RETI FISSE E MOBILIAnno Accademico 2003-04

CABLAGGIO GENERICO

Gianfranco PriniDICO - Università di Milano

gfp@dico.unimi.it

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ARGOMENTI

• Relazioni con modello ISO/OSI

• Standard di riferimento

• Topologia e geometria

• Specifiche strutturali

• Prestazioni del canale trasmissivo

• Prestazioni del collegamento max

• Aspetti impiantistici

CABLAGGIO GENERICO

RELAZIONI CON MODELLO ISO/OSI

LIVELLO FISICO ISO/OSI

• Compito: trasmettere sequenze binarie sul canale trasmissivo

• Mezzo trasmissivo– cavo: materiale (metallo, vetro),

struttura (rivestimento, schermatura, numero di conduttori), lunghezza, sezione, attenuazione, impedenza, diafonia, apertura numerica, connettori, raggi di curvatura, tecniche di posa, etc.

– etere: antenna (tipo, forma, guadagno), forma dei lobi, distanza da ostacoli, etc.

• Segnali– frequenza, tensione, potenza, codifica,

modulazione (in banda base, di fase, di frequenza, di ampiezza), etc.

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

CABLAGGIO STRUTTURATO E LIVELLO

FISICO ISO/OSI• Ruolo: infrastruttura di base per

trasmettere segnali tra apparati

• Mezzo trasmissivo– cavo: materiale (metallo, vetro),

struttura (rivestimento, schermatura, numero di conduttori), lunghezza, sezione, attenuazione, impedenza, diafonia, apertura numerica, connettori, raggi di curvatura, tecniche di posa, etc.

• Segnali– frequenza, tensione, potenza

• Anche allarmi, fonia, video

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

Cablaggio Strutturato

CABLAGGIO GENERICO

STANDARD DI RIFERIMENTO

DEFINIZIONE DI CABLAGGIO

Insieme di componenti passivi posti in opera, appositamente progettati per la trasmissione di segnali analogici e digitali, e a tale scopo destinati.

MOTIVAZIONI E REQUISITI

• Problematica nata verso la metà degli anni '80 in relazione alla prima onda di sviluppo delle tecnologie dell'informazione moderne– Sistemi di allarme, sistemi di sorveglianza (TV a circuito

chiuso), PABX e reti di fonia, reti di terminali informatici, LAN e personal computer, etc.

• Parte integrante dell'impiantistica di edificio al pari degli impianti elettrici, idraulici, etc.– Idealmente da progettare e realizzare contestualmente alla

costruzione o alla ristrutturazione organica di edifici

• Adattabilità ad apparecchiature con funzioni differenziate (allarmi, dati, fonia, video, etc.)

• Adattabilità a prodotti/produttori diversificati

TIPI DI STANDARD

• Proprietari (proposti da operatori del settore)– IBM Cabling System– Digital DECconnect

• Pubblici (promossi e approvati da enti e organi ufficiali)– Famiglia ISO/IEC 11801

» ISO - International Organization for Standardization» IEC – International Electrotechnical Commission

– Famiglia CENELEC EN 50173» CENELEC - Comité Européen de Normalisation Electrotechnique

– Famiglia ANSI/TIA/EIA 568» ANSI - American National Standards Institute» TIA - Telecommunications Industry Association» EIA - Electronic Industries Alliance

• Gli standard pubblici da molto tempo hanno soppiantato definitivamente quelli proprietari

OBBIETTIVI DEGLI STANDARD

• Definire requisiti e specifiche per il progetto e la realizzazione del cablaggio di immobili per ufficio (per i residenziali processo in fieri)

• Vincoli di massima indicativi–Diametro max dell’area coperta: 3.000 m

–Superficie calpestabile max: 1.000.000 mq

–Popolazione max utenti: 50.000 persone

–Vita utile minima del cablaggio: 10 anni

STANDARD: CHE COSA SPECIFICANO

• Requisiti minimi per realizzare il cablaggio di un insieme di edifici la cui interconnessione non contempli l'attraversamento di proprietà (aree o fabbricati) di terzi pubblici o privati

• Caratteristiche topologiche e geometriche– Natura della topologia (a bus, stellare, anulare, etc.) e della sua

trasposizione geometrico-impiantistica (a bus, stellare, anulare, etc.), limiti superiori e inferiori per distanze e lunghezze, etc.

