10 GbE, Multi-Gig, catégories de câbles : ce qu'il faut savoir sur le réseau à plus d'1 Gb/s

Avant le cable porn, le mind fuck
10 GbE, Multi-Gig, catégories de câbles : ce qu'il faut savoir sur le réseau à plus d'1 Gb/s
Crédits : Maxiphoto/iStock

Cela fait maintenant quelques années que les réseaux filaires à 1 Gb/s sont devenus la norme. Ils commencent à être remplacés par des alternatives plus rapides sur quelques produits grand public, notamment dans le haut de gamme. Face à la jungle des normes, on vous aide à y voir plus clair.

Qu'il est loin le temps où un réseau local exploitait des connecteurs BNC, nécessitant d'utiliser des adaptateurs en « T » et autres bouchons. Heureusement, c'est le RJ45 (ou plutôt 8P8C) qui a finalement remporté la bataille. 

Huit broches qui permettaient d'atteindre au départ des débits de 10 Mb/s, puis de 100, 1000 et désormais plus de 10 Gb/s. Le tout, sans changer de connecteur, principalement grâce à une évolution des câbles et des signaux utilisés. Une longévité et une capacité d'adaptation rarement vues dans le domaine de l'informatique grand public. 

Mais derrière la simplicité de ce standard se cache une galaxie de normes et de dénominations qui peuvent parfois donner le tournis. L'occasion pour nous de vous livrer quelques explications, mais aussi de vous indiquer quelques points sur lesquels vous devez faire attention si vous décidez d'opter pour un réseau à plus d'1 Gb/s.

Une histoire de paires torsadées

Lorsque l'on parle de réseau local grand public, on parle du protocole Ethernet, né au sein du Xerox PARC au début des années 70, avant de faire l'objet d'une standardisation dans les années 80. C'était alors les débuts du projet 802 de l'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).

De premières implémentations comme 10BASE2 ou 10BASE5 utilisaient des câbles coaxiaux et une topologie en bus. Leur dénomination avait alors un sens précis, désignant un débit de 10 Mb/s, sans modulation (baseband) sur 200 ou 500 mètres. Mais le secteur s'est progressivement tourné vers d'autres solutions, notamment sur deux points.

Tout d'abord en optant pour une topologie en étoile, avec StarLAN (1BASE5) ou LattisNet. Mais aussi l'introduction d'un câble où sont utilisées deux paires torsadées non blindées : une pour la transmission, l'autre pour la réception. De quoi mener au début des années 90 à la norme IEEE 802.3i, ou 10BASE-T.

La notion de distance disparaît alors de la dénomination, « T » signifiant Twisted pair (ou paire torsadée). On était limité à 100 mètres pour 10 Mb/s via un signal à 16 MHz, mais avec un câble moins cher que les solutions coaxiales.

Des câbles droits ou croisés à l'Auto-MDI/MDIX

On parlait alors de catégorie 3 (Cat 3), qui a été la première a être standardisée par la Telecommunications Industry Association (TIA) via la norme TIA/EIA-568. Elle préconise notamment la manière dont doit être câblé le connecteur 8P8C, avec deux variantes : T568A et T568B. Elles diffèrent dans le positionnement des deux paires torsadées :

RJ45 T568A T568B
Les broches en vert et orange sont les deux paires torsadées d'un câble Cat 3 - Source : Belcom

C'est pour cela que l'on parlait à l'époque de câbles droits ou croisés. Dans le premier cas, le même schéma était utilisé pour les connecteurs situé à chaque extrémité. Dans le second, ils étaient inversés l'un par rapport à l'autre, permettant de relier les broches d'émission à celle de transmission lors d'une connexion directe.

Une solution qui n'est presque plus utilisée, les périphériques réseau permettant désormais de s'adapter aux différentes situations pour éviter tout problème via l'Auto-MDI/MDIX qui s'est progressivement imposé ces dernières années.

L'ère du Fast Ethernet...

