CARACTERÍSTICAS

 Un cableado Estructurado Es un medio de comunicación físico-pasivo para las redes LAN  de cualquier empresa o edificio de oficinas. Con él se busca un medio de transmisión independiente de la aplicación, es decir que no dependa del tipo  de red, formato o protocolo de transmisión que se utilice: Ethernet, Token Ring, Voz, RDSI, Control, Video, ATM sino que sea flexible a todas estas posibilidades.

Antes de que el Cableado Estructurado (SCE) estuviera concebido como norma, existían muchas redes de conexión propietarias lo que involucraba personal capacitado para cada una de ellas, así como una gran cantidad de problemas que se generaban al tenerse incluso en una misma empresa, de estos diferentes tipos de redes.

Otro Problema a tratar era el saber que aplicación física se estaba utilizando para determinar: la cantidad de pares telefónicos a necesitarse, los conectores requeridos, tipo de cable (coaxial o Multipar) distancias, entre otros requerimientos. Hoy en día el Cableado Estructurado (SCE) elimina estos inconvenientes y establece estándares de conexión y de desempeño genéricos para todos los servicios  a utilizarse en la red.

TOPOLOGÍA FÍSICA ESTRELLA

Los SCE utilizan topología física estrella con el fin de que todos los puntos de red se concentren y de esta forma poder disponer de un Hub como bus activo y repetidor. Esta topología introduce bastantes ventajas  entre las mas importantes la administración y el mantenimiento. Aunque la topología física sea estrella, la topología lógica sigue siendo la que indique el protocolo de nivel de enlace, o sea bus para Ethernet y anillo para Token ring. El hub se encarga de definir  la topología.

ADMINISTRACIÓN

Característica como la topología estrella, que permite tener un cable independiente para cada estación, y las normativas de instalación y entrega, hacen que el cableado estructurado sea ideal para una optima administración de cada uno de los recursos y de los servicios que se tiene en la red. La concentración en un punto permite rápidos cambios futuros, adicionar nuevos puntos de red, cambiar de servicio y bajan el tiempo invertido para las labores de mantenimiento

DESEMPEÑO                   

Un Cableado Estructurado está concebido para que presente los mínimos problemas por mantenimiento, lo que se traduce en un alto porcentaje de buen desempeño de la red. Una red instalada con elementos que cumplen todas las especificaciones de las normas y bajo las condiciones técnicas que las mismas sugieren, se han de garantizar para un funcionamiento óptimo por varios años. Inclusive, hay fabricantes que garantizan sus elementos de por vida.

PRESENTACIÓN

El cableado estructurado involucra implícitamente otro aspecto que hasta el momento no era tenido en cuenta, el estético. A diferencia de las redes implementadas con cable coaxial, todos los elementos del cableado ofrecen una agradable presentación y una terminación final estética y ordenada, la cual abandona el desorden que reinaba anteriormente en los cuartos de computación.

LINEAS DE TRANSMISIÓN

Una línea de transmisión es un par de conductores que permiten la transferencia de una señal desde una fuente hacia una carga, y cuyo comportamiento es complejo y depende de la frecuencia, del medio y de la distancia. El estudio de las líneas de transmisión demanda de una gran teoría en electromagnetismo, en física de las materiales, entre otros fundamentos. Nuestro repaso estará encaminado a conocer las aspectos básicos de una LT (Línea de Transmisión), para entender la naturaleza de las normas existentes para cableado estructurado.

si dirigimos nuestro análisis del comportamiento  eléctrico de un par de cables telefónicos, nos encontramos con varios problemas que se pueden resumir en:

Los anteriores son algunos inconvenientes que se vienen a través de una llamada telefónica. Pues bien, este cable durante una comunicación telefónica sólo está transportando señales que se encuentran dentro del rango del ancho de banda telefónico comercial de 300Hz a 3400Hz, El cable utilizado para cableado estructurado, es trenzado y de cobre al igual que el cable telefónico ya analizado.

