il cablaggio strutturato di categoria 6 -...

© 2002 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 1

I seminari del DIEGM

IL CABLAGGIO STRUTTURATO DICATEGORIA 621 maggio 2002

PIER LUCA MONTESSORO

Dip. di Ingegneria Elettrica Gestionale e MeccanicaUniversità degli Studi di Udine

in collaborazione con



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Nota di Copyright



Un lavoro in tre fasi

• Prima fase• definizione degli obiettivi e del metodo

• Seconda fase (26 marzo):• realizzazione di cablaggi campione e

analisi mediante strumentazione dicollaudo

• Terza fase (oggi):• presentazione dei risultati



Obiettivi

• Valutare le criticità dei sistemi dicablaggio in categoria 6

• Individuare soluzioni ottimali per laprogettazione e la realizzazione

• Illustrare al pubblico l’evoluzione delcablaggio in rame e delle tecniche dicollaudo

• Rendere noti i risultati delle analisieffettuate sui cablaggi campione



Metodo• Riprodurre una normale situazione di

posa in opera di un tipico cablaggiodisponibile sul mercato

• Realizzare un insieme di link campioneper confrontare tutte le possibiliconfigurazioni alternative significative

• Effettuare le misure con strumenti dacampo dell’ultima generazione

• Analizzare le criticità in funzione delledifferenti configurazioni



Cablaggi campione e misure

• Sono stati definiti, realizzati e misurate20 differenti configurazioni di link



Sommario• Cablaggio strutturato e nuove categorie

(Pier Luca Montessoro)• Lo stato dell'arte dei componenti per la categoria 6

(Walter Cantoni, Krone)• Gli standard per la categoria 6 e i nuovi strumenti di

misura(Maurizio Malinconi, Fluke)

• Esperienze di laboratorio: risultati, criticità, accorgimentie indicazioni per una realizzazione affidabile(Pier Luca Montessoro)



permutatore di piano(floor distributor)

cablaggio orizzontale(horizontal cabling)

work area cableStruttura di un cablaggio tipico

cavo di permutazione(patch cord)



Struttura di un cablaggio tipico

permutatore di edificio(building distributor)

cablaggio verticale odorsale(building backbone)



Struttura di un cablaggio tipico

permutatore di campus dorsale di campus



Componenti di un cablaggio tipico

• Cablaggio orizzontale• doppino in rame a 4 coppie

(UTP o FTP) di categoria 5E osuperiore

• prese RJ45 di categoria 5E osuperiore(almeno 2 per posto di lavoro)



Componenti di un cablaggio tipico• Cablaggio

verticale• doppino

multicoppia perla telefonia

• fibra ottica per larete dati e pereventuali altriservizi



Componenti di un cablaggio tipico

• Permutazione ecollegamentodelle utenze• “patch cord” per cavi in rame

• “bretelle ottiche” per linkin fibra ottica



Il problema della trasmissione deisegnali

Distribuzione dienergia in funzionedella frequenza(dipende dalla codifica)

Opposizione del mezzotrasmissivo alla propagazionedelle perturbazioni (dipendedalla frequenza e dallecaratteristiche del mezzo)

Rumore (dipende dalmezzo stesso edall’ambienteesterno)

SEGNALERICEVUTO



Attenuazione

• Riguarda sia i cavi in rame che le fibreottiche

• Misura la perdita di energia del segnaledurante la propagazione lungo il mezzotrasmissivo

• Aumenta all’aumentare della frequenzadel segnale



V1 V2

αdB = 20 log10 (V1 / V2)

Attenuazione



Diafonia (cross-talk)

• Riguarda soltanto i cavi in rame• Comporta il passaggio di parte

dell’energia del segnale sui conduttorivicini, dove diventa un disturbo

• Il fenomeno aumenta con l’aumentaredella frequenza

• Può essere misurata in più modi


I seminari del DIEGMNEXT: Near End Cross-Talk

(paradiafonia)• Diafonia misurata dal lato della sorgente

V1

V3

NEXTdB = 20 log10 (V1 / V3)



NEXT: Near End Cross-Talk• L’attenuazione rende la misura di NEXT

significativa soltanto per i primi 20-30 m di cavo• È necessaria la misura ad entrambe le estremità:

• dual NEXT

V1

V3



• Diafonia misurata dal lato del ricevitore

FEXT: Far End Cross-Talk(telediafonia)

V1

V4

FEXTdB = 20 log10 (V1 / V4)



Altre misure legate alla diafonia

• ELFEXT (equal level FEXT)• combinazione di attenuazione e telediafonia,

fornisce il rapporto segnale/rumore• ACR (Attenuation to Cross-Talk Ratio)

• combinazione di attenuazione e telediafonia,fornisce il rapporto segnale/rumore

• Power Sum NEXT, ELFEXT• misure di diafonia nel caso di trasmissione

simulatna su più coppie



Esempio:PSELFEXT (Power Sum ELFEXT)

~~

~~

~~



Velocità e tempi di propagazione

• Riguardano sia i cavi in rame che le fibre ottiche• La velocità di propagazione dei segnali sui mezzi

trasmissivi è elevata, ma non infinita, quindi iltempo di propagazione è piccolo ma non nullo

• Per garantire il funzionamento dei protocolli ènecessario garantire che i ritardi non eccedanodeterminati valori massimi

VP ≅ 2/3 c(c è la velocità di propagazione

della luce nel vuoto ≅ 3 • 108 m/s)


I seminari del DIEGMDelay skew

(variazione di ritardo tra le coppie)



Return loss• Se il segnale, propagandosi lungo il cavo,

incontra delle discontinuità (connettori,deformazioni, ecc.), viene in parte riflesso acausa del disadattamento di impedenza

• Il return loss misura la perdita di potenza perriflessioni

Z1 Z3Z2variazioni diimpedenza



Categorie dei doppinicategoria 1: per telefonia analogicacategoria 2: per telefonia digitale e

trasmissione dati a bassa velocitàcategoria 3: caratteristiche elettriche definite

fino a 16 MHzcategoria 4: caratteristiche elettriche definite

fino a 20 MHzcategoria 5: caratteristiche elettriche definite

fino a 100 MHzcategoria 5E (enhanced): caratteristiche

elettriche definite fino a 100 MHz



Categorie dei doppini

• Ad ogni categoria è associato un insiemedi tabelle con i valori richiesti per le varicaratteristiche del cavo:• attenuazione• diafonia (varie misure)• velocità di propagazione• resistenza• impedenza• ecc.



