1

VDI – Précâblage – version étudiant.doc BTS Electrotechnique

I) Présentation : L’organisation des entreprises et leurs nouveaux besoins de communication entraînent la nécessité de doter les immeubles d’un véritable système nerveux fiable, évolutif, et économique en matière de communication V.D.I. L’avènement des nouvelles normes internationales ( ISO/CEI IS 11 801) et les normes européennes (EN 50173, EN 50173-1) concernant les hauts débits et la compatibilité électromagnétique (CEM) amènent les utilisateurs à faire un choix pour plusieurs années. Le précâblage des bâtiments devra être modulaire, flexible, suffisamment dimensionné pour absorber les éventuelles évolutions des réseaux. Le réseau de câblage devra donc supporter : • la voix : téléphone, interphone, contrôle d’accés, fax,… • l’image : vidéo-surveillance, télédistribution, visio-conférence,… • données : informatique, GTB, GAC, …. Définition du précâblage : Précâbler un bâtiment, consiste à poser, en tous points de celui-ci un réseau de conducteurs différents, en quantité , qualité et souplesse d’arrangement. On devra donc pouvoir : • connecter n’importe quel terminal • uniformiser, simplifier, systématiser les modes de câblage Il doit être systématique, reconfigurable, banalisé II) L’évolution du marché V.D.I. : Un besoin désormais universel : l’accès aux réseaux Téléphone, fax, échange de données, messagerie interne et externe,…,sont des besoins vitaux pour une entreprise aujourd’hui. Dans les bureaux, chaque poste de travail doit être équipé au minimum d’un accès téléphonique et informatique. Nécessité d’un câblage flexible : Environ 40% des employés changent de bureaux tous les ans, d’où la nécessité d’avoir un câblage reconfigurable pour diminuer les coûts et augmenter la productivité.

PRECÂBLAGE DES BÂTIMENTS V.D.I : Voix, Données, Images

Source documentaire

2

Principe de câblage universel : Pour toutes les applications informatiques et téléphoniques Indépendance par rapport aux fabricants Flexible et reconfigurable Nombre de prises approprié par poste de travail Durée de vie moyenne d’un précâblage est de 8 à 10 ans Norme internationale III) Le principe du brassage VDI : En déplaçant simplement un cordon, on affecte une prise RJ45 soit à un ordinateur (le cordon est branché sur le Hub ou le Switch), soit à un téléphone ou à un fax (le cordon est branché sur le panneau arrivée téléphone)

IV)Brassage et numéro de téléphone :

C’est avec l’exemple du téléphone que l’on peut apprécier toute la souplesse et l’efficacité du brassage VDI. Lors d’un changement de bureau, la personne désire conserver son numéro de téléphone. Il suffit alors de déplacer le cordon au tableau de brassage pour affecter le même numéro à une autre prise RJ45. La modification de la connexion n’aura pris que quelques instants ( si le repérage a été correctement réalisé)

3

41) Définition des besoins :

a) Nombre de prises informatique et téléphonique : par pièce ? par étage ?

b) Baies de brassage (armoires ou coffrets) : localisation ? nombre par étage ? c) type de câble pour la transmission des données informatique ? d) connexion des prises et type de repérage ?

V) Câblage VDI : Les 10 point clés : 1) Combien de prises RJ 45 à brancher ? : Comptabilisez le nombre de prises RJ45 à installer pour déterminer le type de tableau de brassage (1 point d’accès mini pour 9m² et pour 1,35 m de façade). 2) Quel est le niveau de performance attendu ? : Deux niveaux de performances peuvent être exigés : • la catégorie 5 (norme ISO 11801) : la transmission des données utiles jusqu’à des

fréquences de 100 MHz. • Au-delà de la catégorie 5 : la transmission des données nécessite des performances sur