• Natura e caratteristiche della componentistica– Mezzi trasmissivi, prese e connettori, armadi, pannelli di

permutazione, cavetti e bretelle di permutazione, etc.)

• Norme per l'installazione e il collaudo– Aspetti architettonici, meccanici ed elettro-ottici

STANDARD PUBBLICI

• ISO/IEC

– ISO/IEC 11801 (2002) - Cablaggio di immobili per uffici

• CENELEC

– EN 50173-1 (2002-11), EN 50173-1/EC (2003-01) e correlate

– “Correlata ma non identica” a ISO/IEC 11801 (2002)

– Sostituisce EN 50173 (1995) e EN 50173/A1 (2000), correlate a ISO/IEC 11801 (1995)

• ANSI/TIA/EIA

– ANSI/TIA/EIA-568-B (2001) - Cablaggio di edifici commerciali

– ANSI/TIA/EIA-569-A (1998) - Infrastrutture a supporto dei cablaggi

– ANSI/TIA/EIA-570-A (1999) - Cablaggio di edifici residenziali

– ANSI/TIA/EIA-606-A (2002) - Amministrazione di infrastrutture TLC

– ANSI-J-STD-607-A (2002) - Messa a terra di cablaggi e masse elettriche

RIFERIMENTI LEGISLATIVI

• Legge n. 186/68 del 1.3.68 (G.U. n. 77 del 23.3.68)– “Disposizioni concernenti la produzione di materiali,

apparecchiature, macchinari, installazioni ed impianti elettrici ed elettronici”

– Richiede che l’impianto debba essere costruito “a regola d’arte”– Stabilisce che tutte le realizzazioni conformi alle norme del Comitato

Elettrotecnico Italiano (http://www.ceiuni.it) sono da considerare automaticamente come effettuate “a regola d’arte”

– N.B. - ISO/IEC 11801 non è stato formalmente recepito né in UE né in Italia, quindi non assicura la conformità alla “regola d’arte”

• Legge n. 46/90 del 5.3.90 (G.U. n. 59 del 12.3.90)– “Norme per la sicurezza degli impianti”– Definisce gli impianti, in edifici adibiti a uso civile, per l’installazione

dei quali la ditta che esegue i lavori deve avere la relativa abilitazione

• DPR n. 447/91 del 6.12.91 (G.U. n. ?? del ??.??.??) – “Regolamento di attuazione della legge 5 marzo 1990, n. 46, in

materia di sicurezza degli impianti”

RIFERIMENTI NORMATIVI: SERIE EN 50173 E CORRELATE• CEI EN 50173-1 (2003-06) - “Tecnologia dell’informazione - Sistemi di

cablaggio generico - Parte 1: Requisiti generali e uffici”

• CEI 306-2 (2003-01) - “Guida per il cablaggio per telecomunicazioni e distribuzione multimediale negli uffici residenziali”

• CEI EN 50174-1 (2001-03) - “Tecnologia dell’informazione - Installazione del cablaggio - Parte 1: Specifiche e assicurazione della qualità”

• CEI EN 50174-2 (2001-05) - “Tecnologia dell’informazione - Installazione del cablaggio - Parte 2: Pianificazione e criteri di installazione all’interno degli edifici”

• EN 50174-3 (2003) - “Information technology - Cabling system installation - Part 3: Installation planning and practices outside buildings” [ratificato, annuncio entro 1.3.04, pubblicazione entro 1.9.04]

• CEI EN 50310 (2001-04) - “Applicazione della connessione equipotenziale e della messa a terra in edifici contenenti apparecchiature per la tecnologia dell’informazione CEI EN 50173”

• CEI EN 50346 (2004-05) - “Tecnologia dell’informazione - Installazione del cablaggio - Prove del cablaggio installato”

NORMA CEI EN 50173-1: SOMMARIO (UFFICIALE)

“La presente Norma Europea specifica il cablaggio generico (detto anche cablaggio strutturato) da usarsi all’interno di insediamenti commerciali che possono essere costituiti da singoli edifici o dapiù edifici in un insediamento.

