Cablaggio Strutturato 1Universitàdi Palermo LA

Cablaggio Strutturato

Nel passato negli edifici impianti elettrici e telefonici

In anni recenti diffusione tumultuosa di impianti per trasmissione dati

Diverse tipologie di reti di telecomunicazioni

Tipologie di cablaggio per trasmissione dati soggette a cambiamenti molto più rapidedi quelle per gli impianti di energia, per seguire le rapidissime evoluzioni della tecnologia

Sistemi di trasmissione dati ricadono in quella degli impianti di telecomunicazioni

Reti di telecomunicazioni propriamente detteLocal Area Network (LAN)Sistemi domotici o BMS

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Evoluzione delle LANDal 1978 (nascita del PC) ad oggi evoluzione rapidissima

1979 - CPU Intel 8088 - 29.000 transistori - 4,77 MHz

2003 - CPU Intel Pentium 4 HT - 178.000.000 transistori - 3200 MHz

1973 – Ethernet – cavo coax RG213 (THICK) - 2,94 Mbps

2003 – 10GigaEthernet - f.o. mono o multi modo - 10.000 Mbps

Il fenomeno più importante non è costituito da queste differenzeprestazionali quanto dalla diffusione pervasiva delle reti

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Cablaggio

LAN costruite con cavi coassiali passati in esterno senza progetto globaleIn origine

Diffusione pervasiva delle LAN e veloce evoluzione delle tecnologieportano a frequenti aggiunte e mutamenti

Soluzioni esteticamente cattive e di costosa gestione

Convenienza di far coesistere negli impianti delle LAN altri impianti

Telefonia, Televisione via cavo, Building Management System

Successivamente

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Costi

Costi di un sistema di Cablaggio strutturato valutati su 40 anni

Costruction;11%

Financing;14%

Alterations;25%

Operation;50%

fonte I.E.C.

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Sistemi supportati da SCS

LAN

Telefonia (in senso ampio)

Building Management System

Sistemi di allarme

Televisione su coax

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Oggetto della presentazione

Gli SCS, stante il numero di differenti servizi possibili,possono risultare molto complessi

Ci limiteremo a dei cenni sulle:

� Norme

� Parametri da controllare

� Architetture

� Categorie e Classi

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Situazione normativaUna quantità di standard

ANSI/EIA/TIA 568-B con addendumCommercial Building Telecommunications Wiring Standard570-A con addendumResidential Telecommunications Cabling Standard

ISO/IEC 11801:2002Generic Cabling for Customer Premises

CENELEC EN50173Generic Cabling for Customer Premises

CSA Standard canadesi

AS/NZ Standard Australia-Nuova Zelanda

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ISO/IEC 11801

ISO/IEC 11801:2002Generic Cabling for Customer Premises

ISO/IEC 14763-1Administration, documentation, records

ISO/IEC 14763-2Planning and installation practices

ISO/IEC 14763-4Testing of copper cabling

ISO/IEC 14763-3Testing of optical fiber cabling

Norme fondamentali

Cablaggio Strutturato 9Universitàdi Palermo LA

CENELECComplesso di norme ricalcate su quelle ISO/IEC

CENELEC 50173Generic Cabling for Customer Premises

CENELEC 50174-1Administration, documentation, records

CENELEC 50174-2Planning and installation practices

CENELEC 50174-3Installation, planning and practices external to buildings

Norme tradotte e stampate da CEI-UNI

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ANSI/EIA/TIAIndubitabilmente il complesso di norme più ricco ed aggiornato

Spiccano per la loro importanza:

ANS/EIA/TIA 568B.1Commercial Building Telecommunications Wiring Standard

ANS/EIA/TIA 570AResidential and Light Commercial Telecommunications Wiring Standard

ANS/EIA/TIA 568B.2100 Ohm Twisted-Pair Cabling Standard

ANS/EIA/TIA 568A-A5Additional Transmission Performance Specificationfor Enhanced Category 5 Cabling

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Architettura di campusCablaggio di campus

Edificio 1Edificio 3

Edificio 2

Topologia a stella

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Architettura di edificio

Topologia a stella

Centro stella di edificio

Centro stella di piano

Cablaggio Strutturato 13Universitàdi Palermo LA

Architettura di piano

Topologia a stella

Centro stella di piano

Presa di utente

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Categorie e Classi

Categoria Definisce le caratteristiche di trasmissionedel singolo componente considerato isolatamente