Por lo anterior se suscita una pregunta ¿Como es posible transmitir datos con velocidades hasta 100.000.000Hz a través de un cable cobre si a una velocidad de 3400 presenta tantos problemas para una optima comunicación?. La respuesta nos la da la teoría de líneas de transmisión, con la cual sólo teniendo en cuenta ciertas consideraciones electromagnéticas es posible alcanzar tan altas velocidades. Las normas emitidas por la EIA / TIA (Electronic Industries Association / Telecomunication Industries Association), aclaran estas consideraciones y brindan una guía práctica para una instalación técnica adecuada.

A continuación se analizarán los fundamentos de LT que ayudarán a comprender las normas de cableado estructurado:

REPRESENTACIÓN DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN.

A partir de este momento consideremos un par de cobre como una sucesión de inductancias y resistencias en serie y capacitancia y conductancias en paralelo como lo muestra la figura.

Nuestro par telefónico deja de ser una resistencia para asumir un comportamiento a altas frecuencias. La línea bajo estas condiciones presenta comportamientos indeseados de inducción y grandes atenuaciones y de cuyo manejo adecuado del cable depende el disminuir su magnitud e influencia sobre el comportamiento eléctrico.

La aparición de la resistencia de debe al comportamiento resistivo del material del cual esta hecho el cable. las inductancias son un efecto de la circulación de la corriente, la capacitancia se debe al almacenamiento de cargas y al paralelismo entre cada uno de los conductores y la conductancia es problema del medio que separa los conductores.

IMPEDANCIAS CARACTERÍSTICAS

Es uno de los parámetros mas importantes de una línea de transmisión.

Es una medida de los valores de los elementos pasivos asociados a la LT: Resistencia, Inductancia, Capacitancia y Conductancia. Es un valor constante en todo el trayecto del cable, sólo depende de la frecuencia de operación. El fabricante del cable UTP debe asegurar la impedancia característica de 100W  para una frecuencia de 100Mhz. Se representa por Zo y se expresa bajo la fórmula:

    Impedancia característica  (Zo) =   √   [(R + JWL) / (G + JWC)]

Para  altas frecuencias el termino JW se vuelve tan grande que R y G pueden ser despreciables, por lo cual   Zo depende prácticamente de L y C, esto indica que el manejo de estos dos parámetros debe ser muy especial para garantizar la mayor estabilidad en la Zo y lograr  un comportamiento homogéneo de la línea de transmisión.

Un concepto a tener muy en cuenta acerca de este parámetro, es que habla del valor de la carga terminal a la cual se da la máxima transferencia de energía, es decir, sise desea transferir  la máxima potencia posible de una fuente de señal alterna hacia una carga, se debe utilizar un valor de impedancia  de la carga igual al valor de la impedancia característica del cable o viceversa, el cable debe corresponder a la carga en impedancia.

Algunos valores típicos de Zo para algunos cables y por lo tanto el de entrada o salida de los equipos asociados son:

ATENUACIÓN

Son perdidas de señal que se presentan por efectos resistivos del cable y que es mayor  a altas frecuencias. Se mide en decibeles donde 1 db = 10 Log P, P es la potencia entregada por la fuente de señal. El decibel es una unidad  para medir potencia o voltaje y se utiliza para evitar trabajar con cifras muy grandes. Como ejemplo, cuando hablamos de potencia de 20 db= 10 Log 100, en vez de referirnos a 100 Watios de potencia nos resulta mejor hablar de 20db. este factor hay que cuidarlo bastante en la LT. Ya que puede disminuir demasiado la señal hasta un punto en donde se tenga una señal inaceptable para ser utilizada, debido a la baja relación señal / ruido que se traduce en una imposibilidad de discernir la señal.

Para un cable UTP a 100Mhz se esperan pérdidas hasta de 24db , en la categoría 5e. La atenuación es inversamente proporcional a Zo, lo que significa que entre mas alta sea Zo, menor será la atenuación. Este comportamiento se debe tener muy en cuenta a la hora de definir que impedancia utilizar.

DIAFONIA

Los comportamientos inductivos y capacitivos de unas LT resultan en un problema bastante complicado de resolver. Ya se había mencionado que en las transmisiones telefónicas se presentan muy a menudo interferencias indeseables de otro pares telefónicos y dentro del mismo par, a este fenómeno se la ha llamado Diafonía, que se resume en un efecto capacitivo e inductivo indeseable entre los hilos de un par telefónico y entre este y otros pares adyacentes. La diafonía es mucho mas perjudicial a las altas velocidades en las que operan las transmisiones de datos dentro de un cableado estructurado. Las perdidas por este factor son las cusas comunes de mal funcionamiento de una red de datos y por eso es que las normas son mas estrictas en el cumplimiento de indicaciones para una correcta instalación de un cableado.

