Enfin, différents tests réalisés par des laboratoires indépendants sont analysés afin de vérifier la viabilité du câblage UTP dans des environnements tels que les centres de données où la norme 10GBASE-T est déjà utilisée, ainsi que la nécessité d'un câblage plus performant pour les applications de nouvelle génération comme la NGBASE-T (40 Gbit/s).
Introduction :
Les systèmes de câblage structuré à paires torsadées sont purement passifs ; par conséquent, ils ne génèrent aucun signal électromagnétique. Cependant, lorsqu'ils sont connectés à des équipements électroniques formant un réseau de communication pour la transmission de la voix, des données et des images, ils peuvent devenir des systèmes émettant des rayonnements dans leur environnement.
De plus, les signaux transitant par ces câbles peuvent également être affectés par les rayonnements électromagnétiques d'autres systèmes.
L'arrivée d'applications à très haut débit, telles que la 10GBASE-T, implique des fréquences de transmission bien supérieures à celles utilisées jusqu'à présent. Ceci peut susciter des inquiétudes au sein de l'industrie : d'une part, le système de câblage représente-t-il une menace pour d'autres équipements ou dispositifs ? D'autre part, est-il nécessaire, pour supporter ces débits et fréquences élevés, d'utiliser exclusivement des systèmes blindés ? Cet article explique la faisabilité de l'utilisation de systèmes non blindés pour les applications actuelles, notamment 10GBASE-T, et aborde également la nécessité de recourir progressivement à des systèmes blindés pour faire face à l'arrivée des applications 40G.
Compatibilité électromagnétique (CEM) : 
Aux États-Unis, la Commission fédérale des communications (FCC) définit des limites de rayonnement pour les équipements et systèmes de réseau en deux classes : la classe A pour une utilisation en environnement commercial et la classe B pour une utilisation en environnement résidentiel. Les limites de chaque classe sont indiquées dans le tableau ci-dessous
.
En Europe, les pays membres de l'Union européenne ont adopté la norme CEI CISPR-22 (Comité international spécial sur les interférences radioélectriques), qui définit également les classes A et B et spécifie une procédure de test et des limites d'émission très similaires aux exigences de la partie 15, sous-partie B, de la réglementation FCC.
Par conséquent, tous les produits et systèmes commercialisés dans le cadre de l'Union européenne doivent être conformes à la directive 89/336/CE relative à la compatibilité électromagnétique, qui impose deux exigences essentielles :
– L'appareil ou le système ne doit pas interférer avec les équipements radio ou de télécommunications
. – L'appareil ou le système doit être insensible aux perturbations électromagnétiques dues à des sources telles que les émetteurs radiofréquences ou autres équipements similaires. 
Types de bruit et de couplage :
Il existe deux types de bruit sur un câble :
• Bruit de mode commun (MC)
• Bruit de mode différentiel (MD)
La figure suivante illustre les deux mécanismes de couplage du bruit à un récepteur : le bruit induit par un champ électromagnétique externe et le bruit conduit par des boucles de masse externes. La tension de couplage en mode commun (VCM) dépend de l'intensité du champ électrique (E) et de la surface de la boucle formée par un conducteur de longueur (l) suspendu à une hauteur moyenne (h) au-dessus du plan de masse. Par conséquent, installer le câble près du plan de masse permet de réduire significativement le couplage du bruit en mode commun induit.
Quant au bruit conduit (Vg), il est dû à la différence de potentiel du système de mise à la terre entre la zone de travail et le local de télécommunications. Ce bruit se produit principalement dans les systèmes blindés (les systèmes non blindés ne comportent aucun élément métallique, à l'exception des paires elles-mêmes). Si la paire est équilibrée, les courants de bruit circulant dans chaque conducteur sont de même amplitude et de même sens. On sait que des courants égaux circulant dans chaque moitié d'un enroulement primaire produisent des tensions opposées dans l'enroulement secondaire, qui s'annulent mutuellement à l'entrée du récepteur.
