Installation avec du Categorie 5

Comment améliorer vos installations avec des câbles Catégorie 5

Le câble Catégorie 5, le CAT5, est un moyen populaire et simple d’interconnecter vos équipements à travers vos installations. Le câble CAT5 et ses variations, CAT5e, CAT6 et CAT7 sont des solutions économiques et très fonctionnelles qui, bien installées en utilisant les bonnes technologies, vous permettent d’améliorer grandement vos installations audiovisuelles. Les avancées technologiques récentes , ainsi que les différentes options disponibles sur le marché, peuvent rendre l’utilisation de câble CAT5, mystérieuses et sensibles pour certains, mais pour ceux qui les maitrisent, elle permet de simplifier et améliorer grandement vos installations.

Les paires torsadées sont assez simple a fabriquer et depuis quelques décennies, elles sont utilisées largement pour l’interconnexion de systèmes variés, et elles sont une des technologies de câblage les plus économiques aujourd’hui. Les paires torsadées ont été inventées avant le câble coaxial, pendant les années 1920, et ont été utilisées comme interconnexion de base pour les médias de faible bande passante comme le téléphone et le télégraphe. Cependant, avec l’invention de la télévision et son impressionnante consommation de bande passante, le câble coaxial est rapidement devenu incontournable pour les applications TV car les paires torsadées ont une immunité plus basse au bruit et une bande passante plus réduite. L’augmentation constante de l’utilisation des paires torsadées aujourd’hui pour la TV Haute définition, l’informatique et le multimédia est tout simplement une résultante d’une meilleure maitrise du silicium et de l’amélioration des capacités de traitement. Ces processeurs électroniques puissants compensent la faiblesse de la paire torsadée, faisant du câble CAT5 une option pour la maison et les installations commerciales.

Voici quelques fondamentaux utilisés dans les câbles CAT5 et ses variations.

1. Video

La distribution conventionnelle de signaux RGBHV ou Composantes, Audio, RS232 ou Infrarouge est devenue plus simple et économique grâce à ce média torsadé. Pour comprendre les bénéfices du câble CAT5, il nous faut comprendre quelques fonctionnement techniques.

Comment les paires torsadées fonctionnent ?

Ce simple synoptique décrit comment un Balun (convertisseur BALanced-UNbalanced), la paire torsadée, peut véhiculer le signal sans perturbation (bruit). Le signal à transporter est envoyé symétrisé (BALanced): un des conducteur transporte le signal, tandis que le second transporte ce même signal inversé. Mathématiquement, à l’extrémité, le récepteur soustrait chaque signal de l’autre, et comme ils sont inversés l’un par rapport à l’autre, la résultante est le signal de sortie avec une amplitude double.

S – (-S) = 2S

De même, le bruit environnemental est ajouté au câble, mais à une variation prêt: il n’est pas symétrisé. La même soustraction au niveau du récepteur permet de supprimer la perturbation:

B – B = 0

De part sa construction physique, une paire torsadée est équivalent à une série virtuelle de selfs et capacités qui constituent un filtre passe-bas.

Plus le câble est long, plus cette série virtuelle de selfs et de capacités augmente, augmentant ainsi la puissance de ce filtre passe bas. Ainsi, plus le câble est long, plus la bande passante sera réduite, et comme la bande passante est directement responsable de l’atténuation (distance contre résolution), les performances sont grandement réduites.

Comme le silicium devient de plus en plus accessible au fabricants, les avancées se font au niveau du design des équipements BALUN et des câbles CAT5. La puissance de calcul du silicium compense aujourd’hui la perte de bande passante, permettant la correction performante des faiblesses du CAT5. Cette correction rendue possible par le silicium est représentée par le tracé bleu sur le diagramme 3. Bien sur la résultante, en vert (System Performance) devient directement dépendante de certaines caractéristiques très importantes:
– Qualité du câble CAT5,
Qualité des terminaisons (sertissage des connecteurs),
Facteurs environnementaux comme la température, l’humidité, qui peuvent affecter la terminaison.

De nombreux BALUN disponibles sur le marché permettent le réglage manuel de l’égalisation (EQ) pour ajuster la correction faite par le silicium, qui améliore les performances du CAT5 comme l’indique le Diagramme 3. Comme ce réglage est majoritairement manuel avec l’installateur regardant des images variées, il se peut que le réglage deviennent un réel challenge avec ce genres de problèmes:
– Images utilisées pour le calibrage diffèrent d’installation en installations, et le résultat ne correspond pas aux caractéristiques nécessaires pour les réglages optimums
– Distance avec le moniteur n’est pas optimale pour le réglage,
– Niveau de fatigue ou vision sur le site empêchant une calibration parfaite.