Il cablaggio definito dalla presente Norma si presta al trasporto di un’ampia gamma di servizi, inclusi voce, dati, testi, immagini e video.

Vengono specificate:

a) la struttura e la configurazione dei cablaggi generici;

b) le prescrizioni di prestazione dei cablaggi;

c) le opzioni di realizzazione.

Le prescrizioni per la sicurezza e la compatibilità elettromagnetica esulano dal campo di applicazione della presente Norma Europea.”

I Comitati Nazionali membri del CENELEC sono tenuti, in accordo col regolamento interno del CEN/CENELEC, ad adottare questa Norma Europea, senza alcuna modifica, come Norma Nazionale. Gli elenchi aggiornati e i relativi riferimenti di tali Norme Nazionali possono essere ottenuti rivolgendosi al Segretariato Generale del CENELEC o agli uffici di qualsiasi Comitato Nazionale membro. La presente Norma Europea esiste in tre versioni ufficiali (inglese, francese, tedesco). Una traduzione effettuata da un altro Paese membro, sotto la sua responsabilità, nella sua lingua nazionale e notificata al CENELEC, ha la medesima validità. I membri del CENELEC sono i Comitati Elettrotecnici Nazionali dei seguenti Paesi: Austria, Belgio, Cipro, Danimarca, Estonia, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Irlanda, Islanda, Italia, Lettonia, Lituania, Lussemburgo, Malta, Norvegia, Olanda, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Slovacchia, Slovenia, Spagna, Svezia, Svizzera e Ungheria.

NORMA CEI EN 50173-1: ASPETTI GENERALI

• Preparata dal Comitato Tecnico CENELEC TC 215 “Electrotechnical aspects of telecommunication equipment” – Mandato M/212 - “Telecommunications cables and cabling systems” – Mandato M/239 - “Air traffic management equipment and systems”

• Sviluppata per consentire il cablaggio preventivo dei locali di uffici indipendentemente dalle applicazioni

• Applicabile ad altre situazioni, compresi gli ambienti industriali e gli edifici residenziali, per i quali il TC 215 predisporrà norme specifiche– Per gli edifici residenziali, esiste la guida CEI 306-2 (2003-01), la quale verrà sostituita da una o

più Norme Europee, da pubblicarsi come parti ulteriori della norma EN 50173 (sigla che è ormai diventata sinonimo di “progettazione di cablaggi generici”)

• Novità di EN 50173-1 rispetto a EN 50173 e EN 50173/A1– Cablaggi centralizzati, in aggiunta alla “classica” topologia gerarchica a tre livelli– Aggiunta di un punto di transizione facoltativo nei sottosistemi di cablaggio orizzontale– Nuove classi di canale trasmissivo E e F per cavi e componenti di categoria 6 e 7– Classificazione dei canali trasmissivi per cablaggi in fibra ottica e relative prescrizioni– Limiti per tutti i parametri di canale sulla base di formule anziché di valori discreti– Limiti alla lunghezza dei canali (orizzontali e verticali) in funzione del modello realizzato– Revisione delle prescrizioni per cordoni e ponticelli– Prescrizioni su installazione e gestione sostituite da riferimenti ad altra norma apposita– Nuovi Allegati (normativi e informativi) sui limiti prestazionali e sulle caratteristiche EM dei

cablaggi, e aggiornamento dell’Allegato (informativo) sulle applicazioni supportate

NORMA CEI EN 50173-1: SCOPO E CONFORMITA’

• Specifica il cablaggio generico (o cablaggio strutturato) da usarsi all’interno di insediamenti commerciali che possono essere costituiti da singoli edifici o da più edifici in un insediamento– Definizione di “cablaggio generico”della Norma: “Sistema di cablaggio strutturato per

telecomunicazioni, in grado di supportare una vasta gamma di applicazioni. Le apparecchiature specifiche per un’applicazione non fanno parte del cablaggio generico.”

– Nota alla precedente definizione: “Il cablaggio generico può essere installato senza conoscenza a priori dell’applicazione richiesta.”