Classe Definisce le caratteristiche di ogni singola lineaIn base ai servizi che dovrà supportare

Le norme ANSI/EIA/TIA e quindi le altre (ISO/IEC e CENELEC)che derivano dalle prime trattano di categorie e classi

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Categorie e Classi (2)

Velocitàdi

trasmissioneCategoria Classe ISO/IEC

11801EIA/TIA568A

EN50173

Fino a 100 KHz 1 A � � �Fino ad 1 MHz 2 B � � �Fino a 16 MHz 3 C � � �Fino a 20 MHz 4 � �

5 D � � �5e D 2000 � � �

Fino a 250 MHz 6 E �Fino a 600 MHz 7 (*) F (*) �2 GHz f.o. Ottica � � �

Fino a 100 MHz

(*) Definizioni allo stato di proposta

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Parametri da controllare

Wire mapAttenuzioneNEXT pair to pairNEXT PowersumELFEXT pair to pairELFEXT PowersumReturn lossRitardo di propagazioneSkew del ritardoResistenza in continua dell’anello

Verifiche previste dalla IEC 61935 per cavi in rame

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Come controllare

Il canale

Il basic link

PresaPannello

diconnessione

PresaPannello

diconnessione

IEC 61935 – Generic specification for the testing of balanced generic cablingin accordance with ISO/IEC 11801

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Wire map

Le norme prescrivono la fornitura della mappa del cablaggioche preferibilmente dovrebbe essere resa disponibile con un softwarecon cui l’amministratore della rete possa gestire il processo di evoluzione

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Attenuazione

Indicata anche come “Insertion loss”

Riduzione dell’ampiezza del segnale di uscita rispetto a quello di ingresso

Vi Vo

Variabile con la frequenza e da controllare sul campo di frequenze prescritto

20 log i

o

VA V= ⋅

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Diafonia

In inglese cross-talk

Disturbo indotto da una coppia su un’altra coppia adiacente

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Tipi di Diafonia

Classicamente due modi di misurarla

Paradiafonia Near End Cross-Talk NEXT

Telediafonia Far End Cross-Talk FEXT

Giusto parlare di pair to pair Cross-Talk

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NEXT

1

220log VNEXT V=

Nel caso di due doppini

Cablaggio Strutturato 23Universitàdi Palermo LA

PSNEXTPower Sum Near End Cross-Talk

Nel caso di cavo con 4 coppie attive, concetto di pair to pair NEXT insufficientePossibili 6 combinazioni differenti di pair to pair NEXT

Dalla conoscenza dei6 valori di NEXT, possibilecalcolare la PSNEXT

In origine attenzione limitata alla pair to pair NEXTNelle linee telefoniche le coppie riunite in bicoppieNei cavi a 4 coppie 10BaseT solo due coppie attive

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Alien Cross-Talk

In origine attenzione limitata alla pair to pair NEXT

Successivamente le norme introducono la Powersum NEXT

Oggi

Alien Cross-Talk

Influenza su una coppia dei segnali propagantisi su coppie appartenenti a cavi differenti

Fenomeno rilevante nel caso in cui i cavi corrano paralleli per più di 15 m

Cablaggio Strutturato 25Universitàdi Palermo LA

Alien Cross-Talk (2)

Situazione tipica di un cavo circondato da 6 cavi disturbatoristrettamente vicini e posti in posizione mutua costante

Cavo vittima

12

3

4

5

6

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Dipendenza dalla frequenza

Cavo 1Cavo 2Cavo 3Cavo 4Cavo 5Cavo 6

F [MHZ]

NEXT

(dB)

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FEXTFar End Cross-Talk

Fino a che i protocolli permettevano la trasmissione nei due sensisolo in tempi differenti attenzione limitata alla NEXT

Dal momento in cui si usano protocolli che permettono la trasmissionecontemporanea nei due sensi necessario prestare attenzione alla FEXT

Cablaggio Strutturato 28Universitàdi Palermo LA

FEXT

1

220log VFEXT V=

Cablaggio Strutturato 29Universitàdi Palermo LA

ELFEXT

dB dB dBELFEXT FEXT A= −

Equal Level Far End Cross-Talk

Grandezza calcolata e non misurata

Misura dell’accoppiamento lontano non volutodepurato dell’effetto dell’attenuazione

o in decibel

FEXTELFEXT A=

Cablaggio Strutturato 30Universitàdi Palermo LA

PSELFEXT

PowerSum Equal Level FEXT

Simile alla PowerSum NEXT

Misure effettuate con tutte le coppie possibilmente disturbanti attive

Cablaggio Strutturato 31Universitàdi Palermo LA

Return lossSi tratta di una prescrizione recente, legata ai nuovi protocolli usati nelle LAN.