En un sistema de cableado estructurado, a la diafonía se la ha denominado NEXT que son las iniciales en ingles de Near End Cross Talk , debido a que los chequeos de diafonía se realizan en el extremo cercano de la fuente de excitación. La Principal forma de corregir este factor , es mediante el trenzado de los cables.  El trenzado se debe conservar desde la fabricación  hasta la instalación final, no halando el cable más de lo que remienda el fabricante, no realizando curvaturas inadecuadas, no destrenzando el cable más de lo recomendado en el momento de la conectorización, así como evitar quitar la chaqueta del cable más allá de lo indicado por la norma.

El Next, se mide en decibeles y se expresa como un valor positivo, aunque el verdadero comportamiento sea en valores por debajo de 0db, esta forma de tratar el next, así como la atenuación, se debe al hecho que es mejor trabajar con el valor absoluto que con un signo de por medio. Entre más alto el NEXT el comportamiento  es mejor, menos señal inducida, el FEXT es la diafonía  en el extremo lejano, también bastante importante para el desempeño del canal.

Se  experab30db de pérdida mínimo por NEXT para la categoría 5e, en cuanto al FEXT, el valor mínimo es 17db.

ACR

Es una medida combinada entre la diafonía y la atenuación de una línea de transmisión muy importante para evaluar el desempeño. el ACR es una medida que habla de la uniformidad en la construcción de cables.

            ACR (db) = Pérdidas por diafonía (db) - Pérdidas por Atenuación

Se mide en decibeles y se esperan 10 db para categoría 5 y minimo 6.1 para la categoria 5E, entre mas grande el valor, mejor es el desempeño del canal.

SRL

Son las perdidas por reflexión estructural que se presenta en toda línea de transmisión, debido a cambios en la impedancia en todo el trayecto del cable con lo cual una parte de la potencia se refleja y que se traduce en pérdidas de señal hacia la carga. Errores en la conectorización y en la calidad de los elementos de un cableado afectan en grado sumo este parámetro.

POWER SUM

Es una medida de la diafonía más exigente que se realiza en las redes. Es la sumatoria de  diafonías para diferentes aplicaciones dentro del mismo cable.

Es calculada de las medidas individuales de diafonía par a par  a una frecuencia determinada para la misma aplicación.

RETARDO A LA PROPAGACIÓN Y DELAY SKEW

El retardo a la propagación equivale a la cantidad de tiempo que pasa desde el momento en que una señal se transmite y cuando llaga al receptor.

Delay Skew es la diferencia entre los pares con menor y mayor retardo.

Los errores en la transmisión están asociados los valores excesivos de retardo y de delay skew, incluyendo el Jitter y el bit error rate.

El delay skew es el cable no debe exceder 45 ns/100m entre 1Mhz y la frecuencia más alta de referencia para una categoría dada.

FIBRA ÓPTICA

Es el medio de comunicación más prometedor para el futuro, por sus grandes ventajas con respecto a los conductores de cobre, lo que hace cada día más utilizado y su conocimiento más necesario. Tanto en las redes LAN para backbone y acceso al área de trabajo, como en las redes WAN como anillos en estructuras nacionales y para interconexión oceánica, Es un conductor hecho para transmitir señales luminosas, construido básicamente con silicio y que se apropia de un fenómeno de la física óptica llamado "reflexión total interna". Su atenuación tan baja permite llevar señales a grandes distancias con pérdidas insignificantes con las presentadas por los cables de cobre.

VENTAJAS:

Inmunidad a la EMI y RFI

La fibra óptica al transmitir luz en vez de señales eléctricas, no sufre problemas de inducción electromagnética y de radiofrecuencia,  tampoco problemas de diafonía. Por lo anterior la fibra se puede utilizar cerca de cables de alta tensión sin sufrir interferencia alguna. Esta característica la a hecho ideal para tenderse a través de los cables de alta tensión de las hidroeléctricas, lo que brinda seguridad y fácil manejo.