Selon le degré de déséquilibre du câblage (généralement dû à des problèmes d'installation), une partie du signal de bruit en mode commun est convertie en un signal en mode différentiel qui est transmis directement au récepteur. L'affaiblissement de transfert par conversion longitudinale (LCTL), mesuré en dB, quantifie la conversion du bruit en mode commun en bruit en mode différentiel due au déséquilibre du câblage.
L'évolution des applications et des systèmes de câblage à paires torsadées
est comparable à celle des applications de transmission de données en entreprise, passées de faibles débits (10BASE-T) à des débits très élevés (10GBASE-T et 40GBASE-T). Cette évolution a nécessité une bande passante accrue et une meilleure robustesse face aux interférences, aux bruits internes et externes, etc.
Chaque génération d'interfaces Ethernet utilise des protocoles de signalisation plus efficaces et des systèmes de traitement du signal améliorés, qui atténuent ou compensent les caractéristiques intrinsèques des systèmes de câblage à paires torsadées à mesure que la fréquence de transmission augmente, comme le NEXT ou l'affaiblissement de retour (RL).
Les systèmes de câblage à paires torsadées ont considérablement amélioré leurs caractéristiques techniques, notamment leur bande passante. Alors que les applications 10BASE-T pouvaient fonctionner sur un câblage de catégorie 3 avec seulement deux paires, le 100BASE-TX (Fast Ethernet) requiert un système de catégorie 5, également à deux paires. Le 1000BASE-T (Gigabit Ethernet) nécessite l'utilisation des quatre paires disponibles, en catégorie 5E, bien que la catégorie 6 soit fortement recommandée en raison de la faible marge NEXT offerte par la catégorie 5E par rapport aux exigences de bande passante, en particulier la marge NEXT requise par le Gigabit Ethernet. Le Gigabit Ethernet utilise une signalisation bidirectionnelle ou une transmission en duplex intégral, ce qui implique que les interfaces doivent être équipées d'annuleurs d'écho (NEXT) aux deux extrémités.
L'arrivée du 10GBASE-T impose l'utilisation d'un nouveau système de câblage à paires torsadées de catégorie 6A, avec une bande passante de 500 MHz et une longueur maximale de 100 m.
La norme 10GBASE-T offre un débit de transmission de données (ou débit symbole) de 800 mégasymboles par seconde (MSPS), soit une augmentation de 6,4 fois par rapport aux 125 MSPS du Gigabit Ethernet. Le nombre de bits par symbole a également progressé, passant de 2 bits pour le Gigabit Ethernet à 3,25 bits pour le 10GBASE-T.
En termes de fréquences de transmission maximales, le Gigabit Ethernet utilise des fréquences d'environ 80 MHz, tandis que le 10GBASE-T requiert des fréquences supérieures à 400 MHz. Cette augmentation significative des fréquences de transmission rend les applications 10GBASE-T beaucoup plus vulnérables aux interférences électromagnétiques (IEM). Par conséquent, le câblage qui les prend en charge doit être extrêmement robuste face aux CEM et aux IEM. 
Le tableau ci-dessous répertorie les applications Ethernet utilisant un câblage à paires torsadées et la catégorie recommandée pour chaque implémentation.
Bien que les bruits ou perturbations présents dans l'environnement d'installation et les interférences internes générées dans chaque câble à paires torsadées soient très similaires pour les technologies 1000BASE-T et 10GBASE-T, l'élimination du bruit est beaucoup plus complexe dans les applications 10GBASE-T que dans les applications Gigabit Ethernet en raison de la fréquence de transmission plus élevée. Par conséquent, les interfaces 10GBASE-T doivent annuler les bruits suivants :
- Écho : signal émis par l'émetteur et reçu ou réfléchi au même point.
- Interférence entre paires sur le même câble à l'extrémité émettrice. - Interférence entre
paires sur le même câble à l'extrémité réceptrice. -
Interférence provenant des câbles adjacents. 