Pour établir une procédure de test performante pour le réglage d’égalisation d’un Balun Vidéo, je recommande l’utilisation d’une mire de référence, comme la mire de référence de barres de couleurs SMPTE.
Cette mire peut être téléchargée facilement sur un PC ou est disponible dans les générateur de mires. La bande passante nécessaire pour les résolutions XGA (1024×768/60) sont à peu près équivalentes à celles pour la TVHD (1280x720p/60 ou 1920x1080i/30).

Les données

Physiquement composées de combinaisons de 0 et de 1, ou pulsations, elles sont transmises de et par les appareils interconnectés. Quand les données voyagent sur les paires torsadées du câble CAT5, elles sont dégradées par la faible bande passante et son inconstante linéarité. Il en est de même avec la vidéo ou tout autre signal.

1. Avec une égalisation propre et moins importante qu’en vidéo, les données peuvent être reconstruites pour assurer une liaison RS232 ou Infrarouge pour le contrôle.

Audio

Ce canal de données de qualité permet aussi de véhiculer un signal audio numérique. Ce qui nous conduit à un autre problème: trois des quatre paires torsadées d’un CAT5 sont utilisées pour la vidéo, laissant uniquement une paire torsadée pour l’envoi d’un signal stéréo ou un signal numérique.

Les signaux gauche et droit peuvent être numérisés (quantifiés) dans le balun transmetteur. Il en résultera le meilleur signal disponible à travers un CAT5 et pourra éventuellement supprimer les imperfections qu’il aurait pu recevoir dans le transport vers le récepteur. Une fois que le signal est numérisé, le fabricant de Balun peut aussi bien offrir le transport de signaux PCM ou AC3 compressé en multicanal dans la même paire.

Vidéo, Audio numérique et Contrôle bidirectionnel:

Tous ces signaux peuvent être transportés sur les 4 paires torsadées d’un simple câble CAT5 pour fournir des résultats performants dans vos installations audiovisuelles, ce qui représente une alternative économique, si vous ne faites pas l’impasse sur la qualité des baluns que vous utilisez.

Les différentes solutions

Il existe pléthore de technologies et d’offres à tous les prix sur le marché. Toutes ces implémentations de Balun peuvent réparties en trois catégories:

– Baluns passifs,
– Baluns actifs avec compensation manuelle,
– Baluns actifs avec auto égalisation.

Baluns Passifs

Les Baluns passifs sont en général les plus simples et les moins chers de tous, attribuant un type de signal par paire du câble CAT5. Comme il n’y au aucune compensation active du signal (pas d’égalisation), il est vraiment nécessaire d’être très conservateur concernant les distances.

Différents fabricants offrent des distances maximum. Cependant, en regardant les dégradation de bande passante des différentes résolutions par rapport à la distance (Diagramme 3), je ne recommanderai pas d’excéder 100 mètres pour du 1080i ou XGA. Les Baluns passifs offrent une souplesse d’utilisation pour les différents signaux si vous avez les bons produits:

– les émetteurs et récepteurs sont interchangeables,
– ils transmettent en bidirectionnel,
– peuvent transmette de l’audio, de la vidéo ou du data
Comme ils sont interchangeables, pas besoin de stocker différentes références dans votre camion !

Avantages et inconvénients des Baluns Passifs:

– Vidéo composantes (YprPb) et Audio SPDIF
– Vidéo composantes (YprPb) et Audio mono
– Vidéo composantes (YprPb) et Infrarouge
-Vidéo composantes (YprPb) et RS232 unidirectionnel
– deux signaux stéréo
– Vidéo Composite, RS232 bidirectionnel et Audio mono analogique,
– S-Video plus RS232 bidirectionnel (Rx/Tx)
– quatre vidéo composite
– câble UTP (Unshielded Twisted Pair, paires non blindées) ou STP (Shielded Twisted Pair, paires blindés par feuillard).

Cependant l’utilisation de câble STP fournit une connexion de masse entre les équipements à condition que les terminaisons soient bien réalisées. Il existe des Baluns Passifs offrant la sélection entre la masse du signal asymétrique entrant et la masse du feuillard, laissant le choix à l’utilisateur pour supprimer les problèmes de boucle de masse.

Baluns actifs avec égalisation manuelle

Les Baluns actifs avec égalisation manuelle sont généralement plus onéreux que les Baluns standards passifs, mais ils sont aussi capables de produire une qualité supérieure aussi bien en performances vidéo qu’audio sur un simple câble CAT5 de 305m (1000 Ft). La vidéo peut aussi bien être de l’YUV ou du RGBHV, et l’audio peut être analogique ou numérique. Avec ces styles de Baluns ou extenders, trois paires torsadées sont utilisées pour la vidéo, ne laissant qu’une seule paire pour les autres signaux.
La seule possibilité de transmettre alors un signal audio stéréo est de numériser ce signal. Les émetteurs et récepteurs sont alors obligatoirement différents et ne peuvent assurer qu’une seule fonction. Les émetteurs et récepteurs sont souvent alimentés (selon le fabricant) et nécessite un ajustement manuel.

