Câbles Ethernet

Le câble Ethernet (twisted-pair cable, « câble à paires torsadées ») est le fil gris derrière chaque box et chaque caméra. Dehors, un tuyau banal à fiche à loquet ; dedans, quatre paires de cuivre torsadées, une impédance calée à 100 Ω, un brochage normalisé, une longueur maximale fixée. Cette page démonte ce câble : torsade et bruit, brochage RJ45, catégories, PoE sur 48 volts.

1. C'est quoi ?

Un câble Ethernet est un câble de données avec quatre paires torsadées de fils de cuivre, terminé de chaque côté par une fiche modulaire à huit positions et huit contacts qui s'emboîte dans son socle (prise murale, port de switch). En anglais, la paire se dit twisted pair ; le câble est straight-through (droit) ou crossover (croisé), et sa classe se dit category : Cat 5e, Cat 6, Cat 6a.

Son rôle : transporter des bits — de la box au décodeur TV, du routeur à la caméra IP, d'un Arduino à shield Ethernet vers le monde. Le « sans fil » finit toujours en fil : même le Wi-Fi repose sur de l'Ethernet jusqu'aux bornes. On le croise partout : box, switchs, caméras IP alimentées ET pilotées par le seul câble, TV et consoles, téléphones IP, DMX de scène via Art-Net.

2. Comment ça marche ?

Tout tient dans la transmission différentielle : la paire transporte U+ sur un fil et U− sur l'autre, le récepteur soustrait les deux tensions et lit le signal utile, doublé. Le bruit extérieur frappe les deux fils à peu près pareil : il est effacé par la soustraction. C'est la même logique que sur l'USB — voir la page usb.

La torsade rend l'annulation fiable : deux fils parallèles garderaient un déséquilibre permanent, l'un restant plus proche de la source de bruit ; tordus, les couplages parasites s'équilibrent et se compensent en route. Chaque paire a en plus son propre pas, qui limite la diaphonie. Et l'impédance vaut 100 Ω pour toutes les catégories : un cordon bâclé la fait varier : chaque écho se paie en erreurs de trame.

La norme TIA (ANSI/TIA-568) répartit les huit broches en quatre paires numérotées avec leur code couleur ; le fil rayé se lit « blanc rayé de la couleur ». Deux brochages coexistent :

Broche	T568A	T568B	Rôle en 100BASE-TX
1	blanc/vert	blanc/orange	TX+ (émission)
2	vert	orange	TX− (émission)
3	blanc/orange	blanc/vert	RX+ (réception)
4	bleu	bleu	réserve (téléphonie, PoE)
5	blanc/bleu	blanc/bleu	réserve (téléphonie, PoE)
6	orange	vert	RX− (réception)
7	blanc/marron	blanc/marron	réserve
8	marron	marron	réserve

Les deux ne diffèrent que par l'échange des paires orange et verte. Le câble droit, le cas général, emploie le même brochage aux deux bouts : T568B est le standard du commerce, T568A subsiste dans l'électronique. Le câble croisé mélange les deux pour relier deux machines de même type sans switch ; l'auto-négociation « Auto MDI/MDI-X » gère seule ce cas aujourd'hui.

Les rôles viennent de l'histoire des débits. 10BASE-T puis 100BASE-TX ne travaillent qu'avec deux paires : broches 1-2 en émission, 3-6 en réception, bleue et marron en réserve. Le Gigabit, 1000BASE-T, mobilise les quatre paires en duplex intégral : chacune émet et reçoit en même temps, à 125 Mbauds et deux bits par symbole (PAM-5). D'où le débit brut du lien :

4 paires × 250 Mbit/s = 1 Gbit/s

Le Gigabit exige bien les quatre paires, même en Cat 5e : un cordon qui en rate une tient 100 Mbit/s, mais il est mort pour le Gigabit.

SchémaFiche RJ45 vue en face — brochage T568B (câble droit)

Enfin la longueur : la norme fixe la liaison permanente à 90 m de câble encastré plus deux cordons de 5 m, soit 100 m au total. Au-delà, atténuation et diaphonie mangent le signal : le lien se négocie plus bas, ou tombe.

3. Dans le vrai monde

La hiérarchie des catégories, du labo au serveur :

Catégorie	Fréquence de test	Débit garanti sur 100 m	Usages
Cat 5e	100 MHz	1 Gbit/s (les 4 paires)	maison, labo, prototypage
Cat 6	250 MHz	1 Gbit/s sur 100 m ; 10 Gbit/s jusqu'à 55 m	bureaux, NAS, vidéo lourde
Cat 6a	500 MHz	10 Gbit/s sur 100 m	serveurs, datacenter, 10G

Prix : du Cat 5e en bobine, 0,30 à 0,60 euro par mètre ; du Cat 6, 0,50 à 1 euro ; du Cat 6a, 1 à 2 euros ; cordon de 1 m, 2 à 3 euros ; fiche 8P8C, 0,20 à 0,50 euro.

La construction se choisit selon le milieu. UTP (Unshielded Twisted Pair) est le standard non blindé de la maison ; FTP (F/UTP) ajoute une feuille d'aluminium globale ; STP / S/FTP un écran par paire. Le blindage se justifie en usine (variateurs, moteurs), le long du secteur ou en extérieur (drain de terre) — avec fiches blindées, outillage adapté et terre propre : un écran flottant fait antenne, et finit pire que l'UTP.