des fréquences supérieures à 100 MHz. 3) Où se situent les ressources ? : La localisation des ressources tels que le serveur informatique, et l’autocommutateur pour le téléphone, va conditionner l’emplacement du répartiteur général . Il sera conseiller d’installer les différentes ressources et le répartiteur général dans le même local technique ( protéger contre l’incendie). 4) Quel type de câble utiliser pour une liaison inter-bâtiments ou entre 2 étages ? : Dans ces deux cas le câble peut être en cuivre ou en fibre optique. Le choix dépend de la localisation et du nombre de tableaux de brassage VDI, ainsi que de la distance entre les différents bâtiments. Pour une liaison inter-bâtiments, la fibre optique sera préférable au cuivre. Ce choix sera justifié par l’importance de l’infrastructure ( distance à couvrir) et les possibilités d’évolution du système (vitesse de transmission, augmentation du nombre d’utilisateurs). 5) Quel type de câble utiliser pour un étage ? : Le câblage pour un étage est appelé câblage horizontal. Il relie le tableau de brassage VDI de l’étage aux différentes prises RJ 45 . Le choix du câble dépend de la protection que l’on désire assurer contre les perturbations électromagnétiques (ondes basses fréquences, ondes radio, micro-ondes).

4

• le câble UTP (unshielded twisted pairs : câble en paires torsadées non blindées, non écrantées) est le câble le plus standard ; Economique, facile à installer, il sera choisi pour un milieu non perturbé.

• Le câble FTP (foiled twisted pairs :câble en paires torsadés écrantées) dispose d’un

écran de protection permettant d’atténuer les perturbations. • Le câble SFTP (shielded foiled twisted pairs : câble dont chacune des prises est blindée

(tresse) et écrantée ( feuillard ou écran)) est un câble blindée qui assure un très bon niveau de protection contre les perturbations électromagnétiques.

• Le câble SSTP est blindé paire par paire. C’est le câble privilégié pour les très hauts

débits Pour ces 4 types de câbles, un autre critère est à prendre en compte :la valeur de l’impédance en Ohms. L’utilisation d’un câble 100 Ohms est d’usage courant. Il est envisageable de fractionner un site en plusieurs zones selon leur degré d’exposition aux perturbations . Par exemple, le câblage de bureaux situés à proximité d’ateliers, de labos d’essais nécessitent davantage le choix d’une solution tout blindé. En revanche, des bureaux sans contraintes particulières pourront être câblés en paires torsadées non blindées. 6) Combien de prises faut-il prévoir par poste de travail ? : Pour chaque poste de travail, il convient d’installer un minimum de 2 prises RJ45 : • une pour l’ordinateur • une pour la ligne téléphonique A côté des prises RJ 45, il faut prévoir également un minimum de 4 prises 2P + Terre dont au moins deux avec détrompage si présence d’un réseau secouru par onduleur.

7) Quel niveau de repérage sera nécessaire ? : Les panneaux de brassage, les câbles et les prises RJ45 devront bien sûr être repérées de manière à faciliter le brassage. 8) Une recette est-elle prévue ? : En fin d’installation une recette (partielle ou totale) pourra être délivrée au maître d’ouvrage. Les prises RJ45 devront être testées individuellement pour vérifier la conformité de l’installation aux exigences de la catégorie 5 (norme ISO 11801).

5

VI) Introduction au réseau : Un réseau est un ensemble d’ordinateurs reliés entre eux par l’intermédiaire d’une installation VDI ( prises RJ 45 + câbles + tableau de brassage). 6.1) Le principe du réseau : Tous les ordinateurs peuvent intercommuniquer entre eux. Ils peuvent aussi utiliser des périphériques communs (scanners, imprimantes). Le tableau de brassage est le passage obligatoire des données entres les différents systèmes (serveur, ordinateurs, imprimantes,..). On distingue deux réseaux : • réseau local : dans un bâtiment • réseau étendu : dans un ville, un pays, dans le monde ( liaisons par téléphone, satellite)

comme internet.

6.2) Protection du réseau : La qualité du réseau VDI est lié à la qualité de l’installation courants forts. Il faudra donc installer : • des prises 2P + T avec détrompage • protection par disjoncteur magnéto-thermique différentiel HPI 30 mA • parafoudres

6

VI) Le réseau local : Architecture et composants : 71) Pourquoi un réseau local ? : Un réseau local réunit des ordinateurs proches les uns des autres. Son objectif est d’améliorer la productivité en permettant le partage des bases de données et la communication en temps réel.

