Il cablaggio strutturato degli edifici
Data presentazione 07 marzo 2016
Claudio Vian – V ASR
Panoramica Cenni storici
Cos’è il cablaggio strutturato
Gli standard normativi
Tipologia di un Sistema di Cablaggio Strutturato
Elementi costitutivi L’armadio di permutazione I cavi RJ45 Accessori degli armadi rack La fibra ottica Postazione utente
Test e certifica
Fino a metà degli anni ’80 i cablaggi per la trasmissione dei dati e dell’informazione in generale, si sono sviluppati attorno ai vari sistemi proprietari, realizzati cioè su specifiche fornite dagli stessi produttori delle apparecchiature (si ricorda Token ring dell’IBM)
Non era particolarmente sentita la necessità di avere un sistema con caratteristiche di universalità (condivisione di soli file e stampanti).
Telefonia su impianto separato.
Sistemi di videosorveglianza su impianto separato.
Cenni storici – I
Cenni storici – II
Token ring IBM
Topologia ad anello
Cenni storici – III
Topologia a bus
Packet Tracer by Cisco
Cenni storici – IV
Topologia a stella
Il Sistema di Cablaggio Strutturato (SCS) è un insieme di componenti passivi posati in opera:
cavi, connettori, prese, permutatori, ecc. opportunamente installati e predisposti per poter interconnettere degli apparati attivi (computer, switch, router, stampanti di rete, telefoni, ecc.
E’ un sistema multifunzionale usabile per:
• Reti locali• Fonia (sia analogica che digitale che IP)• TV a circuito chiuso o webcam• Rilevamento presenze• Controllo accessi• Automazione a distanza
Cos’è il cablaggio strutturato
Cosa è uno standard?
Uno standard per il cablaggio è un documento che descrive un accordo sulle specifiche tecniche dei componenti, sulle caratteristiche esattamente definite, sulle regole e le linee guida da utilizzare per il test e per l’utilizzo, per fare in modo che i materiali, i prodotti, i processi di fabbricazione siano conformi alle prestazioni e allo scopo che il sistema deve soddisfare. In particolare, gli standard ricoprono aspetti legati a:
•Il progetto dell’intero sistema•La definizione dei componenti e loro caratteristiche•Il comportamento alla fiamma•Le normative sulle emissioni elettromagnetiche •Procedure e parametri di test•Schermature e messa a terra•Gestione dei cavi
.
Standard principali - I
Ovviamente questo a tutela di: prestazioni richieste, installatore e cliente
Cablaggi di qualità scadenti sono responsabili del 77% del tempo di interruzione del servizio.
Il cablaggio è il componente che ha il ciclo di vita più lungo di tutta la rete e costituisce circa solo l’8 % dell’investimento totale.
Standard principali - II
• TIA/EIA 568B standard americano per i cablaggi di edifici commerciali di tipo office oriented
• ISO/IEC 11801 standard internazionale per i cablaggi di edificicommerciali di tipo office oriented
• EN 50173 standard europeo derivata da ISO/IEC 11801
• TIA/EIA 569, IS14763, EN 50174:definiscono le caratteristiche delle infrastrutture peril cablaggio e le norme per l’installazione
Standard principali - III
• TIA-606 contiene direttive per l’etichettatura e l’amministrazione dei componenti di un sistema di cablaggio strutturato.
• TIA/EIA TSB 67, TSB 95 standard americani:stabiliscono le modalità di test e certificazione di un sistema dicablaggio strutturato
Standard principali - IV
Gli standard EIA/TIA 568B, ISO/IEC 11801,EN50173 adottano la medesima topologia stellaregerarchica costituita da:
• centro stella di comprensorio (primo livellogerarchico)
• centro stella di edificio (secondo livellogerarchico)
• centro stella di piano (terzo livellogerarchico)
Topologia di un Sistema di Cablaggio Strutturato
Topologia di un Sistema di Cablaggio Strutturato I
Topologia di un Sistema di Cablaggio Strutturato II
Modello stellare gerarchico
Esempio di progetto
Cablaggio verticale
Cablaggio orizzontale
Topologia di un Sistema di Cablaggio Strutturato III
Cablaggio orizzontaleElementi costitutivi
•Armadio di permutazione•Cavi RJ45•Prese operatore•Canaline
Cablaggio orizzontale – Armadio di permutazione I
In un cablaggio strutturato corretto, tutti i cavi vengono concentrati su unoo più armadi di permutazione localizzati in modo tale da poter servire tutti i locali della scuola.
Dimensione orizzontale 10 – 19 polliciDimensione verticale espressa in Unità
Cablaggio orizzontale – Armadio di permutazione II
La scelta di utilizzare uno o più armadi dipende dalle dimensioni dell’edificio:la lunghezza massima di un cavo RJ-45 è di 90 metri (+10 di patch cord) e questa lunghezza determina la zona che un armadio può servire.