• Indirizza fabbricati nei quali la distanza massima sulla quale debbono essere distribuiti i servizi di telecomunicazione non superi i 2000 m– Ma i principi sono anche applicabili a installazioni di maggiori dimensioni

• Obbiettivi– Struttura e configurazione dei cablaggi generici– Prescrizioni di prestazione dei cablaggi– Opzioni di realizzazione

• Non-obbiettivi– Prescrizioni per la sicurezza (sicurezza e protezione elettrica, antincendio, etc.)– Prescrizioni per la compatibilità elettromagnetica (EMC)

• Per essere conforme alla Norma, un cablaggio deve anche rispettare i regolamenti locali relativi alla sicurezza (in Italia la citata Legge 46/90)

CABLAGGIO GENERICO

TOPOLOGIA E GEOMETRIA

GEOMETRIA E TOPOLOGIA

• Tutti gli standard specificano una geometria stellare

• A partire da questa geometria, mediante cavi di raccordo si realizzano differenti topologie– A stella: il cablaggio consiste di collegamenti punto-

punto isolati, ciascuno dedicato al collegamento tra una coppia di apparati attivi

– A bus: il cablaggio consiste di un cavo unico con le estremità libere, condiviso da tutti gli apparati attivi

– Ad anello: come per la topologia a bus, ma con le due estremità raccordate tra di loro a formare un anello

• Problematica rilevante in passato, quando le topologie ad anello e a bus erano frequenti

GEOMETRIA STELLARE, TOPOLOGIA STELLARE

GEOMETRIA STELLARE, TOPOLOGIA A BUS

GEOMETRIA STELLARE, TOPOLOGIA AD ANELLO

CABLAGGIO GENERICO

SPECIFICHE STRUTTURALI

MODELLO STELLARE GERARCHICO

Campus Distributor (EN)Main X-Connect (TIA/EIA)

Building Distributor (EN)Intermediate X-Connect (TIA/EIA)

BDIC

Floor Distributor (EN)Horizontal X-Connect (TIA/EIA)

BDIC

FDHC

FDo HC

Consolidation Point (EN)Transition Point (TIA/EIA)

TelecommunicationsOutlet (EN e TIA/EIA)

TO TO

Campus Backbone Cable (EN)Interbuilding Backbone (TIA/EIA)

Building Backbone Cable (EN)Intrabuilding Backbone (TIA/EIA)

(Fixed) Horizontal Cable (EN)Floor Cable (TIA/EIA)

Opzionale

FDHC

CPTP

TO TO TO

TERMINOLOGIA MINIMA

Distributore diinsediamento

Presa diTLC Distributore

di piano

Cavoorizzontale

(fisso)

Cavo di dorsale

di edificio

Cavo di dorsaledi insediamento

Distributore di edificio

Punto ditransizione

Cavo CP

Collegamento CP ocavo orizzontale (fisso)

TERMINOLOGIA DEI MACROCOMPONENTI

• External network interface - Interfaccia di rete esterna– Punto di demarcazione tra una rete esterna e una rete privata

• Building entrance facility (EF) - Struttura di ingresso all’edificio– Fornisce tutti i necessari servizi meccanici ed elettrici del caso

– Rispetta tutti i regolamenti per l’ingresso di cavi di TLC in edifici

– Comprende le protezioni elettriche (scaricatori)

• Equipment room o Telecommunications room - Sala apparati– Ospita apparati attivi, terminazioni di cavi e interconnessioni

– Ogni edificio deve possederne almeno una

• Work area - Area di lavoro (o d’utente)– Servita da almeno due prese d’utente

TERMINOLOGIA DEI MICROCOMPONENTI

• Interconnect - Interconnessione diretta– Collegamento di un apparato a un sottosistema di cablaggio

senza l’impiego di bretelle o ponticelli

• Cross-connect - Interconnessione indiretta– Come sopra, ma con l’impiego di una bretella o di un ponticello

• Equipment cord - Cordone dell’apparecchiatura– Collega un apparato a un pannello di permutazione

• Patch panel (PP) - Pannello di permutazione– Vi sono attestati i cavi di apparato, di dorsale e/o orizzontali

• Patch cord - Bretella di connessione– Realizzare le connessioni del pannello di distribuzione

