Médias, câbles, fibres, radio et équipements physiques

Médias, câbles, fibres, radio et équipements physiques

Sous chaque protocole, il y a un support : du cuivre, du verre ou de l’air, qui s’abîme, s’encrasse, chauffe et capte le bruit du néon voisin. Cette fiche compare les supports de transmission, situe les équipements de terrain et donne une méthode de diagnostic physique, pour ne plus accuser le routage d’une panne qui tient dans un connecteur.

Explication de la marmotte

Les câbles, les fibres et les ondes radio ressemblent à la plomberie d’une maison : tant que l’eau coule, personne n’y pense. Mais quand le robinet crachote, le coupable est souvent un tuyau pincé ou un joint mal serré, pas la chaudière. Cette page apprend à regarder la tuyauterie avant d’accuser tout le reste.

→ Lire l’explication complète de la marmotte

Supports bornés et radio

Cuivre : paire torsadée et coaxial

La paire torsadée équipe la quasi-totalité des réseaux locaux : quatre paires de conducteurs torsadés, dont la torsion limite la diaphonie entre paires et la sensibilité aux perturbations. Les catégories fixent la bande passante du câble, donc les débits Ethernet qu’il supporte sur la distance normalisée de 100 mètres de canal (90 m de câble fixe et 10 m de cordons) :

Catégorie	Bande passante	Usage typique
Cat 5e	100 MHz	1000BASE-T (1 Gb/s)
Cat 6	250 MHz	1 Gb/s ; 10GBASE-T limité à environ 55 m
Cat 6A	500 MHz	10GBASE-T sur 100 m
Cat 8	2 000 MHz	25 et 40GBASE-T sur 30 m, en salle informatique

Le câble est non blindé (U/UTP) ou blindé (F/UTP, S/FTP), et se termine en RJ45. Le cuivre transporte aussi l’énergie : le PoE (Power over Ethernet) fournit jusqu’à 15,4 W par port en 802.3af, 30 W en 802.3at et jusqu’à 90 W côté source en 802.3bt, de quoi alimenter caméras, bornes Wi-Fi et téléphones.

Le câble coaxial (conducteur central, isolant, tresse) a porté les premiers Ethernet, 10BASE5 puis 10BASE2 avec ses connecteurs BNC en T et ses bouchons de terminaison. Il survit dans l’accès internet par câble DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) et en vidéo professionnelle.

Fibre optique

La fibre guide la lumière dans un cœur de verre. Elle ignore les perturbations électromagnétiques et porte loin. Deux familles :

• multimode (OM3, OM4, OM5 ; cœur de 50 µm), sources à 850 nm, économique sur courte distance : 10GBASE-SR atteint 300 m sur OM3 et 400 m sur OM4 ;
• monomode (OS2 ; cœur d’environ 9 µm), sources à 1 310 ou 1 550 nm, pour les kilomètres : 10GBASE-LR porte à 10 km.

L’atténuation se compte en décibels : de l’ordre de 0,35 dB/km à 1 310 nm en monomode, environ 0,3 à 0,5 dB par connecteur, 0,1 dB par épissure. Les connecteurs courants sont LC (le plus répandu en baie), SC, l’ancien ST et le MPO à douze fibres ou plus pour les liens parallèles. Le polissage compte : UPC (connecteur bleu) et APC (vert, face inclinée à 8°) ne s’accouplent pas, sous peine de pertes et de faces abîmées.

Modules optiques et câbles directs

Les commutateurs reçoivent des modules enfichables, les transceivers (émetteurs-récepteurs) : SFP (Small Form-factor Pluggable) pour 1 Gb/s, SFP+ pour 10 Gb/s, SFP28 pour 25 Gb/s, QSFP+ et QSFP28 pour 40 et 100 Gb/s. Chaque module est conçu pour un type de fibre et une longueur d’onde : un module SR (multimode, 850 nm) en face d’un LR (monomode, 1 310 nm) ne fera jamais lien. Le DAC (Direct Attach Copper) est un câble de cuivre twinax serti de deux modules, idéal sur quelques mètres dans une même baie. Les modules exposent des diagnostics numériques (DOM, Digital Optical Monitoring) : température, puissances émise et reçue.

