Bande passante et débit de données

17 octobre 2019 / Généralités

Les termes bande passante et débit de données sont souvent utilisés de manière interchangeable, mais recouvrent en fait des réalités différentes si vous travaillez dans le monde du câblage.

Votre fournisseur d’accès Internet peut annoncer une bande passante de 500 mégabit par seconde (Mb/s).  Ce qui est alors réellement indiqué est le débit de données.  Dans le monde du câblage, la notion de bande passante désigne une propriété du câble : sa capacité à transmettre un signal intelligible jusqu’à son extrémité.

Tout signal transmis sur une liaison cuivre ou fibre optique se dégrade à mesure qu’il progresse.  Ce phénomène résulte d’une simple perte, mais également de facteurs plus complexes tels que la perte de retour (due aux réflexions) et, dans le cas des câbles en cuivre, la diaphonie.  Les fournisseurs conçoivent leurs câbles cuivre et fibre optique de manière à ce qu’ils puissent transmettre ces signaux bruts (bande passante) à des taux les plus élevés possible.

Pour ce qui est du câblage en cuivre, vous avez probablement entendu parler de la Catégorie 6 comme d’une catégorie de câbles possédant une bande passante de 250 Mhz, et de la Catégorie 6A comme d'une catégorie possédant une bande passante de 500 Mhz. (La bande passante est souvent indiquée sur la gaine du câble.)  Cela crée une certaine confusion, dans la mesure où l'on pense à la bande passante du réseau telle qu'exprimée en Mo/s ou en Gb/s. Cette approche n'est pas incorrecte : il est possible que votre câble de catégorie 6A ait une bande passante fonctionnant à 500 Mhz, alors que votre réseau a une bande passante de 10 Gb/s.

Mais alors, pourquoi la bande passante d’un câble d’une certaine catégorie est-elle exprimée en Mhz ? Bonne question. Les megahertz sont la fréquence à laquelle une onde réalise un cycle en une seconde, 1 hertz étant égal à 1 cycle par seconde et 1 Mhz à 1 million de cycles par seconde. La relation entre vitesse et fréquence est relativement complexe, mais en termes simples, des fréquences plus élevées sont nécessaires pour transporter plus d’éléments de données. Chaque élément de données est codé sur une fréquence porteuse, et la quantité de données pouvant être transmises en une seconde dépend du schéma d’encodage du signal de l’équipement actif.

À l’époque des câbles de Cat 5, la bande passante et le débit de données étaient les mêmes – Le câblage 100 Mhz pouvait fournir 100 Mo/s.  Les concepteurs d’interfaces réseau sont depuis parvenus à développer des schémas d’encodage tels que la modulation d’impulsions en amplitude (PAM, pour l'anglais pulse-amplitude modulation) et le schéma DSQ128 qui permettent d’aller au-delà de la simple relation 1:1 entre bande passante et débit de données.  Lorsque la Cat 6 est apparue, il était possible de faire passer 10 Gb/s sur un câble possédant une bande passante de 250 Mhz. Cette approche est celle qui permet au standard NBASE-T de parvenir à 2,5, voire même à 5 Gb/s sur un câble de Cat 5e, et c’est ce qui permet à votre fournisseur de vous annoncer des vitesses Internet plus rapides sans qu’il soit nécessaire de changer les connexions au niveau de votre domicile.

 

Norme de câblage*

Bande passante maximale

Normes de réseau prises en charge**

TIA

ISO

 

10BASE-T

100BASE-TX

1000Base-T

10GBASE-T

25/40GBASE-T

Cat 5

 

100 MHz

X

X

 

 

 

CAT 5e

Classe D

100 MHz

X

X

X

 

 

Cat 6

Classe E

250 MHz

X

X

X

(35 m maximum)

 

CAT 6A

Class EA

500 MHz

X

X

X

X

 

Cat 8

Classe I, II

2000 MHz

X

X

X

X

(30 m maximum)

 

Limite de dispersion

Dans le câblage à fibre optique multimode, une mesure concerne la bande passante modale effective (EMB pour effective modal bandwidth). Mesurée en nombre de megahertz sur un kilomètre (et exprimée en Mhz-km), l’EMB détermine la quantité de données qu’une fibre spécifique peut transmettre à une longueur d’onde donnée. Elle dépend des diverses caractéristiques de la fibre. L’EMB dépend de la longueur de la fibre. Une fibre optique avec une EMB de 200 pourra transférer 200 Mhz de données sur jusqu’à un kilomètre de distance. Une EMB plus élevée pourra transporter une plus grande quantité de données sur jusqu’à un kilomètre, ou la même quantité sur une distance plus importante.

Avec la fibre multimode, l’EMB sera affectée par le délai en mode différentiel (le DMLD) d’une fibre. Lorsque plusieurs modes de transport de la lumière sont utilisés dans une fibre (qui est alors appelée fibre multimode), certains sont plus rapides au centre de la fibre, alors que d’autres, qui sont plus proches de l’interface de gainage, sont plus lents. Le DMD mesure la différence entre la durée de transport la plus rapide et la durée la plus lente, et les fabricants de fibres optiques conçoivent leurs fibres de manière à limiter cette différence pour obtenir une bande passante plus élevée.

Dans le cas des fibres monomodes, la bande passante modale est pratiquement illimitée, et aucune EMB n’est associée puisqu’il n’existe qu’un seul mode de transport de la lumière dans la fibre. Bien que la bande passante de la monomode soit en théorie illimitée, elle est affectée par les limites électroniques ainsi que par la dispersion chromatique, qui découle du fait que différentes longueurs d’onde (et non différents modes) atteignent l’émetteur-récepteur à des moments légèrement différents.

Ce qui compte le plus

Bien que les spécifications de câblage concernant la bande passante soient source de confusion, ne laissez pas ces valeurs masquer les informations qui comptent vraiment. Lorsque vous testez une application, par exemple 10GBASE-T, vous testez la capacité de ce lien spécifique à supporter des vitesses de 10 Gb/s. Souvenez-vous juste qu'il est peu probable qu’un fichier de 10 gigas soit transmis sur le réseau en une seconde environ, à moins que vos données ne soient les seules données transmises directement d’un point à l’autre.

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