72) Les stations de travail : Les stations de travail (terminaux, périphériques) communiquent entres elles. Du fait des normes concernant le réseau ( architecture ISO) le matériel constituant ces stations peut provenir de constructeurs différents : la compatibilité est parfaite. 73) Les prises : Les prises RJ45 constituent l’essentiel des point de raccordement. Elles acceptent tous les types de réseaux : Ethernet, token-ring,… 74) Le câble : Différents câbles existent (coaxial, twinax, …) mais c’est le câble 4 paires torsadées qui compose l’essentiel du marché . 75) Les concentrateurs de réseau : Les Hubs Ethernet (maintenant Switch) ou MAU token-ring assurent l’interconnexion des éléments du réseau ainsi que la répétition et la régénération du signal.

7

76) Les pont ou routeurs : Ces éléments permettent d’étendre le réseau local à d’autres réseaux locaux, proches ou distants, de même nature ou hétérogène. VIII) La norme ISO 11 801 : La norme ISO 11 801 détermine : • L’architecture du câblage • Les classes d’applications • Les 5 points de la classe D et E • Les câbles • La connectique 81) Architecture en étoile : CD : campus distribution BD : building distribution L’arborescence est toujours descendante FD : floor distribution On installe au maximum 3 Switchs en distribution CP : point de consolidation CD Lien de secours BD BD FD FD FD FD CP CP CP Prises RJ 45

Répartiteur de campus

Répartiteur de bâtiments

Répartiteur d’étage

Prises terminales

Câblage vertical

Câblage vertical

Câblage horizontal

8

Un poste de travail nécessite 2 prises RJ 45 terminales au minimum 82) Les classes d’applications :

les classes D et E représentent 90% des installations La classe F pose des problèmes de connexion des prises HF ( rayons de courbure) : on préférera la fibre optique. 83) Les 5 points clés de la classe D et F : 1) le choix du matériel : Classe D : produit de catégorie 5 ou 5 e ( 5 e :norme de la catégorie 5 revue en 2002 ) Classe E : produits de catégorie 6

9

Un produit est de catégorie 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Un système total est de classe A,B,C ,D,E ,F Classe D Classe E Classe F 100 MHz 250 Mhz 600Mhz Catégorie 5 Catégorie 6 Catégorie 7

10

2) Les longueurs : 100m maxi

3)Le détorsadage : 13 mm max Les longueurs des paires sont différentes dans un même câble car leur pas de torsadage n’est pas identique.

11

4) Pose du câble dans les règles de l’art :

Pour éviter les perturbations, il est nécessaire de prendre quelques précautions pour installer les câbles 4 paires torsadées. • un câble VDI se déroule : il est indispensable d’utiliser un dérouleur de câble • il faut couper les surlongueurs ( l’excédent de câble doit former une couronne d’au

moins 1 mètre de diamètre au sol) • il faut éviter les torsions excessives du câble dans son axe • le serrage des colliers de fixation ne doit pas être fait à la pince mais à la main ( pas

d’écrasement du câble contre une fixation) • il ne faut pas marcher sur les câbles, ni déposer dessus des objets pesants. • Il faut éviter les arêtes vives • Il faut respecter un rayon de courbure le plus grand possible, en tout cas supérieur à 8

fois le diamètre extérieur • un câble dont la gaine a été blessée ne doit pas être réparé par un adhésif mais changer • il faut absolument éviter que le câble se bloque ou se coince lors d’un passage difficile.

Si malencontreusement le câble est coincé, il ne faut surtout pas tenter de le dégager en donnant un « coup de fouet ». Il faut localiser ce qui retient le câble et le débloquer sur place.

5) Cheminement courant faible/ courant fort : Dans l’installation électrique d’un bâtiment, courants forts et courants faibles se côtoient. Cette cohabitation peut vite entraîner des perturbations du réseau VDI si certaines règles ne sont pas respectées.

12

La colonne montante nécessite des hauts débits ( baie à baie )

13

Séparation entre circuit alimentation et circuit informatique Les 5 points clés de la classe D et E :

1) le choix du matériel : catégorie 5/ 5 e ou 6 2) les longueurs : 100 mètres maxi 3) détorsadage : 13mm maxi 4) pose du câble : dans les règles de l’art 5) cheminement courant fort/ courant faible : distances

IX) Les câbles torsadés :

