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