Guide ultime des connecteurs RJ45
L’utilisation de connecteurs électroniques modulaires a été l’un des facteurs qui on favorisé l’essordes services de communication et de transmission de données dans le monde. L’un des types les plus répandus de cette famille d’appareils modulaires est le connecteur RJ45.
Comme nous l’avons vu dans un autre article de blog, le système de connecteurs modulaires a été développé par AT&T dans les années 1960 et 1970 pour remplacer les connecteurs téléphoniques encombrants dont l’installation demandaient beaucoup de main-d’œuvre. Ce nouveau système de connecteurs offrait une installation simple, rapide et pratique, pouvant être adaptée sur site par un technicien ou installée directement par l’utilisateur à domicile. Au fil des années, cette gamme s’est enrichie d’éléments essentiels de la communication de données, comme le RJ45, développé pour les réseaux informatiques. En effet, les connecteurs RJ45 sont couramment appelés connecteurs Ethernet.
Qu’est-ce qu’un connecteur RJ45 ?
Un connecteur RJ45 est un dispositif d’interconnexion modulaire couramment utilisé avec un câble pour assurer la transmission de données entre différents appareils et systèmes électroniques.
Les différents connecteurs issus de ce système ont été classés par la FCC en 1976 dans le système Registered Jack (RJ), à l’origine de l’appellation RJ. Cette classification visait à garantir la compatibilité entre les équipements des compagnies de télécommunications et ceux des utilisateurs. Le système RJ définit les caractéristiques du connecteur, les schémas de câblage et les spécifications des signaux.
Les connecteurs RJ45, comme tous les connecteurs modulaires, comportent des contacts métalliques séparés par des canaux en plastique isolant. Ces canaux s’insèrent dans une prise correspondante et le connecteur est maintenu en place par une languette, assurant une fixation sûre tout en permettant son retrait. En interne, les connecteurs RJ45 comportent 8 broches et 8 positions de contact servant à transmettre des signaux ou de l’alimentation électrique, ce qui leur permet d’accueillir 4 paires torsadées.
Cette configuration à 8 broches est similaire à celle des connecteurs 8P8C, mais les véritables connecteurs RJ45 comportent aussi une languette qui n’autorise l’insertion du connecteur que dans un seul sens avec une prise compatible, afin d’éviter tout mauvais raccordement. Un RJ45 est donc un type particulier de connecteur 8P8C. Toutefois, dans l’usage courant, la plupart des connecteurs 8P8C sont appelés RJ45, bien que cette appellation ne soit pas tout à fait exacte. Il est possible d’insérer un connecteur 8P8C dans une prise RJ45, mais pas l’inverse.
Caractéristiques et capacités des connecteurs RJ45
Les connecteurs RJ45 reprennent les principales caractéristiques des connecteurs modulaires : faible coût, assemblage sans soudure du connecteur et du câblage, fabrication rapide de câbles sur mesure, insertion et retrait aisés, assemblage sur site avec un outillage simple, ainsi que la possibilité de réaliser des câbles personnalisés directement sur le terrain. Les prises (ou embases) peuvent aussi être orientées verticalement ou horizontalement, ce qui permet leur intégration dans de nombreuses applications.
En plus de ces caractéristiques, les connecteurs RJ45 disposent de la languette d’orientation mentionnée précédemment afin d’éviter tout mauvais câblage. Leur configuration à 8 broches leur permet aussi d’être utilisés dans des applications plus exigeantes nécessitant une capacité de transmission de données élevée.
Parmi les fonctionnalités supplémentaires figurent :
- Blindage : pour réduire les effets des interférences électromagnétiques (EMI/RFI)
- Détrompage : pour garantir une insertion correcte
- Différentes options de montage : pour un montage sur panneau, carte, en surface ou traversant
- Afficheurs et indicateurs : pour signaler l’état de la connexion
- Magnétiques intégrés : pour améliorer le blindage et assurer une protection contre les surintensités
- Hi-Rel – pour renforcer la protection du matériel et de la connexion
Normes applicables aux connecteurs RJ45
Plusieurs normes techniques s’appliquent aux connecteurs RJ45 selon leur domaine d’utilisation. La norme ANSI/TIA 1096-A définit les dimensions de base, les caractéristiques mécaniques et les exigences relatives aux contacts des connecteurs RJ45. Les normes de câblage T-568A et T-568B définissent le câblage et l’attribution des broches des connecteurs RJ45. Les normes IEEE 802.3at, IEEE 802.3af et IEEE 802.3bt couvrent les spécifications Ethernet ainsi que les exigences relatives aux dispositifs Power over Ethernet (PoE), dans lesquels le connecteur fournit aussi l’alimentation électrique au dispositif terminal. La norme IEEE 1394 définit la structure du bus d’interface de données utilisée avec les dispositifs RJ45. D’autres normes portent sur les câbles ou le câblage utilisés avec les dispositifs RJ45, selon l’application. Nous examinerons plusieurs de ces normes plus en détail ci-dessous.