Câble en paires torsadées Câble en paires torsadés écrantées non blindées, non écrantées Les câbles FTP représentent 90% des installations

en France

14

Câble dont chacune des prises est Le câble SSTP est blindé paire par blindée (tresse) et écrantée ( feuillard ou écran) paire • le câble UTP (unshielded twisted pairs :) est le câble le plus standard ; Economique,

facile à installer, il sera choisi pour un milieu non perturbé. • Le câble FTP (foiled twisted pairs :) dispose d’un écran de protection permettant

d’atténuer les perturbations. • Le câble SFTP (shielded foiled twisted pairs : niveau de protection contre les

perturbations électromagnétiques. 91) La connectique : • prises murales : RJ 45 : prise universelle • poste de travail : 1 prise catégorie > 5 92) Schéma de raccordement d’une RJ 45 :

15

93) Affectation des paires selon l’affectation :

94) Le poste de travail : Norme ISO 11 801 : 2 prises pour 10 m² Recommandations : 2 à 4 prises VDI + 4 à 6 prises 2P +T avec réseau secouru et prises à détrompage 95) Le local technique VDI : • prévoir un local d’au moins 6m² • idéal : 100 postes de travail gérés par une baie de brassage • local ventilé ou climatisé • prévoir la distribution d’énergie pour les équipements actifs ( 1KVA environ) 96) La baie de brassage : • 1 baie de brassage pour 1000m² maxi (de préférence une par étage) • à 90 mètre maxi du poste de travail le plus éloigné • au centre du plateau de bureau desservi

16

97) Exemple de baie de brassage : Tiroir ventilateur : 1U Panneau de brassage : 1U Passe-fils : hauteur 1 ou 2 U Tablettes : 1U Bloc alimentation : 1U

17

X) : L’offre produit cuivre en catégorie 5 et 6 : a) Le connecteur : • unique • un mécanisme en une pièce • faible profondeur * Arrivée multidirectionnelle du câble :

18

• Pas d’outil spécifiques • Connexion deux paires à la fois Pose du blindage après raccordement

b) Le panneau de brassage : • panneau 1 U (H: 4,5 cm) • équipé ou à équiper • modulable cuivre / optique H 24 prises RJ 45 informatiques ou téléphoniques

19

c) Les cordons de brassage : C’est un élément décisif du système : • cordons cat.5 : UTP, FTP, STP

longueurs : 0,3- 0,6- 1,2- 2,5m

• cordons cat.6: UTP, FTP, STP longueurs : 1- 2 – 3- 5 m

XI) Les réseaux informatiques : 1) Les normes réseaux : Elles définissent des caractéristiques précises pour chaque réseaux dont : • l’architecture • la distance maximale sans répétition • le débit a) Architecture en bus et en anneau :

MAU : concentrateur de données

20

b) Architecture en étoile : 10 mégabits/ seconde

Hub : concentrateur de données 100 Mégabits / seconde

Ex : un livre de 7000 pages de texte est transmis en 1 seconde sur un réseau à 100 Mbits/s Evolution : réseaux 10 et 100 giga bits c) Distances maximales entre produits actifs :

21

d) Nombre maxi de produits actifs en cascade : * Hub Ethernet 10 base T : 4 régénérations maxi

• Hub Ethernet 100base T : 2 régénérations maxi • Switch Ethernet 10 et 100 base T : pas de limite ( sauf spécifications fabricants) XII) Les composants actifs pour les réseaux informatiques : 1) Carte réseau : • Interface entre l’ordinateur et le réseau • Chaque carte possède une adresse exclusive 2) Le concentrateur HUB : C’est un système de connexion centralisé où se rejoignent tous les câbles d’un réseau. Quand le HUB reçoit une information , celle-ci est transmise vers toutes les stations ( même si elles n’étaient pas concernées : temps de perdu). Exemple de vitesse de transmission : HUB 100Mbits/ ports : si 8 ports de sortie : 100Mbits / 8

22

3) Le commutateur : SWITCH • Il reçoit et régénère le signal • Il lit l’adresse du destinataire • Il ne le distribue que vers le port concerné • Exemple de débit : 100Mbits par port • Dialogue direct entre stations concernées : gagne en débit

23

4) Cascade de produits actifs :

Câble croisé Câble droit Câble droit XIII) Réception de l’installation VDI cuivre : 1) Pourquoi tester l’installation finale ?:

Carte E 1 réseau 2 R 3 6

1 E carte réseau 2 3 R 6

SWITCH PC

SWITCH Port 1

SWITCH Port UplinK

Qualité des liaisons réalisées

Mesures effectuées sur le terrain avec des testeurs de câblage portatifs ( recette)

Conformité à la classe D ou E

24

Rappel des 5 points clés de la classe D / E : • le choix du matériel : catégorie 5 ou 6 • les longueurs : 100 mètres maxi • détorsadage : 13mm maxi • pose du câble : dans les règles de l’art • cheminement courant fort / courant faible : distances à respecter 2) Les intervenants : • la recette est demandée par le client final • elle est réalisée par l’installateur lui-même ou par un organisme de contrôle (Apave,

Socotec, …), ou par le prestataire informatique, ou par un installateur sous-traitant. 3) les appareils de test :

Mesure du canal avec les cordons de l’installation existante :

25

4) Principaux paramètres à mesurer : • Cartographie des connexions • Longueur des liens • Affaiblissement ( atténuation) • Affaiblissement paradiophonique ( Next Loss) • Ecart paradiaphonique ( ACR ) définis dans la norme ISO IS 11 801 a) Cartographie des connexions : - Continuité des 8 fils, de l’écran ou du blindage éventuel - Absence de courts-circuits entre fils - Appairage correct des RJ 45 ( ex : constitution en paires 1-2, 3-6, 4-5, 7-8 pour le schéma de raccordement 568A ou 568B ). b) Longueur des liens :

c) Affaiblissement ( atténuation ) : - Définition : Diminution de l’intensité du signal le long d’un câble ( exprimé en dB), mesuré paire par paire à différentes fréquences selon la classe considérée. Valeur la plus faible possible. Exemple : A 100 MHz sur 100m, 24 dB maxi en canal classe D ( ISO 11 801 ) Signal émis sur un câble

Signal émis Signal

reçut

26

d) Affaiblissement paradiaphonique ou Next Loss :

Définition : Capacité d’une paire à résister à une perturbation « involontaire » ( coupure d’isolant, détorsadage de paires,…) provoquée par une autre paire,

mesurée pour chaque paire du même côté du câble (6 mesures pour un câble de 4 paires), à différentes fréquences selon la classe considérée.

Valeur la plus élevée possible. Exemple : A 100 MHz sur 100m, 30,1 dB mini en canal classe D ( ISO 11 801 )

e) Ecart paradiaphonique ACR : Ce n’est pas une mesure mais un calcul : ACR (dB) = Next – Atténuation Valeur la plus élevée possible = valeur Next élevée – valeur atténuation faible Exemple : A 100 MHz sur 100m, 6,1 dB mini en canal classe D ( ISO 11 801 )

27

f) En résumé : Principaux paramètres à mesurer sur une liaison cuivre : • Cartographie : qualité du câblage des prises • Atténuation : Qualité du câble • NEXT : pose du câble et qualité des connexions • ACR : Qualité de la transmission La réception de l’installation : • pas obligatoire • gage de sécurité pour le client final • certification du câblage réalisé par l’installateur • a proposer systématiquement ( garantie pour l’installateur) XIV) Les perturbations électromagnétiques : Les installations courants faibles et notamment les réseaux informatiques sont très sensibles aux perturbations. D’origine diverses, elles peuvent néanmoins être sensiblement atténuées. 141) Les principales perturbations : Micro-ondes Radars aéroports Satellites Ondes radio téléphones portables 425,9Mhz 900Mhz talkies- walkies CAD radio 433Mhz Emetteur TV Radio FM 100Mhz C.B. 10Mhz Four à induction 1Mhz Radio AM 100Khz Ecran d’ordinateur 10Khz Ondes basses fréquences Harmoniques du 50Hz 230v (50 à 300Hz) Lignes hautes tension 50Hz Transformateur 50Hz Champs magnétiques bobinages (50Hz)

1 Thz

1 Ghz

1 Mhz

10 Khz

50 Hz

28

XV) Cohabitation courant fort / courant faible : 151) Séparation des circuits : En l’absence de normalisations particulières, il faudra respecter au minimum les recommandations de la NFC 15 100 qui préconise la séparation physique des câbles courants forts et courant faibles (art. 4.11.1.3). Il faut conserver la même distance tout au long du cheminement pour éviter les effets de couplage électromagnétique. 152) Les chemins de câble : • en circulation verticale, un espacement de 30cm en chemin de câble est recommandé. • En circulation horizontale, (faux plafond, faux plancher,…) on recommande un minimum

de 5 cm d’espacement.