• Work area cord - Cordone dell’area di lavoro– Collega un’apparecchiatura alla presa di telecomunicazioni

TERMINOLOGIA CORRENTE E GERGALE

• Equipment room o Telecommunications room - Locale tecnico (di campus, di edificio, di piano)

• Distributor - Armadio o centrostella– Campus distributor (CD) - Armadio o centrostella di comprensorio (o di campus)– Building distributor (BD) - Armadio o centrostella di edificio– Floor distributor (FD) - Armadio o centrostella di piano

• Backbone - Dorsale– Campus backbone - Dorsale di comprensorio (o di campus)– Building backbone - Dorsale verticale

• Horizontal cable - Distribuzione (o cavo) orizzontale o di piano• Telecommunications outlet (TO) - Presa d’utente• Interconnect - Collegamento diretto o (permutazione) d’apparato• Cross-connect - Collegamento indiretto o permutato• Equipment cable - Cavo o bretella (di permutazione) d’apparato• Patch panel - Permutatore• Patch cord - Cavo o bretella di permutazione• Work area cable - Cavo d’utente

ELEMENTI FACOLTATIVI

TO TO TO TO TO

CPCP

FDFD

TO TO TO TO TO

CPCP

FD

BD

FD

BD

CD= Distributore facoltativo = Cavo facoltativo

INTERCONNESSIONE DIRETTA E INDIRETTA: MODELLI

Interconnessione diretta: C

C

Interconnessione indiretta: C

C

C

C

Sottosistema di cablaggio C

Bretella di connessione o ponticello, oppure cordone

di apparecchiatura

Apparecchitura di trasmissione o terminale

Connettore (o giunzione, ma solo se fibra ottica)

EQP C

EQP C

EQP C

CANALI TRASMISSIVI E COLLEGAMENTI (1)

• Canale: percorso tra due apparecchiature attive– Massima lunghezza del canale trasmissivo:

» Orizzontale (distribuzione di piano): 100 m• Per alcune applicazioni (es. 10GIG Ethernet con cavi metallici) può

non essere supportata la distanza massima ammessa• Per canali di Classe F non sono ammessi né collegamenti indiretti

né punti di transizione (ammesse solo due connessioni)

» Orizzontale + dorsali (edificio + insediamento): 2000 m– Comprende le connessioni (connettori) alle due estremità,

ma non le connessioni (connettori) delle apprecchiature specifiche per le applicazioni

• Collegamento: percorso di trasmissione tra due interfacce di prova– Comprende le connessioni (connettori) alle due estremità

CANALI TRASMISSIVI E COLLEGAMENTI (2)

Collegamento permanente

EQP CC C TE CC C

(max 90 m)

Canale trasmissivo

FDCP TO

(max 100 m)

Collegamento

EQP CC C EQP C C

permanente

Canale

BD

trasmissivo

C

FD

min 15 m

DIMENSIONAMENTO E CONFIGURAZIONI

• Distributori di piano (FD)– Almeno un FD ogni 1000 m2 di spazio riservato agli uffici

– Piani poco popolati sono servibili da FD di piani adiacenti

• Punti di transizione (CP)– Ammesso al più un CP tra un FD e una TO (max 12 aree di lavoro)

– Devono contenere solo connessioni passive e non possono surrogare le TO (i.e. non sono ammesse connessioni dirette di apparecchiature utente a CP)

• Prese di telecomunicazione (TO)– Almeno due TO per ogni area di lavoro

• Prima presa: cavo bilanciato a quattro coppie

• Seconda presa: cavo bilancianto a quattro coppie, oppure cavo bifibra

– Eventualmente servite da FD distinti (fault-tolerance)

– Assiemi di TO per utente singolo o multiutente (max 12 aree)

CABLAGGIO GENERICO

PRESTAZIONI DEL CANALE TRASMISSIVO

CANALI TRASMISSIVI: CAVI BILANCIATI (1)

• Classi non più ammesse:– Classe A: fino a 100 kHz

– Classe B: fino a 1 MHz

– Classe C: fino a 16 MHz

• Classi ammesse:– Classe D: fino a 100 MHz [cavi di Cat. 5, ex Cat. 5e]

