de parler, il s’entendait, il s’arrêterait et le courriel ne serait probablement pas envoyé.
En réalité, le signal induit est beaucoup plus faible que l’original, ce qui en fait moins un problème. Cependant, l’électronique de réception doivent être très sensible. C’est parce que les signaux à haute fréquence s’atténuent considérablement sur la longueur d’un câble. Par exemple, la spécification IEEE 802.3 pour 1000BASE-T permet un maximum de 24 dB de perte, ce qui se traduit par un signal étant réduit à (je vais faire le calcul pour vous poètes) 6 % de sa force d’origine sur son voyage de l’émetteur de l’extrémité au port Ethernet de votre ordinateur. Au fur et à mesure que vous vous éloignez de votre interface informatique, le signal reçu devient plus fort et est moins susceptible de diaphonie. Cela signifie que le problème est plus important lorsqu’il est plus près de l’émetteur, de sorte que la spécification clé est appelé Near End Crosstalk ou NEXT.
Les ingénieurs ont un certain nombre de trucs dans leurs manches pour faire face à NEXT. Tout d’abord, les signaux de données sont codés sur un câble en mode « différentiel », ce qui signifie que chaque impulsion positive sur un conducteur est assortie d’une impulsion négative correspondante sur l’autre conducteur de la paire. Cela signifie que les fils génèrent des champs magnétiques égaux mais opposés qui s’annulent les uns les autres et ne devraient générer aucune diaphonie. Cependant, si les fils fonctionnent simplement parallèlement les uns aux autres, alors un fil dans la paire sera plus proche de l’un des champs, de sorte que le champ magnétique sera juste un peu plus grand pour un fil que l’autre et vous obtiendrez un peu de diaphonie.
Donc, la deuxième astuce est de torsader le câble. De cette façon, la distance entre les fils varie tout le long et est parfois plus près du fil positif, d’autres fois plus proche du négatif. Cela tend à annuler l’effet de réduire la diaphonie encore plus. Mais si les paires sont toutes torsadées à la même fréquence ou au même rythme, il est possible qu’elles gardent le même espacement sur toute la longueur, ce qui entraîne une augmentation de la diaphonie. C’est là que le troisième tour entre en jeu – les paires sont torsadées à des rythmes différents afin qu’ils ne restent pas également espacés sur toute la longueur au même conducteur.
Les différents taux de torsion sont la raison pour laquelle vous verrez différentes longueurs pour chaque paire lorsque vous mesurez la longueur de chacun avec un testeur de câble. Si vous deviez les détordre et les étirer à plat, ceux avec plus de torsades serait un peu plus long. La longueur peut différer de 5 % ou plus : la limite TIA pour la longueur du câblage est basée sur la paire la plus courte.
Même si les conducteurs fonctionnent en parallèle sur une courte distance dans le connecteur modulaire (RJ-45), ils sont généralement le plus grand contributeur à NEXT sur un lien installé. Et juste un peu trop de distorsion lors de l’installation des connecteurs peut amplifier l’effet énormément et conduire à l’échec de la certification.
Les conceptions plus nouvelles réalisent de meilleures performances de diaphonie en utilisant des espaceurs dans le câblage, contrôlant plus soigneusement les taux de torsion, et liant les paires ensemble. Et les nouvelles technologies telles que 10GBASE-T et PoE exigent plus que de grandes performances de diaphonie. Mais la diaphonie est toujours l’un des paramètres les plus importants en termes de câblage de haute performance.
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