La fibre optique jusqu`au bureau

La fibre optique jusqu’au bureau
La fibre optique s’installe de plus en plus dans les réseaux bureautique d’immeubles ou LAN (local
area network). Toutefois force est de constater que son domaine d’application demeure encore limité
et que la majorité des installations aujourd’hui en place sont en cuivre.
Malgré les nombreux intérêts qu’offre l’utilisation de la fibre optique, la méconnaissance et les à priori,
ainsi que le coût ont pu apparaître pour certains comme rédhibitoires. Face à un câblage tout cuivre
qui semble rencontrer aujourd’hui des limites, la fibre s’impose comme le média de transmission sur le
LAN. Toutefois cette domination ne semble pas pouvoir se réaliser d’un coup.
Aujourd’hui, des solutions cumulant une installation efficace de la fibre et de l’opto électronique
permettent de donner une réalité à un montage optique dans le bâtiment.
I.
Limites du média cuivre dans les réseaux locaux de bureau
I.1. Situation actuelle
La fibre optique apparaît certes dans le LAN mais son domaine d’application semble aujourd’hui
encore limité au segment fédérateur. Elle se rencontre de plus en plus pour la distribution verticale
vers les étages alors que le cuivre garde aujourd’hui toute sa place sur le niveau horizontal (fig. 1).
De manière générale, dans les immeubles de bureaux, et indépendamment des utilisateurs, la mise
en œuvre du réseau informatique répond à une topologie en « arbre » intégrant trois niveaux
hiérarchiques, le primaire, le secondaire et le tertiaire.
. Niveau primaire : Backbone et secteur au sol.
Généralement destiné à un réseau étendu et à très
grande vitesse, reliant chacun des bâtiments et autres
unités d’un même site. Le pré-câblage conseillé est la
fibre optique.
. Niveau secondaire : Répartiteur de bâtiment.
Il est situé au niveau d’un noeud central d’un bâtiment ou
d’une unité, d’où est effectuée la répartition/ distribution.
Le pré-câblage conseillé est soit la fibre optique soit la
paire torsadée.
. Niveau tertiaire : Répartiteur d’étage, niveau final.
Il est défini au noeud local pour la connexion des
terminaux. Le pré-câblage conseillé est la paire torsadée.
II.2. Limitations de cette situation
Un tel schéma peut être aujourd’hui soumis à caution.
Fig. 1 : Câblage traditionnel; les parties primaire et
secondaire intègrent l’optique; la partie tertiaire, le
cuivre. Des composants actifs et des répartiteurs,
coûteux, sont nécessaires aux différents étages.
Ainsi, la concentration du câblage paire torsadée et la
limite de la longueur des segments (100m) qui en découle
nécessitent une sous-division en niveaux secondaires et tertiaires. Du fait de la segmentation, il faut
alors rechercher une augmentation par pallier de la capacité de transmission d’un niveau à l’autre
pour éviter les engorgements lors du passage des données.
Le protocole Ethernet offre une structure simple et une mise en oeuvre économique qui lui ont permis
de largement s’imposer dans le secteur des réseaux. C’est aussi la seule technologie de réseaux
(avec ATM) qui permet en son sein le passage à des débits de transmission plus élevés: la migration.
Géraud Danzel d’Aumont ; Microsens GmbH & Co.KG
1
Dans le domaine des réseaux, cette hiérarchisation par pallier des niveaux de distribution pose de
plus en plus de problèmes, notamment du fait de l’évolution vers des débits de transmission toujours
plus élevés au niveau final. Par exemple, le protocole Fast Ethernet, avec un débit réseau de
100 Mbps, est aujourd’hui un standard au niveau tertiaire. Les Backbone traditionnels avec 100 Mbps
deviennent alors de véritables goulots d’étranglement. Le Gigabit-Ethernet peut certes y remédier,
mais dans les gros réseaux où les applications utilisent de plus en plus de données, il est déjà jugé
comme problématique.
C uivre
Fibre
F ibre
Central
C uivre
C
uivre
Cuivre
Figure 2 : Le passage aux réseaux cuivre
pour les derniers segments nécessite le
cumul
de
répartiteurs
et
sous
répartiteurs.
De même l’exigence de plus en plus croissante de sécurité ne va
pas dans son sens. Ainsi, les faibles distances offertes par le cuivre
nécessitent le cumul de répartiteurs et sous répartiteurs, qui sont
autant d’intermédiaires soumis au risque de pannes et dont la
gestion et la maintenance ne sont pas facilités car dispersés (figure
2). De plus, l’actuelle course à une sécurisation maximale du
réseau oblige à intégrer des fonctions de management sur
l’ensemble des produits actifs. Au niveau de la mise en œuvre ellemême, il est nécessaire de séparer les conduits de câbles dédiés
au transport du courant fort de ceux dédiés au transport de courant
faible (données informatiques). Une étude doit être menée afin de
garantir le réseau contre les parasites électromagnétiques.