Utilisations actuelles des connecteurs RJ45
Les connecteurs RJ45 servent principalement à relier un appareil compatible avec Internet (tel qu’un PC) à un autre équipement réseau, comme un serveur, un routeur, un modem, un téléviseur intelligent, une console de jeux ou tout autre appareil utilisant le protocole Ethernet. Les réseaux Ethernet sont largement répandus dans les environnements professionnels comme domestiques. Les connexions filaires utilisant des connecteurs RJ45 offrent des vitesses de transmission plus élevées tout en assurant la stabilité et la sécurité des transferts de données, ce qui les rend particulièrement adaptées aux applications industrielles et aux environnements de production.
Les équipements réseau utilisés dans les applications résidentielles, commerciales et industrielles utilisent des connecteurs RJ45.
La technologie RJ45 renforcée (Ruggedized RJ45) est aussi de plus en plus utilisée dans les applications de communication de données où les composants du système sont exposés à l’humidité, à la poussière, aux vibrations, aux produits chimiques ou aux contraintes mécaniques. Divers accessoires des connecteurs, tels que des manchons de protection ou des systèmes de décharge de traction, permettent de garantir les performances nécessaires pour résister à ces environnements.
RJ45 et Ethernet
Ethernet est une technologie qui permet de relier des ordinateurs et d’autres appareils au sein d’un même espace physique. Elle assure la transmission des données sur un réseau local (LAN) ou étendu (WAN) en reliant les équipements par câble afin qu’ils puissent communiquer entre eux.
La norme Ethernet (IEEE 802.3) a été élaborée par l’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) dans les années 1980 et constitue aujourd’hui la technologie LAN la plus répandue au monde. Elle définit les règles de configuration d’un réseau Ethernet (connexions), le nombre de conducteurs requis pour une liaison, les performances attendues ainsi que le format de transmission des données.
L’adoption massive de la technologie Ethernet s’explique par le bon équilibre entre facilité d’installation, vitesse, coût et compatibilité avec les protocoles réseau. Les connecteurs RJ45 constituent la solution standard pour la mise en œuvre des réseaux Ethernet.
Qu’est-ce qu’EtherCAT ?
EtherCAT est l’acronyme de Ethernet for Control Automation Technology. Introduit en 2003, il est défini par la norme CEI (IEC) 61158. Il s’agit d’un protocole réseau très flexible utilisé dans l’industrie pour l’automatisation des usines en temps réel, les systèmes de test et de mesure, ainsi que de nombreuses autres applications. Il fonctionne à haute vitesse et offre un excellent rendement.
Là encore, les connecteurs RJ45 sont utilisés pour déployer un réseau EtherCAT. Aucun matériel spécifique supplémentaire n’est nécessaire. Les équipements d’un réseau EtherCAT disposent de deux ports RJ45 : l’un est relié au nœud précédent du réseau et l’autre au nœud suivant. Cette architecture permet une utilisation très efficace de la bande passante.
Câbles Cat5 et Cat6
Les câbles utilisés dans les réseaux Ethernet et EtherCAT existent en différentes versions. Les câbles Cat5 et Cat6 servent tous deux pour connecter des ordinateurs au sein d’un réseau, mais leurs performances diffèrent considérablement.
Le Cat5 est constitué de 4 paires torsadées et, bien qu’il ait été largement utilisé, il est progressivement remplacé par le Cat5e. Le Cat5e comporte lui aussi 4 paires torsadées, mais grâce à des améliorations de conception, il est jusqu’à dix fois plus rapide que le Cat5 et offre une meilleure résistance à la diaphonie (crosstalk) et aux interférences.
Le Cat6 est également composé de 4 paires torsadées, mais il est plus rapide que le Cat5e, offre une bande passante supérieure et de meilleures performances, réduit davantage la diaphonie et les interférences grâce à son blindage, tout en restant rétrocompatible avec les câbles Cat5 et Cat5e. Le câble Cat6 est généralement utilisé dans les installations réseau Gigabit. Le câble Cat6a, plus récent, ajoute une gaine plastique plus épaisse afin de réduire encore la diaphonie et peut être utilisé sur des longueurs plus importantes (jusqu’à 328 pieds). Le câble Cat7 augmente encore la bande passante.
Il est important de rappeler que chacun de ces types de câbles fonctionne avec 4 paires torsadées, soit 8 conducteurs, d’où la nécessité d’utiliser des connecteurs RJ45 à 8 broches pour raccorder tous les fils. Les câbles Cat5, Cat5e, Cat6, Cat6a, Cat7 et Cat7a utilisent tous les mêmes connecteurs RJ45.