5 cm 30 cm horizontal vertical Afin d’éviter les perturbations causées par des appareils rayonnants (ballasts des tubes fluo, moteurs de volets roulants,..) une distance de 30 cm entre ces appareils et le chemin de câble courant faible est préconisé. Les croisements de chemins de câbles de courants différents devront être réalisés à 90° à chaque fois que cela est possible.

29

La distribution horizontale se fait en goulotte à 2 ou 3 compartiments. Les circuits informatiques étant en bas. Prise 2P + T Téléphone Informatique XVI)Protection des installations VDI : 161) Terre et masse : courant terre informatique fort isolateur terre unique • un bâtiment ne doit comporter qu’une seule prise de terre • cette prise de terre constitue une référence de potentiel pour tous les équipements

électrique du bâtiment et elle est réalisée dans les bâtiments neufs par la mise en place d’un ceinturage en fond de fouille .

• toutes les masses des appareils électriques et des parties métalliques du bâtiments sont à relier à la terre.

• l’équipotentialité du bâtiment est réalisée par maillage (cuivre plat le plus large possible) 162) Vérification des installations : La vérification d’une installation VDI est obligatoire et consiste à vérifier pour chaque point de connexion: • pour les paires torsadées : * la longueur de la liaison * l’affaiblissement de la liaison * la paradiaphonie de la liaison • pour la fibre optique :* l’atténuation engendrée par la fibre et les connecteurs * la réflectométrie ( visualisation des pertes sur la fibre)

30

XVII) Protection des réseaux VDI: Se protéger consiste à faire du réseau de terre la direction privilégiée que doivent prendre les perturbations afin d’être éliminées avant leur passage dans les équipements sensibles. La protection sera inopérante si la terre n’est pas reliée ou si la résistance de terre est trop élevée. 171) Protection par parasurtenseur : Protection des réseaux haute fréquence Ces éléments sont constitués au minimum de deux ou trois électrodes dans une enceinte sous gaz rare ( radioactif ou non ) basse pression. Deux technologies existent : verre- métal ou céramique –métal. Lorsqu’apparaît une surtension, il se produit une décharge électrique ( entre les électrodes ) dans un milieu gazeux étanche établissant ainsi une liaison conductrice entre les éléments de l’installation (où a eut lieu la surtension) et la terre, assurant ainsi une égalisation de potentiel 172) Protection par varistances : Protection secteur Les varistances sont des résistances (oxyde métallique ou carbure de silicium) variables en fonction de la tension .La résistance décroit lorsque la tension augmente. La varistance présente une mauvaise tenue à l’échauffement ainsi qu’un vieillissement rapide. 173) Protection par diode zéner Transil : Surtension électromagnétique et électrostatique La diode transil permet des surcharges impulsionnelles très élevées, et une bonne stabilité de la tension d’écrêtage. Son pouvoir d’écoulement des surtensions est faible, ce qui la cantonne dans des applications de protection secondaires. 174) Protection par fusibles ultra-rapides : Surintensité stable Les fusibles protègent contre les surintensités ( court-circuit ou surcharge). 175) Protection par CTP (composant à coefficient de température positive) : Les CTP se caractérisent par une forte augmentation de leur résistance avec la température ( 10 Ohms à 25°C , 100 Mohms à 150°C). Une perturbation provoque une élévation de température et de ce fait une élévation de l’impédance de la CTP . Cette haute impédance réduit le courant à un niveau de quelques milliampères. Le temps de réponse étant élevé, les CTP ne protègent pas des effets transitoires brefs. Il n’existe pas de composant de protection universel, il est donc nécessaire d’associer plusieurs types de protection afin d’optimiser la protection. XVIII) Etude de cas : Faites un offre complète VDI ( armoire 19’) du matériel à installer pour un cabinet notarial dans lequel on veut disposer de : • 8 bureaux disposant chacun d’un PC et d’un téléphone • 3 imprimantes réseaux dans les bureaux 1 ,4, 6 • 2 fax dans les bureaux 2 et 5 • 5 caméra IP dans le hall, l’escalier, couloir , vestiaire et dépôt.