Ceci est d’autant plus flagrant dans des environnements perturbés,
comme l’industrie où les machines outils peuvent créer des arcs électromagnétiques: la transmission
de données est alors perturbée si elle circule sur le média cuivre.
Mais surtout, le problème majeur qui se pose au cuivre est celui de sa périnisation, face aux besoins
de plus en plus croissants de bande passante et après de nombreux changements du cablâge, le
directeur de réseaux doit à nouveaux faire des choix d’avenir (Cat.5, 5E, 6, 7, etc.. .) sans réelle
garantie sur la validité à terme de l’investissement.
II.
La fibre optique dans les réseaux locaux (LAN) : une solution d’avenir
II.1. L'exigence technologique
De nos jours, un câblage immobilier viable à long terme doit répondre aux exigences de haute
performance et de compatibilité aux évolutions futures. C'est pourquoi on voit de plus en plus de
structures modernes amener la fibre optique jusqu'à l'utilisateur final.
La fibre optique offre en effet de nombreux intérêts la présentant comme l’alternative capable de
répondre dès aujourd’hui et à terme aux besoins des entreprises. En effet, les nombreux intérêts
comme: bande passante, longue distance (plusieurs centaines/ milliers de mètres en fonction du type
de fibre), immunité contre les parasites électro magnétiques, confidentialité, faible atténuation, mise
en œuvre facile, encombrement moindre pour de meilleures performances (…) font de ce média un
investissement d’avenir.
II.2. L'exigence économique
Ajoutons que contrairement à un câblage cuivre, à priori
moins onéreux, mais objet de modifications successives et
coûteuses afin de suivre les besoins des utilisateurs, la fibre
optique offre l’avantage d’un investissement pérenne (figure
3).
En effet, la fibre optique une fois montée peut être
considérée comme le squelette de l’infrastructure du réseau,
Géraud Danzel d’Aumont ; Microsens GmbH & Co.KG
Légende de la figure 3 : Coûts cumulés de
l'investissement long terme pour un réseau cuivre
Coûts cumulés de l‘investissement
l‘investissement long terme
et un réseau fibre optique
Cat. 3
Cat. 4
Cat. 5
Cat. 6
PréPré-câblage
cuivre
Câb. Ins t Câb. Ins t Câble Ins tallationCâble Ins tallation
PréPré-câblage
Fibre Optique
Câble
Ins tal.
Câble = Tout le Hardware
Coûts
2
au même titre que le sont les canalisations d’eau. Installée dans la durée, ses qualités intrinsèques
n’obligeront qu’à une modification des produits d’extrémité.
III.3. Une architecture simplifiée
De même, alors que sur le cuivre, la distance maximum de 90 mètres entre produits actifs oblige à
des sous divisions en niveaux secondaires et tertiaires du réseau, la réalisation d’un câblage en fibre
optique offre des longueurs de segments telles qu’il est alors possible de se doter pour l’ensemble du
site d’une centralisation des concentrateurs et routeurs.
On parle alors de la technique du Backbone en arbre (collapsed backbone). Le Backbone ainsi obtenu
est concentré en un point (tronc) et ce schéma en étoile permet de relier tous les terminaux, et ce
quelle que soit la distance, sans composants actifs ou répartiteurs intermédiaires.
On peut ainsi opposer à l’argument trop entendu du coût élevé du pré-câblage fibre optique, les
économies découlant de la sous-répartition ainsi que la simplification de la maintenance et du
management du réseau.
Les intérêts techniques du média fibre optique démontrés, il lui restait à trouver une réalité
économique ; cela est désormais chose faite.
III.
Installer le câble différemment : le concept PACe™
Comparatif pour 50 à 100 points
cuivre en long (sans SR.)
14000
Partant du postulat que le coût de la main d’œuvre représente
quelque 50% du montant de la facture quel que soit le média,
cuivre ou fibre optique, les leviers demeurent limités. Le coût
des produits actifs avec port optique tend certes à baisser,
mais cela ne peut pas toujours être suffisant.
12000
10000
connectique, test,
matériels
Matériels actifs
8000
6000
Installation/Pose
4000
Câble
2000
0
Il est donc nécessaire de « réinventer « une solution de
câblage à même d’offrir des gains sur l’ensemble de
l’installation.
1
2
cuivre
PACe
Pour ce faire, le concept PACe™, développé par le câblier
ACOME, permet de minimiser le coût de la main d’œuvre et
par la même d’intégrer une solution optique pour un prix
équivalent au cuivre.