Boucle locale optique et câbles sous-marins

En France, la boucle locale optique mutualisée relie chaque logement à un point de mutualisation partagé entre opérateurs, puis à un point de branchement en étage ou en rue et à la prise terminale optique. Les technologies PON (Passive Optical Network) partagent une même fibre entre plusieurs abonnés par des coupleurs passifs : GPON offre 2,5 Gb/s descendant et 1,25 Gb/s montant à partager, XGS-PON 10 Gb/s symétriques. La fiche Accès terrestres et fibre détaille ces architectures.

À l’autre extrémité de l’échelle, les câbles sous-marins portent l’essentiel du trafic intercontinental : quelques paires de fibres, des répéteurs optiques alimentés en courant continu par le câble lui-même, et des stations d’atterrissement dont la protection relève de la sécurité nationale.

Supports non bornés : infrarouge, laser, radio, satellite

Sans câble, le signal se disperse et s’atténue avec la distance, d’autant plus vite que la fréquence monte, alors qu’une fréquence plus haute offre plus de bande passante : tout le compromis de la radio tient dans cette phrase.

• Infrarouge : quelques mètres en vue directe, désormais réservé aux télécommandes.
• Laser en espace libre : liaison optique entre deux bâtiments, rapide, mais aveuglée par le brouillard.
• Radio terrestre : Wi-Fi en 2,4, 5 et 6 GHz, faisceaux hertziens point à point en bandes licenciées, réseaux mobiles. Murs, humidité et équipements voisins provoquent atténuation et interférences.
• Satellite géostationnaire à 35 786 km : couverture totale, mais un aller-retour de l’ordre de 600 ms, la vitesse de la lumière refusant toute négociation.
• Constellations en orbite basse (LEO, Low Earth Orbit) : latences de quelques dizaines de millisecondes, au prix de milliers de satellites.

Équipements de terrain

Rôles dans l’architecture

L’accès raccorde postes, imprimantes et bornes ; le cœur (et la distribution, dans les grands réseaux) agrège et route entre zones ; l’interconnexion relie le site aux opérateurs et aux autres sites ; la sécurité filtre aux frontières.

Équipement	Couche	Fonction
Répéteur	1	régénère le signal, sans rien comprendre
Concentrateur (hub)	1	recopie chaque trame sur tous les ports, un seul domaine de collision
Commutateur (switch)	2	apprend les adresses MAC (Media Access Control) et ne transmet qu’au bon port
Routeur	3	relie des réseaux IP (Internet Protocol) différents selon sa table de routage
Passerelle	variable	traduit entre protocoles différents ; le mot désigne aussi le routeur par défaut
Pare-feu	3 à 7	applique une politique de filtrage

S’y ajoutent le modem (modulateur-démodulateur), qui adapte les données à une ligne téléphonique, coaxiale ou radio, le codec (codeur-décodeur), qui numérise la voix ou la vidéo, et le multiplexeur, qui fait passer plusieurs flux sur un même support.

Dans un commutateur ou un routeur

Un commutateur se décompose en trois étages. Les ports et leur couche physique (PHY) mettent en forme le signal. Un circuit spécialisé (ASIC, Application-Specific Integrated Circuit) commute les trames à pleine vitesse en consultant une table d’adresses en mémoire associative, avec des tampons pour absorber les rafales. Un processeur de contrôle fait tourner le système, les protocoles (arbre recouvrant, routage) et l’administration. On parle de plan de données, plan de contrôle et plan de gestion. Un routeur suit le même schéma : le plan de contrôle construit la table de routage, il en dérive une table de transmission que le matériel applique paquet par paquet. Un processeur de contrôle saturé rend l’équipement inadministrable alors que les trames continuent de passer.

Baies, brassage, énergie, refroidissement

Les équipements vivent dans des baies de 19 pouces, mesurées en unités (1 U = 44,45 mm). Les câbles fixes arrivent sur des panneaux de brassage, reliés aux commutateurs par des cordons courts. Une baie sérieuse a deux arrivées électriques (voies A et B) sur deux PDU (Power Distribution Unit), un onduleur et un flux d’air cohérent, de l’allée froide vers l’allée chaude ; un commutateur monté à l’envers aspire l’air chaud de ses voisins.