– Classe E: fino a 250 MHz [cavi di Cat. 6]

– Classe F: fino a 600 MHz [cavi di Cat. 7: standard in fieri]

• Classe in corso di definizione:– Classe G: fino a 1200 MHz [cavi di Cat. 8: standard in

fieri]

CANALI TRASMISSIVI: CAVI BILANCIATI (2)

Classe D Classe E Classe F

– Return Loss 10.0 dB 8.0 dB 8.0 dB

– Attenuation 24.0 dB 35.9 dB 54.6 dB

– NEXT 30.1 dB 33.1 dB 51.2 dB

– PSNEXT 27.1 dB 30.2 dB 48.2 dB

– ACR 6.1 dB -2.8 dB -3.4 dB

– PSACR 3.1 dB -5.8 dB -6.4 dB

– ELFEXT 17.4 dB 15.3 dB 31.3 dB

– PSELFEXT 14.4 dB 12.3 dB 28.3 dB

– D.C. Loop Resistance 25 25 25 – D.C. Resistance Unbalance 3 % 3 % 3 %

– D.C. Power Feeding 0.175 A 0.175 A 0.175 A

– Operating Voltage 72 V 72 V 72 V

– Propagation Delay 548 ns 546 ns 545 ns

– Delay Skew 50 ns 50 ns 30 ns

CANALI TRASMISSIVI: CAVI OTTICI

• Classi ammesse– Classe OF-300: fino a 300 m [cavi di Cat. OM1/2/3 e OS1]– Classe OF-500: fino a 500 m [cavi di Cat. OM1/2/3 e OS1]– Classe OF-2000: fino a 2000 m [cavi di Cat. OM1/2/3 e OS1]

• Attenuazione massimaCategoria Lambda Attenuaz. OF-300 OF-500 OF-

2000– OM1/2/3 850 nm 3.5 dB/km 2.55 dB 3.25 dB 8.50 dB 1300 nm 1.5 dB/km 1.95 dB 2.25 dB 4.50 dB– OS1 1310 nm 1.0 dB/km 1.80 dB 2.00 dB

3.50 dB 1550 nm 1.0 dB/km 1.80 dB 2.00 dB 3.50 dB

• Norme per multiplazione di lunghezza d’onda: norme applicative, e non norme di cablaggio

CABLAGGIO GENERICO

PRESTAZIONI DEL COLLEGAMENTO

PERMANENTE MAX

COLLEGAMENTI PERMANENTI MASSIMI: CAVI BILANCIATI[Lunghezza: 90 m] Classe D Classe E Classe F

– Return Loss 12.0 dB 10.0 dB 10.0 dB

– Attenuation 20.4 dB 30.7 dB 46.6 dB

– NEXT 32.3 dB 35.3 dB 54.7 dB

– PSNEXT 29.3 dB 32.7 dB 51.7 dB

– ACR 11.9 dB 4.7 dB 8.1 dB

– PSACR 8.9 dB 2.0 dB 5.1 dB

– ELFEXT 18.6 dB 16.2 dB 32.6 dB

– PSELFEXT 15.6 dB 13.2 dB 29.6 dB

– D.C. Loop Resistance 21 21 21 – D.C. Resistance Unbalance 3 % 3 % 3 %

– [D.C. Power Feeding 0.175 A 0.175 A 0.175 A]

– [Operating Voltage 72 V 72 V 72 V]

– Propagation Delay 491 ns 490 ns 490 ns

– Delay Skew 44 ns 44 ns 26 ns

CABLAGGIO GENERICO

ASPETTI IMPIANTISTICI

PRINCIPALI NORME DI INSTALLAZIONE

• Tensione di trazione dei cavi: 11.3 kg max

• Porzione di cavo non ritorta alla terminazione: 25 e 13 mm per cat. 4 e 5 risp. (cavi di rame)

• Categoria dei componenti passivi: pari a quella del cavo o superiore (cavi di rame)

• Distanza dei cavi (dorsali e distribuzione) dai cavi della rete di alimentazione che vi corrono paralleli: 15 cm min (cavi di rame)

• Connettori ST per cavi in fibra ottica ammessi solo se preesistenti (ampliamento di cablaggi)