La figure suivante illustre tous ces bruits ou interférences produits sur le canal de transmission lors de l'utilisation de la technologie 10GBASE-T ou de toute autre application full-duplex.
Parmi ces perturbations, la plus importante et la plus critique est la diaphonie exogène, ou interférence produite par des câbles adjacents partageant le même conduit. En effet, si d'autres bruits peuvent être annulés par les interfaces grâce à des techniques de traitement, la diaphonie exogène, en revanche, ne peut être éliminée en raison de sa faible corrélation.
Il est donc nécessaire d'utiliser des systèmes de câblage à paires torsadées Cat6A qui atténuent ou réduisent autant que possible ces interférences. Ce bruit peut être réduit ou éliminé par un torsadage plus serré, par l'augmentation du diamètre du câble afin de réduire l'interférence sur la distance, ou par le blindage des câbles. La norme 10GBASE-T, également connue sous le nom d'IEEE 802.3an, intègre une technique d'atténuation de la diaphonie exogène appelée Power Back Off (PBO). La PBO est une technique qui, si la liaison est courte et que l'atténuation qu'elle offre est donc faible, réduit le niveau de puissance d'émission.
Interférences électromagnétiques (IEM) :
le débit de symboles accru des applications 10GBASE-T, et par conséquent la fréquence de transmission plus élevée utilisée (jusqu'à environ 400 MHz), rend cette application très sensible aux sources de bruit externes. La figure suivante illustre diverses sources de bruit susceptibles de perturber la transmission 10GBASE-T, ainsi que d'autres, beaucoup moins nuisibles, appelées bruit hors bande.
Les signaux hors bande peuvent générer des interférences dues à leurs harmoniques, bien que cela ne pose généralement pas de problème majeur. De plus, l'utilisation de filtres par les émetteurs, nécessaire pour se conformer aux normes CEM, réduit encore davantage ce problème en dehors des fréquences de transmission naturelles.
Les appareils dont les fréquences de transmission coïncident avec celles utilisées en 10GBASE-T, c'est-à-dire les appareils dont les fréquences de transmission sont inférieures à 500 MHz, sont les principaux responsables de ces interférences. Les signaux émis par ces appareils peuvent se coupler aux câbles à paires torsadées sous forme de signaux en mode commun (MC). De plus, une partie de ce signal se transforme en bruit différentiel conduit qui, en raison de son absence de corrélation, ne peut être éliminé par les DSP de l'interface, provoquant ainsi des erreurs lors de la transmission et du décodage des symboles transmis.
10GBASE-T, câblage UTP Cat6A et son comportement face aux interférences électromagnétiques (IEM).
Compte tenu de l'utilisation croissante des interfaces 10GBASE-T et du parc installé de câbles UTP Cat6A, SYSTIMAX et le laboratoire indépendant NTS (National Technical System), accrédité pour les mesures CEM/EMI selon la norme CEI 17025, ont mené une étude sur la compatibilité électromagnétique et le comportement du système de câblage à paires torsadées non blindées GigaSPEED X10D avec différents types et générations de cartes 10GBASE-T. 
Cinq tests CEM ont été réalisés : émissions rayonnées, immunité aux décharges électrostatiques (DES), immunité aux rayonnements, immunité aux bruits de transition rapide (BTR) et immunité conduite. Tous les tests ont donné des résultats positifs, comme indiqué dans le tableau.
Par ailleurs, différents scénarios de transmission et d'interférences électromagnétiques ont été conçus et testés afin d'observer les performances de l'application 10GBASE-T sur le câblage UTP GigaSPEED X10D, notamment en termes de taux d'erreur binaire (TEB), de perte de paquets et de perte de liaison.
TEST 1 : Utilisation de câbles Cat6 et Cat6A en transmission 1000BASE-T et 10GBASE-T.
