Appunti di Reti di Calcolatori

Cablaggio Strutturato

Argomento Cablaggio Strutturato

Reviewed

Il cablaggio

Progettazione

Gli standard per le reti di dati

Standard internazionali

I sottosistemi

I componenti del cablaggio

Cablaggio orizzontale

Dorsali di edificio (verticale)

Dorsali di comprensorio (campus)

Cavi in rame

Il cablaggio

Il cablaggio è un insieme di componenti passivi posati in opera, che

permettono la connessione tipicamente in un edificio o gruppo di edifici per la

realizzazione di una rete. Tra i componenti principali ci sono cavi, connettori,

prese, permutatori..., opportunamente installati e predisposti per poter

connettere degli apparati attivi, come computer, telefoni, periferiche,

dispositivi.

La progettazione di un Sistema di Cablaggio Strutturato SCS deve rispettare

i requisiti richiesti dal cliente, e poter supportare telefonia, dati e video. Deve

essere sufficientemente flessibile da poter eseguire possibili modifiche

richieste dal cliente senza dover fare consistenti cambiamenti a tutto il

sistema.

Un SCS è composto da sottosistemi:

Cablaggio Strutturato 1

Progettazione

Le fasi della progettazione di un SCS sono:

1. Valutazione delle esigenze di comunicazione del cliente.

2. Analisi dell'ambiente fisico che ospiterà l'SCS.

3. Determinazione del modello di rete di comunicazione adeguato e dei

relativi supporti da realizzare (fibra, rame o mix).

4. Comunicazione del progetto preliminare e preventivo con stima dei costi.

5. Ricevuta l'approvazione, compilazione del progetto esecutivo con tutti i

dettagli.

Gli standard per le reti di dati

Abbiamo tre tipologie di standard:

Protocol Standard: riguardano i protocolli;

Cable Standard: specifiche per i singoli componenti di un SCS,

principalmente cavi, connettori e patch cards.

Structured cable Standard: riguardano i SCS nel loro complesso;

I comitati che si occupano di rilasciare gli standard sono:

IEEE : si occupa dei protocol standard facendo riferimento ai requisiti del

canale del SCS definiti nello standard internazionale sul cablaggio.

ISO/IEC

: si occupa degli standard internazionali sul cablaggio strutturato,

specifica i requisiti di conformità e le topologie di sistema. Fa riferimento

agli standard sui componenti e sui test pubblicati dall'IEC.

Cablaggio Strutturato 2

TIA : comitato americano equivalente a ISO/IEC, segue un approccio più

basato sulle componenti, infatti non definisce le classi.

EN 50173 : comitato europeo per il cablaggio strutturato.

Standard internazionali

Le norme sul cablaggio definiscono un SCS che supporta un ambiente

multivendor, permettendo la progettazione del sistema senza conoscere quali

sono i singoli dispositivi che verranno installati alla fine nell'impianto.

Gli International Generic Cabling Systems Standards, di ISO/IEC (versione

attuale 11801 - 2002 si appoggiano a specifiche IEC per i requisiti dei singoli

componenti del SCS, uno per il sottosistema orizzontale e uno per la work

area, e per i vari outlet di diverso tipo. Lo standard specifica qual è la minima

performance accettabile che tutti i componenti devono rispettare (la

peggiore).

Diversi standard TIA/EIA definiscono caratteristiche delle infrastrutture e le

norme per l'installazione, direttive per l'etichettatura e amministrazione dei

componenti, modalità di test e certificazione. Questi standard adottano

topologia fisica stellare gerarchica, costituita da:

Centro stella di comprensorio (primo livello gerarchico),

Centro stella di edificio (secondo livello gerarchico),

Centro stella (armadio) di piano (terzo livello gerarchico.

Cablaggio Strutturato 3

CD Campus distribution

MC Main Cross-connect

BD Building distribution

IC Intermediate Cross-connect

FD Floor distribution

HC Horizontal Cross-connect

TO Prese telematiche

I sottosistemi

I vari standard concordano sulla topologia stellare gerarchica, in cui si

individuano dei sottosistemi (da più vicini all'utente a più lontani):

Work Area

1. : è composto dal collegamento tra il computer (o dispositivo)

dell'utente fino alla presa (tipicamente cavo ethernet).

Sottosistema Orizzontale

2. : rappresenta l'interconnessione tra la work area

e l'armadio, che raccoglie tutte le prese di quell'armadio (centro stella di

piano).

Sottosistema Verticale

3. : rappresenta l'interconnessione di tutti i piani tra

loro.

