Autor: Rubén Martínez Rioja
El cableado estructurado consiste en el tendido de cables en el interior de un edificio, con el propósito de implantar en un futuro una red de área local. Suele tratarse de cable de par trenzado de cobre UTP/STP, para redes de tipo IEEE 802.3. No obstante, también puede tratarse de fibra óptica o cable coaxial.
En 1991 se publicó el EIA/TIA 568 sobre cableado de telecomunicaciones, destinado a edificios comerciales. El propósito de dicho estándar es ser universal, tanto en servicios soportados como en fabricantes, ser base para el desarrollo de otros estándares de comunicaciones (voz, imagen, LAN, WAN) y definir parámetros que permitan establecer el cableado de un edificio, incluso antes que nadie lo ocupe. Se entiende el cableado como un servicio más del edificio (luz, agua, gas? y datos).
Subsistemas del cableado estructurado
Los sistemas de cableado UTP/STP se clasifican en las siguientes categorías según la velocidad de transmisión máxima que soportan.
Existen definiciones actualmente en desarrollo para categorías de la 7 a la 10 para las transmisiones de fibra óptica.
El cableado o sistema de distribución horizontal consiste de dos elementos básicos: Rutas y Espacios Horizontales.
Las rutas y espacios horizontales son utilizados para distribuir y soportar cable horizontal y conectar hardware entre la salida del área de trabajo y el cuarto de telecomunicaciones. Estas rutas y espacios son los "contenedores" del cableado horizontal y deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones:
El cableado horizontal incluye:
Se deben hacer ciertas consideraciones a la hora de seleccionar el cableado horizontal, ya que contiene la mayor cantidad de cables individuales en el edificio. Los costes en materiales, mano de obra e interrupción de labores al hacer cambios en el cableado horizontal, pueden ser muy altos. Para evitar estos costes, el cableado horizontal debe ser capaz de manejar una amplia gama de aplicaciones de usuario. La distribución horizontal debe ser diseñada para facilitar el mantenimiento y la relocalización de áreas de trabajo. El diseñador también debe considerar incorporar otros sistemas de información del edificio, por ejemplo, televisión por cable, control ambiental, seguridad, audio, alarmas y sonido, al seleccionar y diseñar el cableado horizontal.
También llamado vertebral, troncal o backbone, el sistema de cableado vertical proporciona interconexiones entre cuartos de entrada de servicios de edificio, cuartos de equipo y cuartos de telecomunicaciones.
El cableado del backbone incluye la conexión vertical entre pisos, en edificios de varias viviendas o inmuebles, estableciendo los medios de transmisión (cable), puntos principales e intermedios de conexión cruzada y terminaciones mecánicas.
Centraliza, en la sala central de equipamiento, todos los armarios de comunicaciones de cada piso mediante una topología de estrella.
Topología
Backbone
Cableado vertical
En el cableado vertical, a diferencia del horizontal, resulta más ventajoso realizar instalaciones independientes para la telefonía y datos. De este modo, si fuera necesario sustituir el backbone, se realizaría con un coste relativamente bajo, y causando menos molestias a los ocupantes del edificio que si estuviesen unidos telefonía y datos.
El backbone de datos se puede implementar con cables UTP y/o con fibra óptica. En el caso de decidir utilizar UTP, el mismo será de categoría 5e, 6 o 6A, y se dispondrá un número de cables desde cada gabinete al gabinete seleccionado como centro de estrella.
Cable telefónico multipar
El cable telefónico multipar tiene una apariencia similar al UTP pero no cumple las normas TIA/IEA 568 A/B y el conector telefónico es RJ11 y no RJ45. Tampoco suelen estar trenzados, lo que reduce su calidad. No obstante, pueden ser usados como un cable categoría 3 (10 Mbps).
El precio del cable, guarda relación con su categoría, de modo que estos cables son más económicos que los UTP o STP de categoría 6 o superior. Esto provoca que muchas instalaciones, realizadas por personal cualificado en electricidad, pero no en telecomunicaciones, empleen este tipo de cable para redes locales de datos.
Esto provocará una reducción de velocidad y calidad de toda la red, ya que, los subsistemas más rápidos de una red se ralentizarán para adecuarse a los más lentos y mantener una velocidad uniforme.
Personalmente he llegado a ver cómo se trenzaba manualmente estos cables para ahorrase la compra de cable UTP.