Figure 4 : Comparatif du coût d'installation
entre un réseau cuivre et un réseau fibre
optique géré par le concept PACe™, (pour 50
à 100 points cuivre)
•
Encombrement réduit
Le concept repose sur un câble unique qui fait partie de
l’infrastructure du bâtiment dans lequel se trouve une
réserve de brins optiques offrant des points d’accès simples
à mettre en œuvre (figure 5). Le tout permettant une
évolution dans le temps de l’offre. D’une capacité de 48 ou
144 brins, il offre un encombrement réduit et facilite
l’installation.
Le PACe™ se pose en un seul montage au plus près des
figure 5 : Concept PACe : le câble fibre optique
utilisateurs et il suffit d’en extraire la quantité de fibres
unique fait partie de l'infrastructure du bâtiment
nécessaire pour irriguer le bureau. L’extraction de la fibre est
aisée et s’effectue en quelques instants. Il suffit pour cela de créer une dérivation des brins
nécessaires. Le raccordement se fait alors dans la goulotte sur des prises passives ou actives.
Géraud Danzel d’Aumont ; Microsens GmbH & Co.KG
3
•
Doublement des capacités de la fibre
La fibre à profusion
Le re-bouclage du PACe vers le répartiteur permet de
doubler la capacité de câblage
48 fo installées
= 96 fo disponibles
144 fo installées
= 288 fo disponibles
IV.
Il est possible en rebouclant le câble de doubler la capacité du
réseau. La fibre est alors accessible des deux côtés et permet
de connecter plus de produits actifs. Ainsi, pour 144 brins
optiques installés, il est possible de connecter jusqu’à 288
utilisateurs !
Une telle profusion de fibre permet d’insérer des fibres multi
mode et mono mode à même de répondre aux exigences
futures du réseau (figure 6).
Le concept fiber to the office
IV.1 Du "fiber to the desk" au "fiber to the office".
Fiber To The Office
„Fiber To The Desk“
MICROSENS
Bureau
C uivre
C ollaps ed
Backbone
ƒ
Application point à point
ƒ
Intervention s oftware
ƒ
Quid des périphériques ?
F ibre
Rapidement, le concept tout fibre « Fiber to the desk » intégrant
des produits actifs aux différentes extrémités du réseau n’a pas
connu le succès escompté (figure 7).
Différentes raisons peuvent en être données parmi lesquelles : coût
lié à la mise en œuvre d’une application point à point, surcoût lié à
l’intégration de produits actifs optique sur des appareils nativement
équipés de connexions en cuivre, lorsque cela est encore
possible…
Partant donc du constat que la quasi majorité des produits vendus sur le marché ne disposent pas de
connexion optique, l’idée a germé d’effectuer une migration du réseau en douceur vers la fibre
optique. Le but recherché est de conserver les équipements existants cuivre (cartes réseau,
répartiteurs) afin d’effectuer des gains sur l’actif, et de connecter non pas un produit terminal (PC,
périphériques …) par liaison optique, mais plusieurs. Le concept « Fiber To The Office » venait de
naître.
IV.2. Description du câblage
La fibre optique est montée dans les bureaux à travers les
gaines techniques et les plinthes. Elle est alors connectée
à des produits actifs (répartiteurs) intégrés dans les
plinthes au plus près des utilisateurs.
Les connecteurs en cuivre RJ45 accessibles en façade
permettent facilement l’intégration au réseau des
terminaux (ordinateurs, périphériques…) par le biais de
simples jarretières en paire torsadée (figure 8)
Les switch pour goulottes offrent une combinaison
intelligente d'un câblage cuivre et d'un câblage Fibre
Optique et garantissent un investissement économique et
durable.
De part le câblage en étoile, les locaux techniques abritant
les sous répartiteurs par étage disparaissent et l’utilisateur
peut revaloriser les mètres carrés autrefois perdus.
Géraud Danzel d’Aumont ; Microsens GmbH & Co.KG
figure 8 : Un bâtiment câblé selon le concept "fiber to
the office".
4
Autre avantage se présente lorsqu'il s'agit d'élargir ou de moderniser le réseau existant. Seuls les
terminaux sont concernés par tout changement ; la structure principale, appelée Collapsed Backbone,
demeure.
De même, afin de faciliter l’installation, MICROSENS a intégré un port de cascade en cuivre dans la
goulotte qui peut se connecter sur un second switch tout cuivre. Il est alors possible de faire des
extensions de réseau sans surcoût marginal lié au tirage d’une seconde fibre.
•
IV.3. Mise en oeuvre
Le câble fibre optique en provenance d’un répartiteur central court dans les conduits de câbles. Il se
branche à un « installation-switch » qui vient se clipser dans la
goulotte. Afin de faciliter le montage, le produit répond au
standard mosaïque 45™ définit par Legrand et dispose d’un
transformateur électrique intégré (figure 9).
figure 9 : Concept fiber to the office : le câble
fibre optique court dans les conduits de câble.