De nombreuses combinaisons de câbles de différentes catégories existent pour des applications de types et de débits variés. Cependant, l’utilisation de câbles UTP Cat6 et Cat6A en transmission 1000BASE-T et/ou 10GBASE-T est sans doute la plus problématique. Une configuration 6:1 a été utilisée, soit un câble « victime » entouré de six câbles « perturbateurs ». L’objectif est de vérifier le taux d’erreur binaire (TEB) sur le câble « victime ». Conformément à la norme IEEE 802.3an, le TEB en 10GBASE-T doit être inférieur à 10⁻¹² sur une période de temps significative.
La figure 1 présente les scénarios testés, avec un TEB nul dans chaque cas.
D'après les résultats du taux d'erreur binaire (TEB), aucun problème n'est attendu lors de l'utilisation conjointe de liaisons GigaSPEED X10D fonctionnant en 10GBASE-T avec d'autres câbles de catégories différentes fonctionnant en 1000BASE-T ou 10GBASE-T. 
TEST 2 : Vérification de la perte de paquets 10GBASE-T sur un câblage GigaSpeed X10D en environnement perturbé.
Deux générations d'interfaces 10GBASE-T ont été utilisées pour ce test : une première génération, désormais obsolète, et une seconde génération, actuellement la plus répandue. Des talkies-walkies, des téléphones portables et des lampes fluorescentes ont été approchés des liaisons installées afin d'observer la perte de paquets susceptible d'être causée par ces interférences.
Les deux premiers tests ont été réalisés en approchant un talkie-walkie émettant à une fréquence de 147,5 MHz du câblage. Cet appareil a été activé à plusieurs reprises et positionné à 1 mètre du câblage. Il en a résulté des pertes de paquets sur les liaisons utilisant des cartes de première génération, contrairement aux liaisons utilisant des cartes de deuxième génération.
Afin de déterminer si les cartes de deuxième génération pouvaient être affectées par d'autres dispositifs interférents, le talkie-walkie a été remplacé par un téléphone mobile émettant à 900 MHz et un écran à tube fluorescent, placés directement au milieu du câblage. Aucune perte de paquets n'a été constatée dans les deux cas avec les cartes de deuxième génération. 
TEST 3 : Comportement face aux EFT.
Le test suivant simule le comportement du système de câblage et de l'application qui y est exécutée lorsqu'ils fonctionnent à proximité de câbles d'alimentation contenant des perturbations dues aux transitions rapides (EFT). Pour ce faire, un câble d'alimentation a été collé sur un câble UTP GigaSPEED X10D et fixé par un tressage afin de garantir une adhérence parfaite sur toute sa longueur. Une impulsion électromagnétique (EFT) présentant les caractéristiques suivantes a été injectée sur le câble d'alimentation :
tension : 2 kV
, fréquence : 5 kHz
, période : 300 ms
, durée : 15 ms
, temps de montée : 5 ns ± 30 %
, largeur d'impulsion : 50 ns ± 30 %
et impédance de source : 50 Ω ± 20 %.
La réponse a été vérifiée à l'aide d'interfaces de première et de deuxième génération. Le test visait à déterminer si une perte de liaison ou une défaillance était due à l'EFT lors de la transmission d'un fichier de 3,8 Mo. Le test a été répété plusieurs fois de suite pendant au moins 60 secondes. 
Les résultats ont montré que l'application de l'impulsion EFT à l'interface de première génération entraînait une perte de liaison et une réinitialisation des interfaces. En revanche, aucune interférence n'a été constatée avec les interfaces de deuxième génération.
Récemment, le fabricant de semi-conducteurs Intel a mené des tests similaires afin de vérifier les performances des interfaces 10GBASE-T X540 de nouvelle génération intégrées aux cartes mères de serveurs et fonctionnant sur un câblage UTP Cat6A GigaSPEED X10D. Ces interfaces intègrent un mécanisme de réduction des interférences externes induites dans le câble, appelé « 5e canal ». 