La diferencia de coste provocada por la utilización de fibra óptica se ve compensada por la mayor flexibilidad y posibilidad de crecimiento que brinda esta tecnología. Se construye el backbone llevando un cable de fibra desde cada gabinete al gabinete centro de la estrella. Si bien para una configuración mínima Ethernet basta con utilizar cable de 2 fibras, resulta conveniente utilizar cable con mayor cantidad de fibra (6, 12, ó 24) ya que la diferencia de coste no es importante y se posibilita por una parte disponer de conductores de reserva para el caso de falla de algunos, y por otra parte, la utilización en el futuro de otras topologías que requieren más conductores, como FDDI (fibra óptica) o sistemas resistentes a fallas que multiplexan las fibras disponibles.
Una vez determinado el tipo de cable a usar, el cableado vertical debe tener en cuenta tres factores:
Recibe ese nombre porque normalmente está en una sala donde se centralizan las comunicaciones de una planta o sección. Consiste en cables, accesorios de conexión, dispositivos de protección, y demás equipo necesario para conectar el edificio a servicios externos. Ofrecen protección eléctrica establecida por códigos eléctricos aplicables. Deben ser diseñadas de acuerdo a la norma EIA/TIA-569-A.
El diseño de cuartos de telecomunicaciones debe considerar, además de voz y datos, como se ha mencionado, la incorporación de otros sistemas de información del lugar tales como televisión por cable (CATV), alarmas, seguridad, audio y otros sistemas de telecomunicaciones internos (como los denominados edificios inteligentes).
Los requerimientos de instalación son:
En la cuarta y última unidad se ampliará el contenido sobre el cuarto o armario de comunicaciones.
El sistema de puesta a tierra y puenteo establecido en estándar ANSI/TIA/EIA-607 es un componente importante de cualquier sistema de cableado estructurado moderno. El gabinete deberá disponer de una toma de tierra, conectada a la tierra general de la instalación eléctrica, para efectuar las conexiones de todo equipamiento. El conducto de tierra no siempre se halla indicado en planos y puede ser único para ramales o circuitos que pasen por las mismas cajas de pase, conductos ó bandejas. Los cables de tierra de seguridad serán puestos a tierra en el subsuelo.
La TMGB (?Telecomunications Main Grounding Busbar?) es el punto central de tierra para los sistemas de telecomunicaciones. Se ubica en las ?Cuartos Eléctricos de Entrada?, o en la ?Sala central de Equipamiento?. Típicamente hay una única TMGB por edificio, y debe ser ubicada minimizando la distancia del conductor de tierra hasta el punto de aterramiento o enterramiento principal del edificio.
¿Qué es la toma de tierra?
La toma de tierra de un edificio determinará la calidad de su instalación eléctrica, ya que la distribución de corriente se hace en modo alterno, existiendo un polo neutro y otro con la alternancia de fases (positivo y negativo) en una frecuencia (50 veces por segundo o 60 en otros continentes). La corriente continua tiene un polo positivo y otro negativo que permanecen inalterables.
El voltaje de distribución, en la mayoría de países, es trifásico (tres corrientes alternas), y se transforma en monofásico (fase y neutro) en la sala central de equipamiento, para lo cual, necesita una referencia de carga 0, para establecerlo como neutro.
El voltaje es la diferencia de potencial entre dos puntos conectados, y en las transmisiones digitales, que el potencial 0 sea correctamente establecido, es vital para garantizar la calidad de la señal y evitar los parásitos electromagnéticos. Consideramos que el potencial cero es el del propio planeta (o corteza), por lo que hay que enterrar una pica de cobre en los cimientos del edificio (por ejemplo) para garantizar el potencial cero.
Esquema de toma de tierra
Por otro lado, la toma de tierra es de vital importancia para que actúe el interruptor diferencial, que es el sistema de seguridad implantado en España para evitar accidentes domésticos de origen eléctrico. Las películas norteamericanas suelen recurrir al mortal accidente de arrojar un aparato eléctrico a una bañera ocupada, para provocar un asesinato. En nuestro país, tendríamos que recurrir golpearle con él, o a estrangularlo con el cable, ya que, el mencionado, haría saltar el diferencial.
Las perturbaciones son inevitables en una transmisión ya que hay muchos factores que afectan a la calidad en la transmisión, ya sea con señales analógicas o digitales. En las señales digitales, limita la velocidad de transmisión ya que aumentan la tasa de errores de interpretación de bits, y en las señales analógicas introduce variaciones de amplitud y frecuencia lo que degrada la calidad de la señal.