Power over Ethernet (PoE) et RJ45
Les connecteurs modulaires tels que le RJ45 permettent non seulement de transmettre des signaux, mais aussi d’alimenter les appareils connectés. Le Power over Ethernet (PoE) est une technologie qui permet d’acheminer une alimentation en courant continu (CC) via les paires torsadées inutilisées des câbles Ethernet, supprimant ainsi le besoin d’un câblage électrique distinct. Le PoE est régi par la norme IEEE 802.3af ainsi que par les versions ultérieures, qui ont progressivement augmenté la puissance fournie. Les différentes versions sont les suivantes :
L’utilisation du PoE s’est fortement développée grâce aux économies qu’il permet de réaliser en supprimant le besoin de câbles électriques dédiés, de prises secteur et des coûts d’installation associés. Il offre également une grande flexibilité, les équipements n’ayant plus besoin d’être installés à proximité d’une prise électrique. Enfin, il est conçu pour être sûr, fiable et évolutif.
Les injecteurs Power over Ethernet (PoE) alimentent les appareils connectés via Ethernet.
Spécificités techniques des connecteurs RJ45 / Considérations relatives à la conception des cartes électroniques
Si vous concevez un appareil destiné à être connecté à un réseau Ethernet utilisant des connecteurs RJ45, plusieurs aspects techniques doivent être pris en compte selon votre niveau d’implication dans la conception.
Au niveau de la carte électronique, l’objectif principal est de réduire les interférences électromagnétiques (EMI), de préserver l’intégrité des signaux et de maintenir l’isolation électrique. Sans entrer dans les détails de la conception des circuits, une attention particulière doit être portée à la longueur et au routage des pistes. Les composants magnétiques doivent également être isolés et placés aussi près que possible des connexions RJ45. Idéalement, l’utilisation de connecteurs RJ45 intégrant les composants magnétiques constitue la meilleure solution pour réduire les EMI, comme nous le verrons plus en détail ci-dessous. Le positionnement des connecteurs sur la carte doit également être étudié avec soin.
Les connecteurs RJ45 sont disponibles pour la plupart des méthodes de montage standard des composants, notamment le montage sur panneau, sur carte, traversant (through-hole) et en surface (surface mount).
Brochage des connecteurs RJ45
Le brochage (pinout) correspond à l’affectation de chaque broche du connecteur. Les fils repérés par couleur doivent être insérés aux positions appropriées du connecteur RJ45 afin de garantir le bon fonctionnement d’un réseau Ethernet. Pour faciliter l’alignement des conducteurs, il existe des connecteurs RJ45 pass-through, qui permettent de faire dépasser les fils du connecteur avant de les couper lors du sertissage.
Il existe deux normes de brochage RJ45 : T568A et T568B. Elles définissent la disposition des huit conducteurs dans le connecteur et chacune possède son propre code couleur, qui doit être respecté. La norme T568A assure la compatibilité avec les anciens systèmes de câblage. La norme T568B offre une meilleure isolation des signaux et une meilleure protection contre le bruit électrique. Les deux normes fonctionnent parfaitement dans un réseau Ethernet.
Répartition des broches selon les normes T568A et T568B
Câblage T568B dans un connecteur RJ45
Le choix de la norme dépend des exigences de votre conception ainsi que du type de câble utilisé : câble droit (straight-through) ou câble croisé (crossover). Un câble droit (également appelé câble de brassage ou patch cable) utilise la même norme de câblage à chaque extrémité. Les câbles croisés servent à relier des appareils de même type en utilisant un câblage T568A à une extrémité et T568B à l’autre.
Les câbles rollover (ou rolled cables) sont des câbles plats utilisés pour connecter des équipements au port console d’un commutateur réseau. Ils servent uniquement à établir une interface de gestion et ne transmettent pas de données.
D’autres termes peuvent également être rencontrés. Le loopback désigne une connexion permettant à un ordinateur de communiquer avec lui-même. Cette configuration est utilisée pour les diagnostics, le dépannage et certaines connexions aux serveurs. Enfin, une ligne T1 est une liaison dédiée reliant directement un fournisseur de services de télécommunications à l’utilisateur final. Elle offre des vitesses plus élevées et permet de transporter à la fois la voix et les données. Bien que les lignes T1 soient encore présentes dans certaines installations, elles sont aujourd’hui beaucoup moins utilisées qu’il y a 15 à 20 ans.
Types de connecteurs RJ45
Différents types de connecteurs RJ45 sont disponibles en fonction de l’application :
- Standard : 8 positions, 8 contacts, non blindé.