Le PoE (Power over Ethernet) superpose 48 volts continus aux données, dans le même cuivre : 802.3af fournit 15,4 W à la prise, le PoE+ 802.3at monte à 30 W (caméras motorisées, bornes Wi-Fi). Une caméra tirant 48 V et 0,35 A passe partout : un seul câble pose l'image et le courant.

4. Exemple pratique

Sertir son propre cordon

La manipulation prend dix minutes :

1. Matériel : câble Cat 5e ou 6, fiches 8P8C adaptées, pince à sertir, testeur.
2. Dénerver la gaine sur 2 cm, sans entamer l'isolant des fils.
3. Écarter les paires, les dérouler au strict minimum, les ranger dans l'ordre du brochage choisi (T568B), puis couper à ras, fils de longueur égale.
4. Pousser les fils à fond dans la fiche (broche 1 côté extérieur, couleurs visibles dans les fenêtres) puis sertir : les lames percent l'isolant et mordent le cuivre.
5. Tester : les huit LED du testeur s'allument dans l'ordre, de 1 à 8.

La paire doit rester torsadée jusqu'au plus près du contact : un détorsadage de plus de 13 mm dégrade la diaphonie et peut tuer un lien Gigabit. En cas d'échec, on coupe et on reprend — une fiche coûte moins cher qu'une heure de débogage.

Le brochage, manipulé

Le visuel ci-dessous reconstitue la face conductrice d'une fiche RJ45. Basculez T568A/T568B, 100 Mbps/1 Gbit/s et PoE ; cliquez sur un conducteur pour le détail de son rôle.

Exercice résolu — le débit symbolique du Gigabit

Combien de bits par seconde transporte un lien 1000BASE-T en parfait état ?

1. Cadence par paire : 125 Mbauds, soit 125 mégasymboles par seconde, imposés par la norme.
2. Bits par symbole : le codage PAM-5 en porte deux : 125 × 2 = 250 Mbit/s par paire.
3. Les paires en même temps : 4 × 250 Mbit/s = 1 000 Mbit/s, soit 1 Gbit/s, en duplex intégral.

Nuance : débit de liaison ; le débit utile mesuré tombe à environ 940 Mbit/s, l'encapsulation prenant sa part.

Exercice résolu — la chute de tension d'un câble CCA en PoE+

Une caméra PoE+ (30 W) est alimentée au bout du câble ; le cordon est un câble plat fin en CCA de 3 m, à 0,25 Ω/m par conducteur. La caméra tient-elle ? Et le même fil sur 100 m ?

1. Courant tiré : I = P / U = 30 W / 48 V ≈ 0,6 A.
2. Boucle sur 3 m : le courant va et revient : deux conducteurs de 3 m à 0,25 Ω/m, donc R = 2 × 3 × 0,25 = 1,5 Ω.
3. Chute de tension : ΔU = R × I = 1,5 × 0,6 = 0,9 V — 2 % de 48 V : la caméra tient.
4. Le même CCA sur 100 m : R = 2 × 100 × 0,25 = 50 Ω par chemin ; en PoE mode B, paires bleue et marron en parallèle : 25 Ω effectifs.
5. Chute : ΔU = 25 × 0,6 = 15 V : la caméra, qui exige 37 V minimum, tombe à 33 V — redémarrages, image noire la nuit.

ΔU = R × I

En PoE, cuivre plein (CU) obligatoire : le CCA fait passer les données, pas l'énergie.

Bonus de concepteur — cordon croisé et cordons trop courts

Garder un cordon croisé dans la boîte à outils : il dépanne deux équipements anciens sans switch. Se méfier des cordons très courts pour tester un lien rapide : à 10 Gbit/s, l'écho du lien court trouble la compensation du récepteur. Enfin, le stub (bout de paire détorsadé) doit rester sous la dizaine de millimètres.

5. Vérifier sa compréhension

Réfléchissez avant de dérouler les réponses.

1. Pourquoi tordre les fils de chaque paire, au lieu de les laisser parallèles ?
2. En 100BASE-TX, que font les paires bleue et marron ? Et que deviennent-elles en 1000BASE-T ?
3. Deux PC anciens à relier sans switch : quel cordon faut-il, et pourquoi ce besoin a-t-il disparu ?
4. Une caméra PoE à 80 m redémarre seule la nuit ; son cordon final est plat et fin. Que se passe-t-il, et comment le vérifier ?
5. Dans un câble FTP, où doit aboutir le blindage ? Que se passe-t-il si on l'oublie ?

6. Pour aller plus loin

• ANSI/TIA-568.2-D — catégories, 100 m, brochages T568A/B, paramètres de test, sur tiaonline.org.
• IEEE Std 802.3 — clause 40 (1000BASE-T) et clause 33 (PoE), sur ieee802.org/3.
• ISO/IEC 11801 — l'équivalent international (classes, blindage, distances), chez l'IEC.
• Belden — construction des câbles LAN et résistance cuivre vs CCA, sur belden.com.
• Panduit — fiches de sertissage des 8P8C certifiés (détorsadage maximal), sur panduit.com.