Quando occorrono cavi di lunghezza maggiore bisogna porsi il problema di predisporre altri armadi in altre zone.
Se abbiamo più armadi questi saranno collegati tra loro da una dorsale che può essere realizzata in cavo RJ45 oppure, per le distanze maggiori di 100 mt,in fibra ottica.
La scelta delle dimensioni dipende inoltre da quante apparecchiature attive deve contenere ed eventualmente se deve contenere uno o più server.In questo caso è fondamentale la profondità.
I cavi – Tipologia (per cablaggio orizzontale) - I
Si definisce Categoria il parametro che si riferisce alleprestazioni di un singolo componente del sistema di cablaggio, in particolare al cavo.
Si riferisce in particolare alla banda passante minima e pertanto di conseguenza alla velocità massima
Cat. 5 è il cavo più lento del gruppo e, anche se in grado di gestire velocità 10/100 Mbps (Fast Ethernet) a larghezza di banda fino a 100 MHz.Categoria ormai obsoleta.
Cat. 5e (Cat 5 enhanced) è attualmente il più usato nei nuovi impianti di rete, capace di ridurre notevolmente le interferenze.La Cat 5e ha una velocità massima di 1 GB al secondo.
I cavi – Tipologia (per cablaggio orizzontale) -II
Cat. 6 è un grande miglioramento rispetto Cat 5e, adatto per reti ethernet veloci da 10 gigabit con larghezza di banda fino 250 MHz. E’un cavo con separatore interno che isola le coppie di fili l'una dall'altra.
Cat. 6e con larghezza di banda fino a 500 Mhz (si riduce la lunghezza max a 55 mt.).
I cavi – Tipologia (per cablaggio orizzontale) - III
Cat. 7 è un ulteriore miglioramento per reti a 10 gigabit con larghezza di banda fino 600 MHz.
Cat. 7e con larghezza di banda fino a 1000 Mhz (10Gbit / 40Gibt / 100Gbi si riduce la lunghezza max 100m / 50m / 15m). Cat. 8 per larghezza di banda fino 1400 MHz. (sperimentale)
I cavi – Tipologia in base alla schermatura
FTP
STP
UTP
Con alluminio e guaina S-FTP
Con alluminio e guaina S-STP
Cavi - UTP/STP/FTP
• UTP - Unshielded Twisted Pair
• STP - Shielded Twisted Pair
• FTP - Foil ‘screened’ Twisted Pair
Filo guida
Alluminio
Foglio per coppia
Alluminio
Cosa prevedono le normative?
Forza di trazione (150N per i cavi UTP, 250 per quelli STP)
Raggio di curvatura (max due curvature di 90 gradi per tratta) Altre curve dipendono dal tipo di cavo
Compressione (ex le fascette devono permettere il movimento)
Distanze tra i cavi di rete e quelli elettrici (Distanze di rispetto)
Cavo elettrico Cavo rete Senza separatoremetallico
Con separatore non metallico
Con separatore metallico
Non schermato Non schermato 200 mm 100 mm 50 mm
Non schermato Schermato 50 mm 20 mm 5 mm
Schermato Non schermato 30 mm 10 mm 2 mm
Schermato Schermato 0 mm 0 mm 0 mm
Cablaggio orizzontale – Armadio di permutazione III
Accessori:
Negli armadi di permutazione sono presenti i pannelli di permutazione (patch panel) per cavi RJ45.
Cablaggio orizzontale – Armadio di permutazione IV
Occupa 2 U in altezza
Cablaggio orizzontale – Armadio di permutazione V
Pannello di permutazione:
•Da scegliere in base alla categoria del cavo usato
•Numero di porte in base ai cavi di cablaggio
•Esistono pannelli già assemblati oppure pannelli modulari
•E’ il punto di arrivo del cavo proveniente dalla postazione operatore
Hub/switch
max 10
0 m
max 90
m
Esempio di sottosistema orizzontale: architettura di interconnessione
Cablaggio orizzontale – Armadio di permutazione VI
Altri accessori per l’armadio di permutazione:
•Mensole per apparecchiature
Cablaggio orizzontale – Armadio di permutazione VII
Altri accessori per l’armadio di permutazione:
•Pannello passacavo per armadio rack
• Pannello cieco
Cablaggio orizzontale – Armadio di permutazione VIII
Altri accessori per l’armadio di permutazione:
•Ventole per armadio rack
• Barra prese elettriche
Cablaggio orizzontale – Armadio di permutazione IX
Altri accessori per l’armadio di permutazione:
•Pannello per boccole fibra
I cavi in fibra Tipologia (per dorsali >100 mt)
Minuscolo e flessibile filo di vetro costituito da due parti con indici di rifrazione diversi.