- Blindé : connecteur doté d’un blindage interne conçu pour être utilisé avec des câbles blindés. Également appelé RJ48.
- Renforcé (Ruggedized) : intègre différents éléments de protection externes destinés à protéger le connecteur dans les environnements difficiles. Également appelé Hi-Rel, abréviation de haute fiabilité.
- RJ45 à 10 broches : connecteur à 10 broches utilisé lorsque toutes les lignes série sont nécessaires, notamment pour une ligne T1.
- Miniaturisé : version à encombrement réduit du connecteur RJ45 standard.
Embases RJ45 avec composants magnétiques intégrés
Les composants magnétiques sont des éléments bobinés (tels que des transformateurs) qui assurent le blindage contre les interférences électromagnétiques (EMI), protègent contre les défauts et les surtensions, et fournissent une isolation électrique ainsi qu’un équilibrage des signaux. Ils peuvent être intégrés dans une conception Ethernet de deux façons.
La première consiste à ajouter un module magnétique sur la carte électronique entre la puce PHY (chargée de la gestion de l’Ethernet) et l’embase du connecteur. La seconde consiste à utiliser un connecteur RJ45 intégrant directement les composants magnétiques dans son boîtier.
Les modules séparés sont généralement moins coûteux que les solutions intégrées et offrent une meilleure protection contre les décharges électrostatiques (ESD). Les connecteurs RJ45 avec composants magnétiques intégrés assurent, quant à eux, un meilleur blindage EMI et des connexions plus fiables. Les deux approches présentent des avantages et des inconvénients, mais l’utilisation de composants magnétiques doit être envisagée dès lors qu’une interface Ethernet filaire est intégrée à une conception, car ils font partie des spécifications Ethernet pour les réseaux 10/100/1000Base-T.
Applications des connecteurs RJ45
Si vous intégrez une connectivité Ethernet à un système, l’utilisation de connecteurs RJ45 associés à des câbles Cat5 ou Cat6 constitue la solution standard pour les réseaux, les périphériques et les équipements de télécommunications. L’ajout de nouvelles fonctionnalités, telles que des vitesses plus élevées ou une meilleure robustesse, a également permis d’étendre les applications des connecteurs RJ45 bien au-delà des réseaux domestiques et professionnels.
L’introduction du protocole EtherCAT a notamment favorisé leur adoption dans les environnements industriels. Parmi les applications les plus récentes utilisant la technologie RJ45 figurent :
- Automatisation industrielle
- Contrôle des procédés industriels
- Robotique industrielle (fabrication et assemblage)
- Systèmes de test et de mesure
- Systèmes de contrôle qualité
- Systèmes et équipements de voix sur IP (VoIP)
- Équipements réseau de l’Internet des objets (IoT)
Considérations relatives à la conception et à la sélection des produits
Le processus de conception d’un produit ou d’un système implique toujours de se poser les bonnes questions et d’y apporter des réponses. Voici une liste non exhaustive des éléments à prendre en compte lors de la conception de produits intégrant une connectivité RJ45 :
- Quelles longueurs de câbles seront nécessaires ?
- Le système nécessitera-t-il des connecteurs blindés ?
- Faut-il utiliser des composants magnétiques intégrés ou des modules montés sur la carte ?
- Quel protocole de brochage est le plus adapté à la conception ?
- Le produit ou le système intégrera-t-il la fonctionnalité Power over Ethernet (PoE) ?
- Des connecteurs renforcés (rugged) ou Hi-Rel sont-ils nécessaires ?
- Le produit ou le système sera-t-il exposé à des niveaux élevés d’interférences électromagnétiques (EMI) ou de décharges électrostatiques (ESD) ?
- Quelle vitesse de transfert de données est requise ?
- Quelle bande passante est nécessaire ?
Résumé
Le système de connecteurs modulaires a été initialement développé afin de moderniser un processus de connexion téléphonique devenu obsolète et nécessitant une importante main-d’œuvre. Les connecteurs RJ45 ont été introduits dans ce système afin de répondre spécifiquement aux besoins d’interconnexion des équipements utilisant le protocole Ethernet.
Comme les autres connecteurs modulaires, les connecteurs RJ45 offrent une intégration simple, une installation rapide et facile, une large gamme de produits et une grande facilité d’utilisation. Ils se sont imposés dans le monde entier pour les applications de réseaux domestiques et professionnels et sont aujourd’hui de plus en plus utilisés dans les environnements industriels ainsi que dans les applications soumises à des conditions difficiles.
Same Sky propose une large gamme de connecteurs RJ45 offrant de nombreuses options, notamment des composants magnétiques intégrés, la prise en charge du PoE, des indicateurs LED et bien d’autres fonctionnalités.
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