Las principales perturbaciones en una transmisión de señales son: Atenuación, Capacitancia, Distorsión por retardo y Ruido.
Las señales de transmisión a través de largas distancias están sujetas a distorsión que es una pérdida de fuerza o amplitud de la señal. Esto es lo que se conoce como atenuación, y es la razón principal de que el largo de las redes tenga varias restricciones.
Si la señal se hace muy débil, el equipo receptor no interceptará bien o no reconocerá esta información. Esto causa errores que obligan a retransmitir nuevamente la señal. Se usan repetidores o amplificadores para extender las distancias de la red más allá de las limitaciones del cable. También se emplean Netbridges.
La atenuación se mide con aparatos que inyectan una señal de prueba en un extremo del cable y la miden en el otro extremo.
La capacitancia puede distorsionar la señal en el cable: mientras más largo sea el cable, y más delgado el espesor del aislante, mayor es la capacitancia, lo que resulta en distorsión.
La capacitancia es la unidad de medida de la energía almacenada en un cable.
Los probadores de cable pueden medir la capacitancia de un determinado par trenzado para determinar si el cable ha sido roscado o estirado. La capacitancia del cable par trenzado en las redes está entre 17 y 20 pF (picoFaradios).
Se mide en faradios que es la división de culombios por voltios, empleada para medir la capacidad eléctrica (de almacenamiento, por ejemplo)
Las líneas de transmisión tendrán en alguna porción ruido de fondo, generado por fuentes externas, el transmisor o las líneas adyacentes. Este ruido se combina con la señal transmitida. La distorsión resultante puede ser poca, pero la atenuación puede provocar que la señal digital descienda al nivel de la señal de ruido. El nivel de la señal digital debe ser mayor que el nivel de la señal de ruido, pero en largas distancias, se acerca al nivel de la señal de ruido a medida que se acerca al receptor.
Una señal formada por varias frecuencias, es propensa a la distorsión por retardo causada por la impedancia, provocando una resistencia al cambio de frecuencias. Esta puede provocar que los diferentes componentes de frecuencia que contienen las señales, donde están multiplexadas, lleguen fuera de tiempo al receptor. Si la frecuencia se incrementa, el efecto empeora y el receptor estará imposibilitado de interpretar las señales correctamente. Este problema puede resolverse disminuyendo el largo del cable.
Distorsión por retardo
La medición de la impedancia sirve para detectar roturas del cable o falta de conexiones. El cable debe tener una impedancia de 100 ohm en la frecuencia usada para transmitir datos. Es importante mantener un nivel de señal que supere el nivel de ruido. La mayor fuente de ruido en un de cable par trenzado con varios alambres es la interferencia. La interferencia es una ruptura de los cables adyacentes, no es un problema típico de los cables. El ruido ambiental en los circuitos digitales es provocado por las lámparas fluorescentes, motores, hornos de microondas y equipos de oficina como otros ordenadores, fax, teléfonos y copiadoras. Para medir la interferencia se inyecta una señal de valor conocido en un extremo y se mide la interferencia en los cables vecinos.
El ruido en una transmisión de señales es similar al ruido acústico de una conversación, que podríamos definir como todo sonido que distorsiona o dificulta la audición del orador. Es un factor ajeno al emisor y al receptor que sucede durante la transmisión y es impredecible y aleatorio.
En una transmisión de señales, es el conjunto de señales extrañas a la transmisión que se introducen en el medio de transmisión provocando alteraciones de amplitud del voltaje y variaciones de frecuencia.
Muchos de los ruidos son por causa conocida, ya que se presentaban en las transmisiones analógicas de voz en telefonía, generalmente por la inducción de campos electromagnéticos, como las diafonías (Crosstalk), o el ruido térmico, que es una perturbación electromagnética que sufre todo metal al cambiar de temperatura (también llamado ruido blanco).
Los estándares TIA/EIA-568-B se publicaron por primera vez en 2001. Sustituyen al conjunto de estándares TIA/EIA-568-A que han quedado obsoletos.
TIA/EIA-568-B intenta definir estándares que permitirán el diseño e implementación de sistemas de cableado estructurado para edificios comerciales y entre edificios en entornos empresariales o universitarios.
Su objetivo es definir los tipos de cables, distancias, conectores, arquitecturas, terminaciones de cables y características de rendimiento, requisitos de instalación de cable y métodos de pruebas de los cables instalados.