Le temps de mise en œuvre est réduit puisqu’il n’y a qu’une
seule intervention pour plusieurs utilisateurs. Il suffit ensuite
d’utiliser des jarretières cuivre pour connecter les terminaux tels
ordinateurs, téléphones, imprimantes, etc… Le ratio d’utilisation
fibre/ utilisateur étant de 1 sur 4, il permet une optimisation du
rapport coût – performance du câblage fibre, et offre l’intérêt
d’être l’une des solutions les plus adaptées pour l’intégration
de la voix sur IP.
Du côté local technique, on peut opter pour des convertisseurs multivoies répondant idéalement aux
besoins de grand nombre de ports dans peu d’espace.
•
IV.4.Téléphonie sur IP et Power over Ethernet
L’intégration de la Téléphonie sur IP a mis en relief l’intérêt de la solution dans la mesure où
désormais Data, Téléphonie et Vidéo peuvent désormais circuler sur un seul et même média. Afin de
faire fonctionner les téléphones IP et autres périphériques répondant
à la norme IEEE 802.3af, les switchs peuvent fournir la tension
électrique de terminaux tels que téléphones IP, access point,
caméras, Webcams, etc… connectés au câble paire torsadée (figure
10).
Bien entendu, la gestion des priorités de flux se fait au travers d’un
outil d’administration selon les normes IEEE 802.p & q.
Afin de gérer les produits, un outil d’administration est disponible.
L’utilisateur peut visualiser sur son browser standard les informations
sur les statuts des composants du réseau grâce au management sur
plateforme SNMP. Telnet, Web Based, MICROSENS Device Manager … sont également supportés.
Figure 10 : Téléphone IP directement
connecté au switch
De plus, les différents firmwares jusqu’ici distingués en fonction de l’option requise sont dorénavant
regroupés en un firmware global supportant par exemple autant le Power-Management que les « Port
and Packetcounters » et l’Authentification selon IEEE 802.1x.
Afin de permettre l’intégration de nouveaux services comme la vidéo ou des transmission de données
à débit élevé, le switch est disponible en version GbE.
•
IV.5.L’offensive Power over Ethernet
Afin de répondre aux exigences d’évolutions de la vie de bureau et faciliter l’extension d’un réseau
informatique, MICROSENS a développé un switch équipé d’un 5ième port cuivre lui-même installé dans
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5
la goulotte, soit 6 ports en tout. L'avantage principal réside aussi pour cette version dans la fonction
intégrée Power-over-Ethernet (PoE) conformément à IEEE 802.3af ; elle est supportée par les cinq
ports cuivre (10/100Base-TX Auto Négociation).
Ainsi, tous les appareils connectés au switch via le câble
paire torsadée sont, simultanément à la transmission de
données, alimentés en électricité (PSE = Power Source
Equipment). Tout élargissement de réseau via des
Access Points ou cascades de switchs sont ainsi
Fig. 11 : Extension d’un réseau FTTo via le 5ième port de
simples et rapides à réaliser. La puissance maximum
cascade TP vers un switch tout cuivre.
disponible de 15,4 W par port permet d'alimenter tous
types de terminaux conformes à la norme, tels des téléphones IP, Acces Points, caméras IP etc.
Pour la connexion au réseau, le Micro-Switch est équipé d'un port fibre optique (100Base FX),
disponible en Multimode ou Monomode. Une autre version est équipée d’un uplink cuivre
(10/100Base-TX) plutôt que FO (figure 11), et peut ainsi être complètement alimentée en électricité
via le port PoE du Micro-Switch PoE auquel elle est cascadée ; cette version du switch est alors aussi
« Powered Device » (PD)
Le Micro-Switch travaille selon le principe du Store-and-Forward et sa matrice de switching est conçue
de telle sorte que, même en cas de charge maximale, la vitesse Fast Ethernet soit atteinte (Nonblocking). Les fonctions Octroi de priorités (QoS) et VLANs conformément à IEEE 802.3P/q font partie
intégrante du Micro-Switch.
V. Perspectives
Comme nous venons de l’étudier, alors que l’administrateur réseaux est confronté à un choix dans
l’évolution du réseau (fibre optique ou cuivre), le critère determinant apparaît comme toujours celui du
seuil de rentabilité financière. Ainsi, s’il apparaît évident qu’un cablâge futur doit être en fibre optique,
la question se pose sur la manière de le mettre en œuvre pour le rendre accessible.
Grâce aux nouveaux développements dans les domaines des composants optiques actifs et de la
connectique passive, les coûts de réalisation de structures réseaux en fibre optique baissent
considérablement.
De même, l’intégration très prochaine de la technologie Wifi dans ce type de switches donnera une
dimension incontournable à cette offre par la combinaison intelligente de l’ensemble des média de
communication fédéré sur le support fibre optique.
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