Câble à fibre optique vs fil de cuivre : comparaison de la bande passante, du coût et de la distance

Un concepteur de réseau comparant une nomenclature demande rarement quel câble est le meilleur. La vraie question est plus étroite : pour ce lien, à cette distance, avec ces appareils à l'extrémité, quel support coûte le moins cher à posséder sur dix ans. La réponse change en fonction de l’endroit où se situe la course.

Prenons deux exemples réels. Une liaison de 10 Gbit/s entre des racks espacés de 60 m : le cuivre Cat6A fait le travail avec un câble passif et sans aucune optique. Même besoin de 10 Gbit/s entre deux bâtiments distants de 3 km : le cuivre ne peut pas l'atteindre à un prix raisonnable sans l'ajout de répéteurs actifs, alors qu'une paire de fibres monomodes le transporte sans rien entre les deux. Aucun des deux résultats n’est surprenant une fois que la physique est sur la table.

Bande passante et portée : là où l'écart n'est plus théorique

La fibre monomode transporte 10 Gbit/s sur environ 40km sans régénération. Le cuivre Cat6A transporte le même 10 Gbit/s sur environ 100 m. Entre ces deux chiffres, la plupart des vraies décisions sont déjà prises.

Les limites viennent de différentes physiques. L'atténuation du cuivre et la diaphonie augmentent fortement avec la fréquence, de sorte que chaque doublement du débit raccourcit la longueur utilisable ; Le 10GBASE-T sur Cat6A à 100 m se situe déjà à la limite de la norme. Le verre monomode à 1310 nm et 1550 nm perd environ 0,35 dB par kilomètre, c'est pourquoi une usine de fibre installée pour 10G aujourd'hui prendra plus tard 100G ou 400G par longueur d'onde, seuls les émetteurs-récepteurs étant échangés.

La capacité par câble est aussi importante que la capacité par paire lorsque l'espace entre les plateaux et les conduits est restreint. Un seul câble extérieur à 12 fibres pèse à peu près le même poids qu'un câble Cat6A et remplace une douzaine de câbles en cuivre. Au-delà de quelques centaines de mètres, l'option cuivre cesse d'être un câble moins cher et devient une chaîne d'équipements alimentés.

Pour une version des mêmes compromis axée sur les achats, ceci guide de décision fibre/cuivre passe en revue les coûts, la distance et le calendrier de mise à niveau du côté de l'acheteur.

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Coût par liaison connectée, pas coût par mètre

Le cuivre est moins cher pour les liaisons courtes. La fibre est moins chère par gigabit une fois qu'un trajet dépasse environ 100 m. En citer un par mètre cache le nombre qui compte réellement.

Au mètre, le prix du câble Cat6A et du câble monomode à tube libre est plus proche de ce que la plupart des acheteurs attendent. La différence se situe aux extrémités. Le cuivre se termine par une prise et un cordon de brassage. La fibre nécessite un épissage par fusion, des fermetures d'épissure, des tresses et un émetteur-récepteur à chaque extrémité, et un module monomode peut coûter plus cher que les 100 m de câble auquel il se branche.

Le travail fait à nouveau pencher la balance. Tirer 24 câbles Cat6A à travers une colonne montante prend plus de temps et remplit plus de plateau qu'un câble à 24 fibres, et chaque câble en cuivre nécessite son propre test de terminaison et de certification. Sur des bâtis denses, les économies d'installation compensent fréquemment la facture d'optique. Sur une liaison à deux câbles, ce n'est presque jamais le cas.

Puissance, interférences et conditions du site

La fibre est diélectrique : elle ne transporte aucun courant, ne rayonne rien et ne capte rien. Le cuivre peut fournir jusqu'à 90 W à un appareil sur la même paire qu'il utilise pour les données.