El estándar principal, el TIA/EIA-568-B.1 define los requisitos generales, mientras que TIA/EIA-568-B.2 se centra en componentes de sistemas de cable de pares balanceados y el -568-B.3 aborda componentes de sistemas de cable de fibra óptica.
Como se ha visto en unidades anteriores, la normalización consiste en el establecimiento de estándares de fabricación e instalación, describiendo cada uno de los interfaces que componen la materia a normalizar. En el caso de las telecomunicaciones, la normalización es vital para la uniformidad de las comunicaciones a nivel global. Las distintas organizaciones internacionales han establecido estándares obligados por la necesidad de uso y la tecnología desarrollada en ese momento, lo que obliga a revisar continuamente esos estándares para permitir el desarrollo tecnológico.
La intención de estos estándares es proporcionar una serie de prácticas recomendadas para el diseño e instalación de sistemas de cableado que soporten una amplia variedad de los servicios existentes, y la posibilidad de soportar servicios futuros que sean diseñados considerando los estándares de cableado. El estándar pretende cubrir un rango de vida de más de diez años para los sistemas de cableado comercial. Este objetivo ha tenido éxito en su mayor parte, como se evidencia con la definición de cables de categoría 5 en 1991, un estándar de cable que satisface la mayoría de requerimientos para 1000Base-T, emitido en 1999.
Todos estos documentos acompañan a estándares relacionados que definen caminos y espacios comerciales (569-A), cableado residencial (570-A), estándares de administración (606), tomas de tierra (607) y cableado exterior (758). También se puede decir que este intento de definir estándares permitieron determinar, además del diseño e implementación en sistema de cableado estructurado, qué cables de par trenzados utilizar para estructurar conexiones locales.
La norma EIA/TIA 568B define el cableado horizontal de la siguiente forma: El sistema de cableado horizontal es la porción del sistema de cableado de telecomunicaciones que se extiende del área de trabajo al cuarto de telecomunicaciones o viceversa.
La norma EIA/TIA 568A hace las siguientes recomendaciones en cuanto a la topología del cableado horizontal: El cableado horizontal debe seguir una topología estrella. Cada toma/conector de telecomunicaciones del área de trabajo debe conectarse a una interconexión en el cuarto de telecomunicaciones.
Sin importar el medio físico, la distancia horizontal máxima no debe exceder 90 metros (más 10 metros de holgura en el cuarto de comunicaciones). La distancia se mide desde la terminación mecánica del medio, en la interconexión horizontal en el cuarto de telecomunicaciones, hasta la toma/conector de telecomunicaciones en el área de trabajo.
La recomendación de reservar 10 metros para las terminaciones del cableado en el rack o el cuarto de telecomunicaciones, se considera, hoy en día, un estándar de facto, ya que permite la rápida sustitución o uso alternativo de equipos de conectividad y dispositivos de telecomunicaciones.
Se reconocen tres tipos de cables para el sistema de cableado horizontal: Cables de par trenzado sin blindar (UTP) de 100 ohm y cuatro pares. Cables de par trenzado blindados (STP) de 150 ohm y cuatro pares. Cables de fibra óptica multimodo de 62.5/125 µm (micras o micrómetros) y dos fibras.
Fibra óptica EIA/TIA 568
La norma EIA/TIA 568 prevé la ubicación de la transmisión de cableado vertical a horizontal, y la ubicación de los dispositivos necesarios para lograrla, en habitaciones independientes con puerta destinada a tal fin, ubicadas por lo menos una por piso, denominadas armarios de telecomunicaciones. Se utilizan habitualmente gabinetes estándar de 19 pulgadas de ancho, con puertas, de aproximadamente 50 cm de profundidad y de una altura entre 1.5 y 2 metros. En dichos gabinetes se dispone generalmente de las siguientes secciones:
Los conectores RJ (Registred Jack) son un tipo de conector muy característico por disponer de una pestaña de anclaje que genera el conocido sonido «clic» cuando se realiza la conexión, y debe presionarse esa pestaña para poder ser retirada la conexión.
Los hay de muy diverso tipo, y han sido empleados durante mucho tiempo en telefonía.
Se diferencian por la anchura, el número de contactos, el blindaje o los materiales con los que está hecho. El RJ-9/10/11 es el telefónico, de línea o el que une el teléfono con el auricular, todos ellos de cuatro hilos y diferentes anchuras. El RJ-12 es de seis hilos y el RJ-45 es de ocho hilos.
