Sistemi di cablaggio strutturato

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1 Sistemi di cablaggio strutturato

2 La diffusione e la frequenza con cui le installazioni di reti per le telecomunicazioni hanno seguito lo sviluppo delle tecnologie di trasmissione dei dati, hanno posto in evidenza la necessità di realizzare sistemi di cablaggio adeguati sia alle attuali richieste, relative alla qualità e alle specifiche tecniche dei dispositivi di comunicazione, sia tali da poter adattarsi con elevata flessibilità all evoluzione tecnologica. Il sistema che risponde a questi requisiti è quello del cablaggio strutturato. Tale termine designa un sistema di telecomunicazione che attui e garantisca l interconnessione di dispositivi fra loro eterogenei, assicurando servizi con elevate velocità di trasmissione, modularità, espansibilità e sicurezza. I sistemi strutturati si svilupparono a partire dagli inizi degli anni ottanta come risposta ad una specifica esigenza da parte delle aziende di poter disporre di strutture efficienti, versatili, su cui fosse possibile installare servizi di vario tipo, senza dover realizzare per ognuno di essi un apposito sistema di cablaggio; inoltre vi era la necessità di una struttura che fosse in grado di supportare lo sviluppo delle tecnologie future, senza richiedere, per l adattamento, una pesante modifica della stessa. La principale differenza tra un sistema di tipo strutturato ed uno di tipo tradizionale consiste nel fatto che il primo non risulta vincolato ad una sola tipologia di protocollo dati o, più in generale, ad una solo tipologia di servizio. Tale caratteristica offre ai sistemi strutturati la versatilità necessaria per soddisfare le diverse esigenze di interconnessione di dispositivi: ciò verso cui si tende è la possibilità di offrire, tramite un'unica struttura, una molteplicità di servizi, sia in ambito commerciale che domestico, interfacciando apparecchiature di tipo diverso. L attività normativa che regola la realizzazione di sistemi di cablaggio si è sviluppata in origine negli Stati Uniti, su proposta delle varie industrie elettroniche del settore, che esprimevano in tal modo la necessità di un unico standard cui far riferimento durante la fase di progettazione e di successiva installazione. Tale attività è stata sintetizzata e recepita negli standard EIA/TIA (Electronics Industry Association, Telecommunications Industry Association), che in continua e rapida evoluzione per l attività dei gruppi di studio, forniscono le linee guida alle varie compagnie. L equivalente europeo di tale organismo è il Cenelec, la commissione europea per la standardizzazione elettrotecnica, che tramite i comitati tecnici ha fornito le norme per il mercato europeo. Infine si hanno gli standard internazionali dell ISO, molto simili a quelli del Cenelec, che definiscono sistemi generici di cablaggio, indipendentemente dal tipo di applicazione. In Italia si fa riferimento all attività del CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano) che recepisce tramite i propri comitati tecnici, le norme europee. Sfortunatamente, a differenza di quanto accade - 2 -