C'est vers 1995 que l'on a commencé à passer à des débits de 100 Mb/s avec la norme IEEE 802.3u aussi connue sous le petit nom de Fast Ethernet ou 100BASE-T. Avec le temps elle a été dérivée en de multiples implémentations comme les 100BASE-T2, T4 ou VG qui exploitaient des câbles Cat 3. 

Il faudra néanmoins attendre ceux de catégorie 5 (avec un signal à 100 MHz) pour que ce standard prenne réellement son envol. On parle alors de 100BASE-TX, la distance étant limitée à 100 mètres. Il faut encore passer sur des solutions à base de fibre optique pour s'approcher ou dépasser le kilomètre : 100BASE-FX, SX, LX10 ou BX10. 

.... puis du Gigabit Ethernet ou GbE

C'est en 1999 qu'une vitesse d'1 Gb/s devient réalité avec l'IEEE 802.3ab et le 1000BASE-T. On touche alors à la limite physique des disques durs de l'époque avec un débit maximal théorique de 125 Mo/s. On devra attendre presque dix ans pour que les premiers SSD et leurs débits à plusieurs centaines de Mo/s arrivent sur le marché. 

La multiplication par dix des débits a nécessité un petit ajustement : quatre paires torsadées (full-duplex) sont désormais exploitées pour le transfert de données. On parle également de catégorie 5e (enhanced), correspondant à des caractéristiques minimales que doit offrir le câble pour afficher cette dénomination et tenir le débit annoncé.

Une variante 1000BASE-TX a été poussée en juin 2001 (TIA-EIA-854) mais elle n'a jamais vraiment rencontré de succès, puisqu'un câble de catégorie 6 était nécessaire. L'idée de la TIA était en effet intéressante : réduire le coût des composants réseau en misant sur des câbles de meilleure qualité, plus chers.

Un câble Cat 6 peut ainsi supporter un signal à 250 MHz permettant de se limiter à une paire torsadée pour la transmission et une autre pour la réception, avec l'utilisation de circuits plus simples. Mais la réduction des coûts des composants a plutôt joué en faveur du 1000BASE-T, resté largement majoritaire.

10GBASE-T ASRock Promo
ASRock faisant la promotion du 10GBASE-T et de l'aggrégation de lien (Teaming) pour sa carte mère X99 WS-E/10G

Quelques évolutions, avant le passage à 10 Gb/s sur du cuivre

Les années suivantes se sont plutôt concentrées sur des solutions techniques comme l'agrégation de liens (802.3ad) permettant d'utiliser plusieurs ports 1 Gb/s pour constituer des liaisons à 2, 3 ou 4 Gb/s par exemple. Le Power over Ethernet (PoE) a vu le jour de son côté en 2004, permettant l'alimentation des composants à travers le câble réseau. 

Il faudra finalement attendre 2006 et le 802.3an pour voir le 10GBASE-T arriver. Il s'agissait de la première implémentation sur des paires torsadées, après différentes solutions via la fibre optique (802.3ae) ou des câbles Twinax (802.3ak). 

Contrairement à ce que l'on entend parfois, ici, un câble Cat 6 est suffisant. Il ne faudra par contre pas dépasser une distance de 55 mètres pour l'utiliser au débit espéré. Pour aller plus loin, Il faut au moins un câble Cat 6A (ANSI/TIA-568-C.1) qui peut gérer un signal pouvant atteindre 500 MHz :

10 Gb/s Câbles Cat 6 Documentation Netgear GS110MX
Source : Documentation Netgear GS110MX

On trouve parfois la dénomination Cat 7, qui n'est pas reconnue par la TIA. Si de tels câbles sont annoncés comme capables de tenir un signal de 600 MHz, notamment grâce à un blindage des paires torsadées obligatoire, un connecteur spécifique tel que le GigaGate45 (GG45) serait nécessaire pour en tirer parti.

Dans le cas du 8P8C/RJ45, il s'agit donc surtout d'une dénomination marketing utilisée par les vendeurs pour attirer ceux qui veulent un produit affichant le plus gros chiffre, mais n'auront pas d'intérêt spécifique dans la pratique.  