Se in un edificio ci sono n piani, servono n locali tecnici, uno per ogni

piano. Ogni locale tecnico è connesso a uno switch di livello 2 o 3, che fa

da concentratore di edificio (centro stella di edificio).

Dorsale di Campus

4. : Nel caso ci siano più edifici da connettere alla stessa

rete, ogni centro stella di edificio è connesso tra loro tramite dei apparati

di livello 3. Uno dei centro stella di edificio avrà anche il ruolo di effettuare

la connessione alle facilities dell'Internet Provider (centro stella di

comprensorio).

I componenti del cablaggio

I componenti sono:

Mezzi trasmissivi (cavi in rame e fibre ottiche),

Strutture di permutazione,

Cablaggio Strutturato 4

Connettori, spine e prese,

Adattatori,

Apparati di protezione elettrica,

Materiali di supporto (cassette, supporti, canaline, armadi...).

Cablaggio orizzontale

Si utilizza il doppino in rame a 4

coppie di categoria 6 UTP -

Unshielded Twisted Pair), e prese di Doppino a 4 coppie UTP

categoria 6 (almeno 2 per posto di

lavoro).

Dorsali di edificio (verticale)

Si usano doppini multicoppia (dai 25

ai 100 coppie) per la telefonia ed

eventuali servizi.

La fibra multimodale per la rete e Prese di categoria 6

dati.

Dorsali di comprensorio

(campus)

Si usano anche qui doppini

multicoppia per telefonia o altri

servizi.

La fibra multimodale o monomodale

per la rete e dati.

Cavi in rame

Hardware di permutazione o interconnessione di tipo 110, ha blocchi di

connessione a 100 o 300 coppie.

Cablaggio Strutturato 5

Cavo 110 Blocchi di connettori

Connettori di tipo 110

Hardware di permutazione o interconnessione mediante pannello jack.

Pannello jack

Interconnessioni dei cavi in fibra ottica, accessibili tramite una Lightguide

Interconnection Unit LIU , connessi tramite una bretella ottica. I tipi di

connettori disponibili sono:

Connettore SC Standard Connector, è un connettore affidabile,

resistente ed economico. Impiega una ghiera ceramica per allineare

perfettamente la fibra single-mode contenuta al suo interno. È dotato di

un meccanismo di blocco/sblocco (equivalente a quello nei cavi

Ethernet).

Connettore FC Ferrule Core è stato il primo tipo di connettore a fare

uso di una ghiera ceramica e impiega un montaggio a vite arrotondata,

Cablaggio Strutturato 6

costruita in nickel o acciaio inossidabile. Una volta che il connettore

viene inserito, mantiene la sua posizione con estrema precisione.

Connettore ST Utilizza un montaggio a baionetta, invece di un

montaggio a vite. E’ impiegato nelle fibre multi-mode. Come per il

connettore FC, il suo impiego è stato ridotto negli ultimi anni, anche

perché non è pratico come connettore da fibre single-mode e FTTH.

Connettore LC Lucent Connector, Avendo un footprint che è di 1/2

rispetto a quello dei connettori SC, è diventato molto popolare nei

datacenter e negli armadi e rack ad alta densità di collegamenti. E’

sempre più impiegato nel campo delle FTTH.

Il Footprint è l'impronta di un componente elettronico sul circuito

stampato PCB . I componenti hanno molte caratteristiche di cui tenere

conto in fase di progettazione del PCB, quindi per ogni componente

deve essere definito un layout geometrico che rappresenta il punto di

contatto del componente con il PCB sottostante.

Sottosistema orizzontale

Architettura di permutazione

L' prevede che le apparecchiature siano

terminate in un campo di terminazione a sé stante (viola), e che le porte

delle apparecchiature siano collegate al circuito di cablaggio orizzontale

(blu) mediante dei cordoni di permutazione.

Questo tipo di architettura viene solitamente impiegato in presenza di

quantità elevate di apparecchiature.

Cablaggio Strutturato 7

La distanza massima tra Work area e Patch panel system è di 90 metri,

mentre tra Work area e Hub è di 100 metri.

Architettura di interconnessione

L' rappresenta una soluzione alternativa

consentita quando le apparecchiature sono collocate nell'armadio per

telecomunicazioni. Tra le porte delle apparecchiature e il circuito di

cablaggio orizzontale vengono installati dei cordoni di permutazione.

Cablaggio Strutturato 8

La distanza massima tra presa telematica e l'armadio è di 90 metri, mentre

tra la Work area e il Hub è di 100 metri.