Prestazione dei collegamenti in rame

• Lo standard ISO/IEC 11801 ha introdotto ilconcetto di classe per la certificazione deicablaggi in rame:• classe A per applicazioni voce e a bassa

velocità che richiedono test fino a 100 KHz• classe B per applicazioni a media velocità che

richiedono test fino a 1 MHz• classe C per applicazioni ad alta velocità che

richiedono test fino a 16 MHz• classe D per applicazioni per applicazioni ad

alta velocità che richiedono test fino a 100 MHz



Categorie e classi di connessione

• Categorie• definiscono le caratteristiche di ogni singolo

componente

• Classi di connessione• definiscono le caratteristiche che deve avere un

collegamento (insieme dei componenti installati)

In origine, l’idea era che per ottenere unadeterminata classe di connessione (es. classeD) fosse necessario usare componenti dellacorrispondente categoria (es. categoria 5E)



L’evoluzione degli standard• Da quando sono nati, gli standard per il

cablaggio strutturato sono stati soggetti anumerose revisioni ed ampliamenti

• Standard “storico”: EIA/TIA 568(specifiche definite fino a 16 MHz)

• TIA/EIA 568A, ISO/IEC 11801(specifiche definite fino a 100 MHz)

• In corso di approvazione nuove categorie,nuove specifiche per il collaudo


I seminari del DIEGMRevisioni della categoria 5

e della classe D• Primo aggiornamento degli standard per

soddisfare le specifiche di Gigabit Ethernet:• aumento dei margini di attenuazione, diafonia e

ACR, introduzione delle misure di FEXT e direturn loss

• denominazioni classe D - 2000, cat. 5 (TSB 95)• Secondo aggiornamento:

• introduzione delle misure di Power Sum,ulteriore incremento dei margini di attenuazione,diafonia, ACR

• denominazioni classe D 2000+, cat. 5E



Categorie 6 e 7, classi E ed F• Obiettivo: consentire la trasmissione di segnali

a frequenze superiori a 100 MHz(NOTA: attualmente tutte le codifiche di livellofisico lavorano al di sotto di 100 MHz,comprese Fast Ethernet e Gigabit Ethernet)

• ISO/IEC 11801:• Classe E 2000+ (fino a 250 MHz)• Classe F 2000+ (fino a 600 MHz)

• TIA/EIA 568 B (addendum 1):• cat. 6 (fino a 250 MHz)• cat. 7 (fino a 600 MHz)



Matrice di compatibilità• Gli standard richiedono la

“backward compatibility”:

CAT. 5

CAT. 6

CAT. 7

CAT. 5

CAT. 5

CAT. 5

CAT. 5

CAT. 6

CAT. 5

CAT. 6

CAT. 6

CAT. 7

CAT. 5

CAT. 6

CAT. 7

categoria del connettore(presa)

categoriadel

patch cord



Vantaggi e svantaggidelle nuove categorie

• Vantaggi• minore diafonia, maggior rapporto segnale/rumore

anche sotto i 100 MHz: la trasmissione è più“robusta”

• apertura verso standard trasmissivi più “spinti”

• Svantaggi• maggiore difficoltà di realizzazione e collaudo• maggiori costi per soddisfare esigenze non

evidenti



La realizzazione ed il collaudo

• A causa delle possibili criticità diinstallazione, le caratteristiche dellacomponentistica usata rappresentanouna condizione necessaria ma nonsufficiente per ottenere un cablaggiofunzionale per reti dati ad alta velocità

• È necessario effettuare il collaudo (dettoanche “certifica”) sul 100% dei cavi edelle prese installate



I field tester• Sono strumenti di misura costituiti da

due apparati:• master, con display e tastiera, effettua

tutte le misure• slave, funge da iniettore di segnale e

strumento di misura controllato dalmaster

• Possono tenere in memoria alcunecentinaia di misure e successivamentescaricarle su PC



Modelli di misura: channel(in teoria)

telecomm.outlet

consolidationpoint

patchpanel

equipmentcable

(opzionale)

patch panel(opzionale)

horizontalcable

horizontalcable

work areacable

max 90m

AA+B max 10m

B

patchcord

link sotto test



Modelli di misura: channel(in pratica, quasi sempre)

telecomm.outlet

patchpanel

patchcord

horizontalcable

work areacable

max 90m

A B

link sotto test

A+B max 10m



Modelli di misura: permanent link(in teoria)

telecomm.outlet

consolidationpoint

patchpanel

horizontalcable

horizontalcable

max 90m

link sotto test



Modelli di misura: permanent link(in pratica, quasi sempre)

telecomm.outlet

patchpanel

horizontalcable

horizontalcable

max 90m

link sotto test



LIA: Link Interface Adapter

moduli per collaudodi permanent link

• Sui field tester di nuova generazione il modulodi interfaccia fisica è intercambiabile:• test di link o di channel (jack o plug)• cavi generici per collaudo di cat. 5/5E o

proprietari per collaudo di cat. 6

moduli per collaudodi channel

jack RJ45 plug RJ45

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