Diagnostic physique et sécurité

Lire l’état d’un lien

Sous Linux, ethtool résume l’essentiel :

$ ethtool enp3s0
    Speed: 100Mb/s
    Duplex: Full
    Auto-negotiation: on
    Link detected: yes
$ ethtool -S enp3s0 | grep -E 'crc|align|carrier'
    rx_crc_errors: 1843
$ ethtool -m enp3s0      # module optique : puissances émise et reçue

Ici, une carte gigabit négocie à 100 Mb/s : le gigabit exige les quatre paires, le 100 Mb/s n’en utilise que deux. Une paire coupée ou mal sertie provoque exactement ce repli, et les erreurs CRC (Cyclic Redundancy Check) confirment un câble douteux. Autre classique : un côté forcé en 100 full duplex, l’autre en négociation automatique, qui retombe alors en half duplex. Le lien fonctionne, lentement, avec des collisions tardives côté half duplex et des erreurs CRC de l’autre côté. Sur une fibre, une puissance reçue proche du seuil de sensibilité du module (consulter sa fiche technique) annonce un connecteur sale ou une courbure excessive.

Les instruments

Le testeur de câble vérifie le câblage paire par paire (continuité, croisements, paires séparées) ; un certificateur mesure en plus atténuation et diaphonie par rapport à une catégorie. Le réflectomètre envoie une impulsion et mesure les échos : en cuivre (TDR, Time Domain Reflectometer, souvent intégré aux commutateurs) il localise une coupure à quelques mètres près, en fibre (OTDR) il cartographie connecteurs, épissures et cassures. Un photomètre mesure la perte totale d’un lien optique, un microscope révèle la poussière sur une férule, et le multimètre contrôle tension PoE, continuité et terre. Règle immuable : ne jamais regarder dans une fibre active, la lumière infrarouge est invisible et la rétine n’a pas de pièce de rechange.

Risques d’accès physique

Un port actif dans une salle de réunion est une invitation. Un port miroir (SPAN, Switched Port Analyzer) recopie le trafic d’autres ports vers un analyseur : précieux en diagnostic, il devient un poste d’écoute s’il reste configuré après l’intervention. Un tap réseau inséré sur un câble fait de même, sans aucune configuration. Parades : ports inutilisés désactivés dans un VLAN (Virtual Local Area Network) inerte, authentification 802.1X décrite dans Filtrage, segmentation et NAC, locaux fermés, revue des sessions de recopie.

Exemples et ateliers

Une checklist de brassage

Étiqueter chaque cordon aux deux extrémités et reporter l’identifiant dans la documentation ; un code couleur par usage ; la longueur juste plutôt que des boucles qui bloquent l’air ; le rayon de courbure des fibres respecté ; type de fibre, de module et de polissage vérifiés avant d’enficher ; après modification, vitesse, duplex et compteurs d’erreurs relevés ; ports libérés désactivés. Liste banale, dont l’application régulière sépare une baie lisible d’un plat de spaghettis.

Choisir pour un petit site

Un cabinet de vingt postes, deux bâtiments distants de 250 mètres :

Besoin	Support	Raison
Postes et téléphones	cuivre Cat 6A, PoE	100 m suffisent, alimentation fournie
Liaison entre bâtiments	fibre monomode, modules LR	250 m dépassent le cuivre, isolation électrique entre bâtiments
Salle de réunion, mobilité	Wi-Fi 6 GHz et 5 GHz	pas de câble à tirer, capacité partagée
Secours d’accès internet	radio 4G/5G ou satellite LEO	indépendant des fourreaux de l’opérateur principal

Un faisceau radio aurait pu relier les bâtiments, au prix d’une vue directe et d’une sensibilité à la météo ; la fibre coûte le génie civil une fois, puis ne se plaint plus.

Pièges classiques

Remplacer un câble sans vérifier toute la chaîne, cordon, panneau, câble fixe, prise murale, module, laisse la panne en place et ajoute un faux espoir. Mélanger multimode et monomode, modules SR et LR, connecteurs UPC et APC produit des liens qui ne montent pas, ou qui montent avec des erreurs. Laisser des ports inutilisés actifs offre le réseau à quiconque trouve une prise.