Une autre implémentation est souvent utilisée dans le domaine professionnel, mais désormais aussi dans quelques produits grand public comme les box fibre des opérateurs ou le Nighthawk Pro Gaming XR700 de Netgear : un connecteur SFP+ ou Enhanced Small Form-factor Pluggable. Cette norme date également de 2006.

Pour rappel, les SFP(+) sont des composants réseau à part entière, enfichables à chaud, dont l'objectif est ici de convertir un signal optique. Ils peuvent coûter de quelques dizaines d'euros à plusieurs centaines d'euros selon les cas.

Multi-Gig : pour une solution intermédiaire

Le problème des solutions à 10 Gb/s, c'est qu'elles coûtent encore cher. Une carte réseau coûte une centaine d'euros, comptez le double pour un simple switch dix ports (dont deux 10GBASE-T). Et dès que l'on passe au routeurs, cartes mères et autres NAS, les chiffres grimpent en flèche, ces produits visant le haut de gamme.

Les constructeurs ont donc opté pour un palier un peu moins élevé, avec le Multi-Gig. Poussé par l'alliance NBASE-T dès 2014, l'objectif était de proposer des solutions à 2,5 Gb/s et 5 Gb/s. C'est ainsi que sont nés les 2.5GBASE-T et 5GBASE-T l'année suivante, validés par l'IEEE fin 2016 à travers le 802.3bz.

Les constructeurs commencent à se préparer pour ce marché, d'Intel aux fabricants de cartes mères comme ASRock :

Ils utilisent la base du 10GBASE-T mais avec un signal plus faible, permettant une large compatibilité des appareils et un fonctionnement dégradé lorsqu'un câble de catégorie inférieure est utilisé. Dans la pratique, on peut atteindre un débit de 2,5 Gb/s avec un câble Cat 5e. Pour 5 Gb/s un Cat 6 est recommandé, mais un 5e peut être utilisé, fonction de la qualité du câble et de la distance, qui ne devra pas dépasser 50/75 mètres.

Une solution qui a l'avantage de permettre une montée en performances des équipements sans avoir à revoir l'ensemble du câblage d'une installation, et donc limiter les coûts.

Cela n'empêche pas l'IEEE de continuer à travailler sur de nouvelles normes toujours plus rapides. Ainsi, le 802.3bq finalisé en 2016 annonce des débits de 25/40 Gb/s sur quatre paires torsadées avec les 25G/40GBASE-T, mais sur une distance de 30 mètres seulement. Les 802.3ca/ck nous promettent, eux, déjà des connexions de l'ordre de la centaine de gigabits par seconde, mais seulement via la fibre optique pour le moment. 

Quel câble est nécessaire pour atteindre tel ou tel débit ?

Pour vous aider à vous y retrouver dans les câbles qui peuvent être utilisés selon les débits et les normes, mais aussi parfois la distance maximale, voici un petit récapitulatif. Pour la différence de prix d'un câble à l'autre, elle peut aller de 14 euros pour 50 mètres de Cat 5e à 32 euros pour 50 mètres de Cat 6A.

Tableau RJ45 Réseau Câbles Catégories

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71 commentaires
Avatar de Wilfriedarma INpactien
Avatar de WilfriedarmaWilfriedarma- 25/10/18 à 13:54:08

Très bon dossier :) Merci ! Prochaine étape, la fibre ? :p

Avatar de Argonaute Abonné
Avatar de ArgonauteArgonaute- 25/10/18 à 14:09:03

Les switch 10G sont encore très chers et les 2.5G/5G sont quasiment inexistants.

On attends encore les solutions 10G des opérateurs (On a quelques espérances avec Free), mais ce n'est pas gagné...

Édité par Argonaute le 25/10/2018 à 14:10
Avatar de aelOnn Abonné
Avatar de aelOnnaelOnn- 25/10/18 à 14:12:30

Les catégories sont certifiées pour une distance de 100m, mais est ce qu'on peut observer une différence significative pour un cable de 1 ou 2m ?