SINGLEMODE
one light path
Source Detector
MULTIMODE
multiple light paths
Cladding
Core
Source Detector
Dimensioni tipiche: 50/125 m, 62,5/125 m
Dimensione tipica: 10/125 m
Interconnessione dei cavi in fibra ottica
Bretella ottica
Connettori ST Connettori SC Connettori LC
Cavi in fibra ottica - I
Da usare per distanza > 100 mt pertanto in linea di massima per ledorsali.
Immune alle interferenza -> maggiori distanze e larghezza di banda
Sfrutta la luce di un laser
Cavi in fibra ottica - II
• (+) totale immunità ai disturbi elettromagnetici, non impiegando materiali
conduttori e trasportando particelle (fotoni) elettricamente neutre
• (+) sicurezza
• (+) elevata banda trasmissiva
• (+) bassa attenuazione: alcuni decimi di dB/km
• (-) monodirezionalità
– servono sempre due fibre per un canale bidirezionale
• (-) rispetto al rame
• maggior costo di installazione
• maggior costo dei dispositivi attivicore
cladding
coating
Postazione operatore
• Generalmente vengono installate nei pressi di ogni postazione
operatore almeno 2 prese RJ45 di categoria compatibile
all’impianto (altrimenti l’impianto viene declassato).
• Una presa per PC ed una presa per il telefono.
• Prese aggiuntive per stampanti di rete, NAS, Telecamere,….
Approfondimenti sulla trasmissione
Il doppino (TP:Twisted Pair)
• Costituito da una coppia (pair) di conduttori di rame ricoperti di guaina isolante e ritorti (binati, twisted) al fine ridurre le interferenze elettromagnetiche
– Ridotta emissione di disturbi– Ridotta sensibilità ai disturbi esterni
• Impiegato in fonia, reti locali, cablaggio strutturato• le caratteristiche elettriche richieste per impiego
sulle reti locali sono nettamente superiori a quelleper impieghi in fonia
• Costi ridotti, installazione semplice, flessibilità• necessario adottare passi di binatura differenziati da coppia a coppia per
ridurre la diafonia tra le coppie
Trasmissione bilanciata su doppino: riduzione dell’emissione dei disturbi
Trasmissione bilanciata su doppino: immunità ai disturbi
Transmitter Receiver
Attenuazione
perdita o diminuzione del segnale nell’attraversamento di un mezzo trasmissivo
Transmitter Receiver
Receiver Transmitter
Attenuation
Undesired noise(caused by crosstalk)
NEXT
Local End Far End
Diafonia (Crosstalk)
• misura in dB di quanto un cavo disturba un altro cavo vicino• spesso è data come attenuazione di diafonia e, quindi, comeparametro di merito ( quanto è attenuato un segnale indotto da un cavo vicino )
NEXT
Transmitter
Receiver
Paradiafonia (Next)
• peggiora con l'aumentare della frequenza e si stabilizza dopo una quindicina di metri – Differenza tra segnale iniettato nella coppia di trasmissione e quello indotto dalle altre coppie.•PSNEXT (Power Sum NEXT): misura tutti i disturbi indotti da tutte le coppie vicino a quella in esame
FEXT
Transmitter
Receiver
Telediafonia (Far end cross-Talk)
• simile alla NEXT ma viene misurata all’estremo opposto del trasmettitore• è un parametro critico nelle trasmissioni full duplex • la PSFEXT è la sommatoria dei disturbi di tutte le coppie verso la coppia in esame
NEXT
Transmitter
Receiver
Attenuation to Cross-Talk ratio (ACR)
• Esprime la capacità del ricevitore di interpretare il segnale attenuato in presenza di (para)diafonia• PSACR è il Power Sum ACR, ovvero l'ACR considerando la PSNEXT e non solo la NEXT
Frequency (MHz)
0
10
20
30
40
50
60
70
NEXT Cable & 2 Conn. (Cat 5)
Attenuation (Cat 5 )
20 40 60 80 100 120 140 180 200 220 240160
Channel ACR
100 m UTP Link
Attenuation to Cross-Talk ratio (ACR)
Equal level Far end cross-Talk (ELFEXT)
FEXT
Transmitter
ReceiverTransmitter
• È l'ACR utilizzando il valore di FEXT anziché di NEXT• PSELFEXT usa PSFEXT anziché FEXT.
TRANSMISSIONMEDIA
ZO
ZL
l
VI
II
ZIN
VS
Impedenza caratteristica e return loss
Transmitter Receiver
Energia riflessa da variazioni indotte da componenti
T(ns)
CableNearEnd
CableFarEnd
Propagation Delay
DelaySkew
0
PAIR 1
PAIR 2
PAIR 3
PAIR 4
Propagation Delay e Delay Skew
Misura il ritardo di propagazione del segnale tra due coppie dello stesso cavo.
Esempio di report
• Il test viene effettuato per ogni tratta.
• L’ impianto è certificato solo se tutte le tratte superano il test
• Costo di circa 15 euro a tratta