Le terminazioni

Le terminazioni rappresentano le prese e outlet, ma anche i pannelli di

permutazione. Abbiamo due tipi di possibili connessioni:

Terminazioni cross-connect

: ci sono due pannelli diversi, ad uno si

connettono le prese, all'altro le porte dello switch (cavi entranti e cavi

uscenti). I pannelli sono connessi tramite delle bretelle. Rappresenta la

soluzione più ordinata.

Terminazioni inter-connect

: è presente solo un pannello, e si

utilizzano bretelle ibride che connettono direttamente al switch.

Rappresenta una soluzione meno ordinata.

Sottosistema di Amministrazione

E' formato da permutatori e interconnessioni. I vari sottosistemi sono

connessi tra di loro tramite punti di amministrazione. Tramite i permutatori

Cablaggio Strutturato 9

è possibile amministrare i circuiti di amministrazione, instradandoli verso le

diverse aree all'interno dell'edificio.

L'amministrazione in corrispondenza di ogni punto di permutazione

avviene tramite l'uso di trecciole o cordoni di permutazione che collegano

i campi, contrassegnati da un codice di colore per identificare il rispettivo

cavo di dorsale, orizzontale e le terminazioni delle apparecchiature.

Campi di terminazione in armadio

I campi di terminazione di un armadio telecom TC sono:

Blu: cavi del sottosistema orizzontale verso le prese telematiche

(telecommunication outlet).

Bianco: cavi di dorsale verso le apparecchiature.

Grigio: cavo di giunzione verso un altro armadio sullo stesso piano.

Viola: circuiti dell'apparecchiatura comune all'interno del TC (hub,

concentratori...).

Il campo grigio ci sarà solo quando i cavi di giunzione vengono terminati

nel TC; il campo viola solo se sono presenti le apparecchiature

nell'armadio; il blu e bianco sono sempre presenti nel TC.

Tra qualsiasi campo contenuto nel TC è possibile stabilire delle

interconnessioni, che hanno come scopo principale l’

a

ssegnazione delle

prese telematiche ai circuiti dell’

a

pparecchiatura comune.

Interconnessione

Interconnessione Funzione

Assegnazione di una I/O ad un circuito di un'apparecchiatura

Da blu a bianco comune in un ER (equipment room) che è stato esteso al TC

tramite il sistema dorsale.

Assegnazione di una IO servita dal TC ad un circuito

Da grigio a dell’

a pparecchiatura comune in un ER che è stato esteso al TC

bianco tramite il sottosistema di dorsale mediante un permutatore

intermedio IC .

Assegnazione di una IO ad un circuito dell’

a pparecchiatura

Da blu a viola comune presente nel TC.

Assegnazione di una IO in un altro TC ad un circuito

Da grigio a viola dell’

a pparecchiatura comune presente in questo TC.

Cablaggio Strutturato 10

Tipico armadio per telecomunicazioni.

Campi di terminazione in un Equipment Room

In una ER sono alloggiati i commutatori per le trasmissioni di fonia e dati e,

a volte, i computer principali di un edificio. Contiene inoltre il cavo ed i

componenti di connessione per il collegamento dell’

a

pparecchiatura

comune all’

intero sistema di distribuzione dell’

edificio.

Bianco: Cavi di dorsale verso l’

a

rmadio per telecomunicazioni TC .

Marrone: Cavi del sottosistema di campus verso altri edifici.

Viola: Circuiti dell’

a

pparecchiatura comune collocata all’

interno dell’

E R

(commutatori, apparati di controllo, concentratori, hub della LAN,

ecc.).

Verde: Circuiti delle linee di centrale della società telefonica.

Giallo: Circuiti vari.

Grigio: Cavo di giunzione verso altri locali apparecchiature o computer.

Cablaggio Strutturato 11

Blu: Cavi del sottosistema orizzontale verso le IO servite dall’

E R.

Interconnessione

Interconnessione Funzione

Da viola a Estensione di un circuito dell’

a pparecchiatura comune presente in

bianco un ER ad un TC tramite il sottosistema di dorsale.

Estensione di un circuito dell’

a pparecchiatura comune presente in

Da viola a un ER ad un TC o un ER di un altro edificio tramite il sottosistema

marrone di campus.

Assegnazione di un circuito dell’

a pparecchiatura comune

Da viola a blu presente in un ER ad una IO dell’

a rea di lavoro.

Da viola a verde Accesso ai circuiti della linea di centrale.

Da grigio a Estensione di un circuito dell’

a pparecchiatura comune presente in

bianco un altro ER ad un TC tramite il sottosistema di dorsale.