Avantages et inconvénients des Baluns Actifs avec égalisation manuelle:

– utilisation quasi-obligatoire d’une mire XGA pour un réglage optimal sur toutes les liaisons,

– il est recommandé d’utiliser un câble « skew free » ou « low skew » pour supprimer le délai entre les composantes vidéo. Les 4 paires d’un câble CAT5 classique n’ont pas le même nombre de spires par mètre, il en résulte une longueur différente entre chaque paire, d’où un temps de propagation différent, ce qui se traduit à l’écran par un effet arc en ciel (décalage d’un ou plusieurs pixel entre le rouge, le vert et le bleu, ou violet et vert si on est en YUV). A l’extrême, on peut avoir une image sur-contrastée avec des barres verticales et des coins de couleur.

– Câbles UTP ou STP peuvent être utilisés (vérifier avec la notice du fabricant car certains extenders sont allergiques au STP). Certaines liaisons en STP aideront sur des grandes longueurs pour s’affranchir des parasites. De plus, le STP peut aider pour les boucles de masse (il se peut qu’éloignés de 300m ou plus, la source et l’afficheur ne soient pas sur la même phase électrique ou la même installation électrique),

– Pour les liaisons très longues, des dégradations de la connectivité peuvent altérer le signal après une certaine période, ceci à cause des caractéristiques mécaniques du sertissage des connecteurs modulaires, et des conditions environnementales. Il est recommandé de porter un soin particulier à ces terminaisons et leur protection.

– Dans la majorité des cas, ces extenders ne permettent pas le contrôle des appareils en infrarouge ou en RS232.

Baluns actifs avec auto-égalisation de câble

Les baluns actifs avec égalisation de câble réglable sont en général plus couteux que les baluns passif ou ceux avec égalisation manuelle. Ils améliorent les performances audio et vidéo sur des distances de câble cat5 supérieures à 300 mètres. Les baluns actifs ont les même capacités que les baluns manuels, où les deux transmetteur et récepteur sont alimentés, et où l’audio peut être mono en analogique ou stéréo en digital. Avec les baluns actifs les canaux data sont beaucoup plus avancés: on peut ainsi transmettre de l’audio PCM ou AC3 à travers le lien cat5.

Avantages et inconvénients des Baluns Actifs avec égalisation automatique:

-Pas de calibration nécessaire. Normalement l’ajustement est automatique.

– Comme les baluns manuels, l’utilisation de câble cat5 sloww skew est recommandée pour supprimer le délai entre les composantes vidéo à la réception du signal ou l’effet arc en ciel des bords surcontrastés de l’image.

– Le cat5 UTP ou STP peut être utilisé. Souvent le câble STP apportera une meilleure réjection du bruit sur les grandes distances. De même, l’utilisation de STP peut supprimer les problèmes de boucles de masse.
La fonction d’ajustement automatique doit compenser la qualité et la détérioration dans le temps de la terminaison, et va compenser automatiquement le signal pour des performances optimales. Ceci étant dit, cela ne dispense pas l’installateur de faire des terminaisons de qualité, mais cela aide.

-La qualité du câblage améliorera le transport de données, dans le cas par exemple où l’on utilise des baluns actifs avec transmission de données infrarouge ou RS232 en plus de l’audio numérique (SPDIF).

Lorsque l’on utilise du câble Cat5 avec des baluns, il est nécessaire de bien lire toutes instructions et pré-requis du fabricant. Les baluns utilisant les dernières technologies disponibles offrent des possibilités très riches en terme de connectivité et de flexibilité pour vos prochaines installations.

Il faudra tout de même s’assurer des conditions environnementales dans lesquelles vous souhaitez utiliser ces liaisons. Le mieux étant de se préparer à tout et d’avoir accès à tous les composants qui pourraient vous aider sur le terrain: testeurs, certificateurs, alternatives, etc.

Si vous avez la possibilité de tirer plusieurs câbles Cat5, vous pourrez ainsi utiliser plusieurs baluns passifs, réduisant ainsi les couts. Si par contre, vous ne devez transporter que de la vidéo et de l’audio sur un Cat5, sans contrôle, un balun actif sera la meilleure solution pour votre installation, que ce soit une rénovation ou une nouvelle construction, ou une installation qui pourrait présenter un challenge au niveau environnement (parasites). Ces baluns actifs vous permettent de transporter de l’audio et la vidéo, et si vous devez ajouter le contrôle sur une unique liaison Cat5, cette troisième solution est la bonne ! A vous de voir…

26 août 2010