Avatar de David_L Équipe
Avatar de David_LDavid_L- 25/10/18 à 14:13:39

L'erreur c'est souvent d'attendre de tels choix des opérateurs. Leur objectif n'est pas vraiment d'innover avec les box, mais juste de proposer assez de trucs "hype" pour ne pas paraître à la rue. Les dernières évolutions des box le montrent assez bien, par rapport à ce qui est disponible sur le marché. 

Pour le reste, comme dit, le 10G reste cher, le 2.5G/5G doit venir combler ça. Le mouvement est récent, les annonces des premières puces aussi, ça va sans doute rapidement bouger ;)

aelOnn a écrit :

Les catégories sont certifiées pour une distance de 100m, mais est ce qu'on peut observer une différence significative pour un cable de 1 ou 2m ?

 Je ne suis pas sûr de comprendre la question, mais je pense qu'on peut dire que la différence principale sera que l'un fonctionne sur deux mètres, pas l'autre. Pour le reste, tu voudrais voir quoi comme différence ?

Édité par David_L le 25/10/2018 à 14:15
Avatar de jpaul Abonné
Avatar de jpauljpaul- 25/10/18 à 14:23:32

Du coup sur une maison neuve, c'est peut être plus malin de mettre du 6A ? C'est pas comme si la différence de prix était folle, même si c'est quand même le double.

Avatar de badack Abonné
Avatar de badackbadack- 25/10/18 à 14:26:28

Avatar de David_L Équipe
Avatar de David_LDavid_L- 25/10/18 à 14:26:50

Tout dépend de la distance et de ce que tu vises. A voir aussi si tout parer pour du 10G est vraiment nécessaire. Du 6 peut souvent être suffisant, mais les différences de tarif ne sont pas toujours très importante. A voir aussi si tu privilégies du blindage ou pas, mais sur un usage grand public, on note rarement des problèmes à ce niveau. Après il y en a que ça rassure

Avatar de Arnaud-TOM Abonné
Avatar de Arnaud-TOMArnaud-TOM- 25/10/18 à 14:42:56

Le câble de catégorie 7 n'est pas juste une dénomination marketing, c'est un véritable standard de l'ISO, mais il est utilisé pour d'autres technologies que l'Ethernet. Après rien n'empêche d'utiliser du câble catégorie 7 avec un connecteur 8P8C, mais cela reviendra au même que de prendre un cordon de catégorie 6a, avec éventuellement la possibilité de reconnectoriser ultérieurement si l'occasion se présente, mais j'en doute.

Avatar de Tirnon Abonné
Avatar de TirnonTirnon- 25/10/18 à 14:45:41

J'avais trouvé du cat7 à peine plus cher que du 6 ou du 5e pour câbler toute la maison, j'ai apparemment eu raison car du concentrateur au sous sol jusqu'au bureau à l'étage en passant par le grenier je dois être assez proche des 50m.

Pour ceux qui font construire, exigé une gaine technique qui vas du sous sol au grenier, casser la dalle de béton ça m'a fendu le cœur

Et surtout fuyez les câbles grade 3 ou ce genre de saloperie très cher avec une grosse paire à l'intérieur pour soit disant faire passer la signale satellite, qui fait passer le signale satellite dans ses câbles réseau ???

Édité par Tirnon le 25/10/2018 à 14:50
Avatar de aelOnn Abonné
Avatar de aelOnnaelOnn- 25/10/18 à 14:45:49

David_L a écrit :

 Je ne suis pas sûr de comprendre la question, mais je pense qu'on peut dire que la différence principale sera que l'un fonctionne sur deux mètres, pas l'autre. Pour le reste, tu voudrais voir quoi comme différence ?

Et bien très concrètement, pour mon câble de 1.50m entre ma box et mon routeur, est ce que la catégorie du cable a la moindre importance pour assurer une bonne qualité de signal/débit ?
 (j'aurai tendance à dire que sur une si courte distance, même un cintre pourrait faire le job ...)

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