Campi di terminazione di un SCS

A livello di dorsale sono consentiti al massimo due livelli. Lo scopo

consiste nel limitare ad un massimo di tre interconnessioni il numero di

punti di amministrazione su ogni circuito. Il primo livello include il

permutatore principale verso l’

a

rmadio per telecomunicazioni nello stesso

edificio oppure il cavo della dorsale di campus verso un altro edificio. Un

secondo livello viene utilizzato per la connessione tra due armadi o tra un

permutatore intermedio ed un armadio in un altro edificio.

Cablaggio Strutturato 12

Cablaggio Strutturato 13

Parametri di cablaggio

Argomento Cablaggio Strutturato

Reviewed

Il doppino Twisted Pair)

Tipi di Doppino

Trasmissione sbilanciata

Trasmissione bilanciata

Parametri del doppino

Attenuazione

Cross-talk (diafonia)

Near End Cross-talk NEXT - Paradifonia)

Power Sum NEXT PSNEXT

For End Cross-talk Telediafonia - FEXT

Attenuation to Cross-talk Ratio ACR

Equal Level FEXT ELFEXT

Impedenza caratteristica e Return Loss

Propagation delay e Delay Skew

Fibre ottiche

Dispersione modale

Caratteristiche della fibra

Il doppino (Twisted Pair)

E' costituito da una coppia di conduttori di rame ricoperti di guaina isolante e

ritorti (twisted), al fine di ridurre le interferenze elettromagnetiche. Hanno

ridotte emissione e sensibilità ai disturbi.

E' impiegato in fonia, reti locali e SCS. Ha costi ridotti, facile installazione e

flessibilità. Spesso sono composti da più coppie, utilizzando però passi di

binatura differenziati da coppia a coppia per ridurre la diafonia tra le coppie.

Nella trasmissione differenziale ogni coppia è composta da due fili, uno

positivo e uno negativo, il dispositivo di trasmissione invia le forme

opposte dello stesso segnale sui due fili di trasmissione. Un disturbo agisce

in modo uguale sui due fili e gli effetti del disturbo risultano simmetrici, in

ricezione la somma dei due segnali restituisce il segnale originale (picco e

valle si cancellano a vicenda).

Parametri di cablaggio 1

Tipi di Doppino

Unshielded Twisted Pair UTP Shielded Twisted Pair STP

L'STP rispetto al FTP è schermato

più pesantemente.

Foiled Shielded Twisted Pair FTP

Trasmissione sbilanciata

In una trasmissione sbilanciata uno dei due conduttori della coppia è posto a

massa (ground) ad entrambi gli estremi. Questo tipo di trasmissione lavora

bene a bassi data rate, per brevi distanze ed in ambienti non rumorosi.

Semplici strumenti (come luci fluorescenti) potrebbero interferire sulla

trasmissione causando errori.

Parametri di cablaggio 2

Trasmissione bilanciata

In una trasmissione bilanciata il segnale che viaggia su un conduttore della

coppia è uguale in ampiezza ma opposto in fase a quello che occupa l’

a

ltro

conduttore. Garantendo il perfetto bilanciamento, la tensione media è zero.

Questo tipo di trasmissione rappresenta il modo meno costoso per evitare le

interferenze esterne.

Piccoli trasformatori sono usati per isolare il cavo dal rumore esterno. Ottima

soluzione per ambienti di ufficio senza ricorrere alla schermatura delle coppie.

Parametri del doppino

Attenuazione

In un doppino può avvenire

l'attenuazione del segnale a

causa del Copper Loss (perdita

Parametri di cablaggio 3

di energia sottoforma di calore) I migliori materiali isolanti sono

oppure del Dieletric Loss Polyethylene e Teflon.

(dissipazione dovuta al

dielettrico del materiale).

Cross-talk (diafonia)

In generale con Cross-Talk si

intende quanto un cavo disturba

un altro vicino.

Spesso è misurata in dB ed è

presentata come attenuazione

di diafonia e, quindi, come

parametro di merito (quanto è

attenuato un segnale indotto da

un cavo vicino).

Il miglior modo per evitare eccessivi disturbi causati dal crosstalk è quello di

usare cavi corti, sottili ed attorcigliati (short, tight and twist). All’

a

umentare

della frequenza gli effetti dovuti al crosstalk diventano più rilevanti.

Near End Cross-talk (NEXT - Paradifonia)

Con NEXT ci si riferisce ai

disturbi dovuti

all’

a

ccoppiamento di segnali

dalla coppia trasmittente su

quella ricevente sulla stessa

estremità del cavo. Cresce

molto al crescere della

lunghezza del cavo e si

stabilizza dopo una quindicina

di metri.

Power Sum NEXT

(PSNEXT)

Con PSNEXT si riferisce ai

disturbi dovuti

all’

a

ccoppiamento di segnali da

Parametri di cab