In particolare legata ai protocolli che prevedono una propagazione bidirezionale.

Frequentemente questi protocolli utilizzano tutte e 4 le coppie

Il Return Loss è il rapporto dell’energia originaria alla somma di tutte le energiedi segnale riflesse che si ritrovano nel punto dove l’energia ha avuto origine.

Cause principali del Return Loss sono:

� Discontinuità� Disadattamenti di impedenza

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Return Loss (2)Discontinuità

Connessioni tra cavo e jack, tra cavo e plug e tra plug e jack

Disadattamenti di impedenza

Dovuti a differenze tra le diverse parti di cavo

Raggi di curvatura troppo piccoli, avvitamenti e danneggiamenti

Dovuti a variazione della impedenza caratteristica in una tratta di cavo

Cablaggio Strutturato 33Universitàdi Palermo LA

Ritardo di propagazione

Ritardo di propagazione dipendente dalla frequenza

Estremamente importante per LAN Ethernet

Ritardo ≤ 0,45 ns/m tra 1 MHz e la fmax

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Delay Skew

Nei cavi multicoppia, i segnali elettrici propagantisi, su coppie differenti, dauna estremità del cavo verso l’altra, impiegano tempi differenti per raggiungerel’altra estremità del cavo.

Questa differenza di tempo tra la coppia “più veloce” e quella “più lenta”appartenenti ad un cavo è il massimo delay skew del cavo.

Un valore eccessivo del delay skew produce problemi di temporizzazionenel caso di segnali per i quali si prevede un arrivo contemporaneo.

Si tratta di una prescrizione recente, legata ai nuovi protocolli usati nelle LAN.

In pratica si è visto come cavi di Categoria 5 con delay skew maggiore di 45 nsper 100 metri producano problemi.Quindi si è identificato questo valore di 45 ns come un limite da non superare.

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Resistenza in continua

Resistenza in continua dell’anello chiuso

R

Cablaggio Strutturato 36Universitàdi Palermo LA

Progetto di un SCS

Procedura in diversi passi1. Scelta del gruppo di standard di riferimento

ANSI/EIA/TIACENELEC

2. Definizione delle regole di cablaggio orizzontale

Distanza max degli host dalle prese

Numero di prese per area di lavoro

Tipo di cavo

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Progetto di un SCS (2)

3. Definizione del cablaggio di campus

Numero di portanti

Tipo di cavo

4. Definizione del cablaggio verticale di edificio

Numero di portanti

Tipo di cavo

5. Definizione del cablaggio verticale di edificio

Posizionamento e definizione degli armadi

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Progetto di un SCS (3)

6. Scelta dei sistemi di contenimento

Tubazioni sottotraccia, canaline, pavimenti flottanti, controsoffitti, etc

7. Definizione del sistema di identificazione

Definizione identificatori dei sistemi di contenimenti

Definizione identificatori dei cavi

8. Impianto di terra

In tutti i punti di terminazione deve essere disponibile una valida terra

Cablaggio Strutturato 39Universitàdi Palermo LA

Progetto di un SCS (4)

9. Effettuazione della serie di test di accettazione

Tutte le misure specificate dalle norme accettate per il tipo di impianto

10. Elaborazione di una documentazione completa

Elaborazione dei grafici

Definizione simboli e codici

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ConclusioniI sistemi di cablaggio strutturato sono una soluzione da utilizzarenelle costruzioni moderne, siano esse residenziali che per uso commerciale,per i risparmi che essi permettono specialmente in una visione a lungo termine

Nella progettazione di questi sistemi si incontrano diversi problemi legatialle tecnologie in veloce evoluzione ed alla coesistenza di sistemi differenti

Nelle reti di telecomunicazioni i problemi normativi non riguardano tantola sicurezza – certamente da attenzionare – quanto quanto la interoperabilitàtra le diverse parti, in particolare apparati e impianti

Le misure da effettuare nelle prove di accettazione, collaudo e verifica sonomolto diverse da quelle degli impianti elettrici anche per il campo di frequenza