Le câblage à paires torsadées symétriques, qu'il s'agisse de paires torsadées non blindées (UTP) ou blindées (ScTP), est parfaitement adapté à la nouvelle génération d'Ethernet. Les termes « paire torsadée blindée » ou « paire torsadée blindée » désignent généralement une structure de câble reconnue par la TIA, qui intègre un blindage métallique recouvrant un noyau de quatre paires, également appelé câble F/UTP dans les normes internationales.
Avant d'analyser la capacité de transmission de données de 10 Gigabits/s sur un câblage à paires torsadées symétriques, rappelons qu'en 1995, les sceptiques prédisaient que la catégorie 5 et les 100 Mbits/s représentaient la limite de la capacité du cuivre et que l'avenir serait dominé par la fibre optique. Pourtant, 15 ans plus tard, le cuivre conserve une position dominante, supportant des débits de données 100 fois supérieurs aux prévisions initiales. Nous l'avons vu évoluer de la catégorie 5 à la catégorie 5e, puis à la catégorie 6 et enfin à la catégorie 6A. De plus, la fibre optique multimode a également évolué de la fibre OM1 62,5/125 mm à la fibre OM2 50/125 mm, à la fibre OM3 50/125 mm optimisée pour le laser et à la fibre OM4.
En examinant les exigences technologiques et de canal des différentes générations d'Ethernet, nous pouvons estimer les besoins pour prendre en charge un débit de 40 Gbit/s sur cuivre.
Le tableau 1 présente le débit de données, la technologie de codage, le débit de symboles, la bande passante du canal et le rapport signal/bruit (SNR) pour chaque génération d'Ethernet. Il illustre également, en jaune, deux scénarios possibles pour une implémentation Ethernet à 40 Gbit/s.
Le premier scénario utilise le même schéma d'encodage Ethernet 10GBASE-T, à savoir l'encodage PAM 16/DSQ 128. La bande passante minimale requise pour ce débit de données est de 1 600 MHz avec un rapport signal sur bruit (RSR) de 26 dB. Le second scénario utilise l'encodage PAM 32/DSQ 512, ce qui réduit la bande passante requise à 1 200 MHz, bien que le RSR requis augmente de 6 dB.
Le tableau 2 présente les principaux paramètres de performance d'un canal à paires torsadées symétriques jusqu'à 1 600 MHz. Le paramètre le plus important est l'affaiblissement d'insertion du canal. Ce tableau a été établi à partir des équations d'affaiblissement d'insertion d'un canal de catégorie 6A, extrapolées à une fréquence de 1 600 MHz.
L'affaiblissement d'insertion pour un canal de 100 mètres à 1 600 MHz est de 94,9 dB, ce qui correspond sans aucun doute à un signal très faible, proche du seuil de bruit minimal pour les mesures à ces hautes fréquences. Si l'on réduit la distance du canal à 50 mètres, l'affaiblissement d'insertion est comparable au résultat obtenu pour un canal de 100 mètres à 400 MHz.
Le tableau 2 présente le facteur de bruit total calculé après prise en compte de certaines améliorations apportées aux caractéristiques du câblage et à la suppression du bruit interne, notamment une suppression de l'écho de 60 dB, une suppression de la diaphonie à proximité (NEXT) de 40 dB et une suppression de la diaphonie à distance (FEXT) de 20 dB. Le résultat net est un rapport signal/bruit positif jusqu'à 1 600 MHz pour un canal de 50 mètres.
La capacité de Shannon pour le canal de 50 mètres présenté dans le tableau 2 varie de 50 Gbit/s à 56 Gbit/s selon les scénarios. On peut donc en déduire que le câblage cuivre de catégorie 6A améliorée peut supporter des débits de données de 40 Gbit/s pour des distances allant jusqu'à 50 mètres. Cependant, le chemin est encore long. Il est nécessaire de développer des solutions de câblage plus performantes, compatibles avec une fréquence allant jusqu'à 1 600 MHz, un défi que les fournisseurs de câbles sont bien placés pour relever.
Étant donné que les débits de 40 Gbit/s sont principalement destinés aux connexions commutateur-serveur au sein d'un centre de données, la distance de 50 mètres ne constitue pas un facteur limitant pour la plupart des topologies de centres de données.