À ne pas confondre

Support physique et protocole de liaison : Ethernet circule sur cuivre, fibre ou câble twinax ; le support transporte des signaux, le protocole définit des trames.

Connecteur et média : un LC peut terminer une fibre multimode ou monomode ; le connecteur ne dit rien du verre qu’il termine.

Port miroir et port d’administration : le premier recopie le trafic des autres, le second donne accès à la configuration de l’équipement. Les deux méritent une protection, pour des raisons différentes.

🐝 Ce qui arrive si on s’en passe

Sans maîtrise de la couche physique, deux pertes se cumulent. La première est diagnostique : une fibre sale ou un câble abîmé produit des erreurs intermittentes que l’on attribue au logiciel, et les journaux applicatifs se remplissent de symptômes pendant que la cause attend sagement dans une baie. La seconde touche la sécurité : un port inutilisé resté actif ou un port miroir oublié offre à quiconque entre dans le local une copie du trafic, sans identifiant à voler ni mot de passe à deviner, et un branchement de plus passe inaperçu si personne ne relève l’état des ports. Le contrôle d’accès au bâtiment devient alors le seul rempart du réseau.

🦫 Explication de la marmotte 🍫

Avant toute règle logicielle, les données voyagent sur un support physique. Le cuivre, en paire torsadée ou en câble coaxial, transporte un signal électrique ; la fibre optique transporte de la lumière ; la radio, le laser, l’infrarouge ou le satellite passent par l’air ou l’espace. Chaque support a ses limites : plus la distance augmente, plus le signal s’affaiblit, et le bruit ou les interférences peuvent le brouiller. L’environnement compte aussi : chaleur, humidité, câble plié ou connecteur sale. Les équipements se relient par des connecteurs, dont certains sont des modules optiques interchangeables qui doivent correspondre au type de fibre. Sur le chemin se succèdent plusieurs appareils : le répéteur renforce le signal, le concentrateur recopie tout vers tous, le commutateur relie les machines d’un réseau local, le routeur relie des réseaux différents et le pare-feu filtre le trafic. Tout cela vit dans des baies alimentées en électricité et refroidies. Pour diagnostiquer une panne, on commence par l’état du lien : vitesse négociée, erreurs, puissance lumineuse reçue. On teste ensuite les câbles avec des appareils de mesure, en vérifiant toute la chaîne et pas seulement un morceau. Côté sécurité, un accès physique au local ou à une prise suffit parfois pour écouter le trafic, en particulier par un port qui recopie les échanges pour la surveillance ou par un port inutilisé resté actif.

À lire aussi

• Ethernet, trames et commutation localeExpliquer Ethernet comme base des réseaux locaux modernes : trame, adressage MAC, apprentissage, diffusion, commutation et limites d’un réseau plat.
• Topologies, composants d’interconnexion et LAN sécuriséChoisir et documenter une topologie locale en comprenant modes de communication, méthodes d’accès au support et rôle des composants d’interconnexion.
• Données, signaux, latence et fiabilitéExpliquer comment une donnée devient un signal transmis, puis comment mesurer ce que le réseau fait subir aux échanges : délai, débit, perte, gigue et erreurs.
• Accès hertziens, mobiles, satellites et small cellsComprendre les réseaux d’accès hertziens et mobiles : générations cellulaires, satellites, small cells, backhaul, handover et architectures mobiles modernes.

Pages voisines

La citent

• Ethernet, trames et commutation locale
• MPLS, GMPLS, SD-WAN et overlays opérateurs
• TEMPEST et émanations compromettantes, zonage et contre-mesures

Médias, câbles, fibres, radio et équipements physiques

Elle cite

• ⇄Lien dans les deux sens :Accès terrestres, fibre, cuivre et réseaux câblés
• ⇄Lien dans les deux sens :Chaîne d'alimentation et refroidissement d'un datacenter
• ⇄Lien dans les deux sens :Géographie d'internet, câbles sous-marins et points d'atterrissement
• Filtrage, segmentation, NAC et Zero Trust

⇄ : les deux pages se citent l’une l’autre.