Les deux faits sont utiles. Dans une sous-station, un tunnel ou un toit où l'élévation du potentiel terrestre et la foudre sont de réelles préoccupations, un câble entièrement diélectrique élimine complètement la question de la mise à la terre, c'est pourquoi les conceptions aériennes autoportantes sont courantes le long des routes électriques. Sur le plafond d'un entrepôt, l'argument inverse l'emporte : un point d'accès ou une caméra de 90 W n'a pas besoin d'une alimentation secteur locale et le cuivre est le moyen le plus simple d'y accéder.

La longévité les sépare aussi. Le cuivre s'oxyde au niveau des connecteurs dans les sites humides ou côtiers, et une paire corrodée augmente la résistance, chauffe sous charge et finit par échouer à un test de certification. Le verre ne se corrode pas, même si les extrémités des fibres nécessitent toujours un nettoyage avant chaque accouplement.

Les 100 derniers mètres : là où les deux médias se rencontrent

La plupart des bâtiments finissent par être hybrides : fibre sur la dorsale et la colonne montante, puis cuivre ou fibre sur la dernière ligne jusqu'au bureau, à la caméra ou au point d'accès. La conception par segment est une pratique normale et non un compromis.

• Appareils nécessitant PoE et situés à moins de 100 m : cuivre.
• Au-delà de 100 m ou entre bâtiments : fibre.
• Zones de bureau denses où l'espace des plateaux est épuisé : fibre vers la zone, cuivre à l'intérieur.
• Les ports devraient passer au 25G ou au 40G au cours de leur durée de vie : la fibre.

C’est également dans le segment de dépôt que l’argument du coût change de forme. Le câble de dérivation à fibre terminé en usine supprime l'épissage sur le terrain, et une dérivation à fibre unique est souvent plus rapide à installer que de tirer un nouveau câble Cat6A à travers un mur fini.

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Une séquence de sélection en cinq étapes

Exécutez la décision dans cet ordre : distance, pouvoir, croissance, environnement, puis budget. Les deux premières étapes éliminent la plupart des mauvaises réponses avant de discuter du prix.

1. Mesurez l'itinéraire réel, y compris le relâchement et les montées verticales. Tout ce qui dépasse 90 m sur le cuivre est déjà une question de fibre.
2. Énumérez ce qui se trouve à l’extrémité et la quantité d’énergie qu’il consomme. Les appareils PoE de moins de 100 m restent généralement sur cuivre.
3. Vérifiez le chemin de mise à niveau. Si le lien doit prendre en charge 25G ou plus au cours de sa durée de vie, spécifiez maintenant le mode unique ; le recâblage ultérieur coûte beaucoup plus cher que l'optique.
4. Étudier l'environnement : sources d'interférences, inondations, risque rongeurs, potentiel terrestre, variation de température. Ceux-ci choisissent la construction du câble, pas seulement le support.
5. Ensuite seulement, comparez le coût total installé, y compris les terminaisons, l'équipement de test, les panneaux de brassage et l'alimentation à l'extrémité distante.

Installation et tests : deux disciplines différentes

La fibre tolère la distance mais pas la contamination. Le cuivre tolère la contamination mais pas la distance. Les équipes formées sur un support endommagent souvent l’autre dès le premier jour.

• Rayon de courbure : le câble à fibre optique est généralement évalué à 20x le diamètre extérieur lors de l'installation et à 10x une fois fixé. Le dépasser crée une perte de micro-courbure qui passe à 10G et échoue à 100G.
• Perte d'épissure : 0,1 dB typique et 0,3 dB fréquemment spécifié comme maximum sur le terrain. Une coupure imprudente coûte plus cher au budget de perte qu'un trajet de câble plus long.
• Tests : la fibre a besoin d'un OLTS pour la perte et la longueur, ainsi que d'un OTDR pour localiser les événements ; le cuivre a besoin d'un certificateur pour la liaison permanente et la diaphonie extraterrestre à 10G.
• Contamination : une particule de poussière sur une face d'extrémité peut ajouter environ 1 dB ou brûler le connecteur sous une puissance optique élevée.

Questions posées par les acheteurs avant de s’engager