Plusieurs appareils ont été utilisés pour générer ces interférences, notamment des téléphones mobiles iPhone 4 et HTC BlackBerry, ainsi que des talkies-walkies Motorola XPR 6580 et MR350R.
Les résultats obtenus avec ces différentes sources d'interférences n'ont révélé aucune perte de liaison, un taux d'erreur binaire (TEB) toujours inférieur à 10⁻¹² et aucune perte de paquets dans aucun scénario.
'
'
Câblage blindé et efficacité du blindage.
Lorsqu'on aborde le câblage blindé, une question cruciale se pose : quelle est l'efficacité du blindage pour réduire les perturbations externes ? Y répondre est loin d'être simple.
Le facteur de blindage mesure l'efficacité du blindage en présence d'un champ électromagnétique et se définit comme le rapport entre la tension induite au niveau du récepteur après l'introduction du blindage et la tension induite au même point avant le blindage. 
Ce facteur varie en fonction de la fréquence de fonctionnement, du type, de l'épaisseur et de la géométrie du blindage, de son mode de connexion et d'autres facteurs.
Pour des raisons de sécurité liées aux chocs électriques, le châssis des équipements terminaux doit être mis à la terre, et le blindage du câble doit également l'être à ses deux extrémités afin de protéger les paires des champs électromagnétiques externes. Cependant, cela peut également engendrer des perturbations conduites dues aux courants de boucle de terre. 
La figure suivante illustre ces courants de boucle de terre causés par les différences de potentiel entre les extrémités mises à la terre.
À l'inverse, si la mise à la terre n'est effectuée qu'à une seule extrémité, la boucle de masse est interrompue, le couplage de champ en mode commun persiste et le blindage devient inefficace aux hautes fréquences (longueur > 1/10). Il est donc essentiel que les systèmes de câblage blindés soient mis à la terre aux deux extrémités ; sinon, le blindage sera inefficace aux fréquences critiques pour le bon fonctionnement du 10GBASE-T.
Conclusions :
L’arrivée des cartes et interfaces 10GBASE-T de nouvelle génération a permis d’améliorer considérablement l’immunité des applications 10GBASE-T aux interférences électromagnétiques.
Un système de câblage robuste à paires torsadées UTP Cat6A, tel que le GigaSPEED X10D, garantit un fonctionnement optimal du 10GBASE-T, même dans les environnements les plus exposés aux interférences électromagnétiques. Par conséquent, pour les nouveaux projets d’installation en entreprise ou les centres de données prévoyant des applications 10GBASE-T, une solution UTP Cat6A robuste comme le GigaSPEED X10D constitue la solution idéale, car elle permet de réduire les coûts de mise en œuvre et de maintenance par rapport à d’autres solutions blindées Cat6A ou supérieures.
L'arrivée de nouvelles applications Ethernet avec des transmissions à plus haut débit sur câblage à paires torsadées, telles que le 40GBASE-T, imposera l'utilisation de câbles blindés, principalement parce que ni le câblage seul n'est capable d'atténuer les différents bruits produits par la transmission à ces fréquences (1,6 GHz ou plus), ni les interfaces ne disposent d'une immunité suffisante et de techniques de réduction et d'annulation du bruit suffisantes pour rendre viable la mise en œuvre d'un système UTP.
Par conséquent, la technologie impose des catégories de câblage et de blindage spécifiques. Et c'est seulement maintenant, et en particulier pour les applications 40GBASE-T conçues exclusivement pour les environnements de centres de données (les distances maximales autorisées pour cette application sur un câblage à paires torsadées seront d'environ 30 mètres, et ne dépasseront en aucun cas 50 mètres), qu'il est nécessaire de disposer de solutions de câblage à paires torsadées blindées robustes et correctement installées.
Auteur : Alberto Martínez, directeur technique, Espagne et Portugal CommScope Enterprise