El RJ-45 al ser de ocho hilos, es el idóneo para redes locales de par trenzado de cuatro pares. Sin embargo, como ocurre con las categorías de cable y en correspondencia directa con ellos, existen más conectores RJ de ocho hilos, que ofrecen un blindaje especial, o tienen, como en el caso del RJ-49, contactos de níquel con recubrimiento de oro de 50 micras y carcasa y apantallamiento general de níquel.
Además del 568, la organización TIA/EIA es la responsable de los estándares más ampliamente utilizados para determinar el rendimiento de los medios para redes locales. Los siguientes son los estándares que nos afectan en la instalación de cableado estructurado de redes de área local.
Estándar para edificios comerciales, para recorridos y espacios de telecomunicaciones
Estándar sobre las prácticas de diseño y construcción específicos los cuales darán soporte a los medios de transmisión y al equipo de comunicaciones. Se limita a los aspectos telecomunicaciones en el diseño y construcción de edificios comerciales y no cubre los aspectos de seguridad en el diseño del edificio.
El establecimiento de este estándar nos permite realizar las instalaciones de telecomunicaciones del cableado estructurado en edificios construidos bajo ese estándar o modificados para dar cumplimiento al estándar. Determina:
Rutas de cableado horizontal
Rutas de cableado principal
Área de trabajo
Armario Rack de telecomunicaciones
Cuarto de equipo
Entrada de servicios
Estándar de cableado de telecomunicaciones residenciales y comerciales menores.
Originalmente un estándar para edificios comerciales del estándar 570A ha migrado a abordar principalmente las instalaciones residenciales, que se han vuelto comunes para la nueva construcción. Deben soportar una amplia variedad de necesidades de comunicación: Voz, Datos, Vídeo, Seguridad, Audio para el hogar y Sistema de control.
Estándar de administración para la infraestructura de telecomunicaciones de edificios comerciales.
Esta norma establece las especificaciones para la administración de un cableado y sus requerimientos de documentación. Debe permitir diferenciar por dónde viaja voz, datos, vídeo, señales de seguridad, audio, alarmas, y todas las señales soportadas por el estándar anterior (570). La documentación puede llevarse en papel, pero en redes complejas es mejor emplear software específico, ya que, en ciertos ambientes, se realizan cambios a menudo en los cableados, por esto la documentación debe ser dinámica y fácilmente actualizable.
Requisitos de conexión a tierra y conexión de telecomunicaciones para edificios comerciales.
Este estándar especifica cómo se debe hacer la conexión del sistema de toma de tierra. Todos los sistemas de telecomunicaciones necesitan de tomas de tierra aún más fiables que los sistemas para evitar la electrocución humana. Los gabinetes y los protectores de voltaje son conectados a una barra o pica de cobre (busbar) con ?agujeros? (de 2? x 1/4?). Estas picas se conectan al sistema de tierras, Grounding Backbone, mediante un cable de cobre cubierto con material aislante (mínimo número 6 AWG, de color verde o etiquetado de manera adecuada).
El Grounding Backbone estará conectado a la barra principal del sistema de telecomunicaciones (TMGB, de 4? x 1/4?) en la acometida del sistema de telecomunicaciones. El TMGB (?Telecomunications Main Grounding Busbar?) se conectará al sistema de tierras de la acometida eléctrica y a la estructura de acero de cada piso.
La toma de tierra se distribuye al edificio a través de la busbar o barra colectora, que son barras de cobre capaces de conducir grandes intensidades de corriente. A su vez, está sometido en España, desde 2002 al Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión.UTP Unshielded Twisted Pair. Par trenzado sin apantallar.
STP Shielded Twisted Pair . Par trenzado apantallado
UTP-STP
Junto con la fibra óptica, cuyo coste y capacidad pronostica la desaparición de sus competidores, el cableado estructurado se basa en la utilización de cables UTP ó STP. Estos, como ya se comentó se clasifican en las siguientes categorías:
Los cables UTP tienen una impedancia de 100 ohmios y han sido empleados para redes XbaseT, los cables STP tienen una impedancia de 150 ohmios y pertenecen a categorías actualmente en desarrollo, de la 7 a la 10, en función de la velocidad de transmisión máxima que toleran.
Esta píldora formativa está extraída del Curso online de Instalación y configuración de redes locales (UF0854).
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