3 per le norme EIA/TIA, non si ha uno specifico riferimento a sistemi di cablaggio per edifici ad uso commerciale e dualmente per edifici destinati ad abitazioni private. Tuttavia il CEI ha pubblicato una Guida per il cablaggio degli edifici residenziali e una serie di raccomandazioni, il cui scopo è quello di indicare come applicare nel modo più razionale la molteplicità di norme esistenti sull argomento. L insieme di tali norme può venire applicato sia ad un singolo edificio o ad un comprensorio (campus), che includa diverse strutture; si vengono così a definire delle aree interconnesse, in cui i singoli utenti, dalle loro postazioni di lavoro possano interagire fra loro. Gli standard di cablaggio In tutti gli standard, relativi al cablaggio generico di edifici, vengono considerati e regolamentati alcuni aspetti di base dei sistemi stessi; questi riferimenti sono in ogni caso da intendere non come valori assegnati in modo puntuale, quanto piuttosto in termini di requisiti, sia topologici che elettrici, minimi. Si delinea quindi una situazione in cui più che fissare strettamente valori o strutture, si hanno margini di operabilità all interno di configurazioni generiche: molte scelte sono lasciate al progettista. Ad esempio gli standard principali non specificano quale tipo di servizio fornire utilizzando la struttura, e in tale ottica, si prospettano diverse soluzioni in relazione alle scelte effettuate, ma sempre coerenti con le linee guida generali. Le caratteristiche fondamentali dei sistemi di cablaggio possono essere riassunte nei seguenti punti: a) La struttura topologica e la configurazione minima per il cablaggio generico, ivi comprese le distanze massime e la collocazione fisica dei dispositivi, in relazione alla qualità e alle proprietà dei mezzi trasmissivi e dei dispositivi utilizzati; b) I requisiti per la realizzazione di tali strutture e la prassi di installazione; c) Le caratteristiche specifiche degli apparati elettrici, elettronici ovvero di quelli ottici; d) Le caratteristiche dei mezzi di trasmissione e dei dispositivi passivi; e) I requisiti delle prestazioni per i singoli collegamenti, sia in cavi che in fibra ottica; f) I requisiti di conformità e le procedure di verifica e collaudo. Come anticipato nel precedente paragrafo, oltre a queste caratteristiche di base vi sono altri aspetti che vengono analizzati da relative norme; in particolare vengono presi in considerazione i requisiti di sicurezza (protezione elettrica, infiammabilità, ecc.), le caratteristiche di compatibilità elettromagnetica, le indicazioni per la messa a terra e la connessione equipotenziale

4 Nei successivi paragrafi viene presentato un prospetto delle norme esistenti e dei relativi contenuti, facendo riferimento ai seguenti tre gruppi principali; Gli standard di cablaggio ANSI/TIA/EIA, sviluppati negli Stati Uniti; Gli standard internazionali ISO/IEC; Gli standard europei Cenelec, cui fanno riferimento le norme italiane del CEI. Gli standard TIA/EIA Lo standard TIA/EIA 568-B, Commercial Building Telecommunications Wiring Standard. Lo standard TIA/EIA 569-A, Commercial Building Standard for Telecommunication Pathways and Spaces. Lo standard TIA/EIA 570-A, Residential Telecommunications Cabling Standard Lo standard TIA/EIA 606, The Administration Standard for the Telecommunication Infrastructure of Commercial Buildings. Standard TIA/EIA 607, Commercial buildings grounding and bonding requirements for telecommunications. Gli standard ISO/IEC Standard ISO/TEC IS 11801, Information technology Generic cabling for customer premises Cabling Gli standard CENELEC Standard CENELEC EN50173, Performance Requirements of Generic Cabling Schemes Standard CENELEC EN 50310, Bonding and earthing of IT equipment - 4 -

5 Oltre a quelli sopra riportati, esiste una serie di norme relative alle caratteristiche di mezzi trasmissivi, ai requisiti per la sicurezza e ad impianti di tipo telefonico o elettrico, cui gli standard di cablaggio generico fanno riferimento. Gli standard CEI Il Comitato Elettrotecnico Italiano ha recepito la norma En del CENELEC nel 1997 e ne ha aggiornato le specifiche nel 2000 con una Variante (A1), precisamente nella Norma CEI EN50173, Tecnologia dell informazione Sistemi di cablaggio Generico Norma CEI EN50174, Tecnologia dell informazione Installazione del cablaggio. Guida CEI 306-2, Guida per il cablaggio per telecomunicazioni e distribuzione multimediale negli edifici residenziali. Norma CEI EN 50310, Applicazione della connessione equipotenziale delle apparecchiature per la tecnologia dell informazione negli edifici con riferimento alla prestazione di sicurezza, funzionale ed elettromagnetica

6 Topologia di una rete di cablaggio. La topologia di una rete è una rappresentazione logica del sistema d'interconnessione dei cavi per supportare i servizi richiesti; le topologie sono delle rappresentazioni, fisiche e logiche, della distribuzione dei conduttori, dei cavi e cavidotti, delle apparecchiature terminali che compongono una rete. Non necessariamente una topologia logica impone direttamente la stessa topologia di rete; difatti può installarsi una topologia logica a stella tramite canalizzazione di rete a bus. Ciò detto, il sistema di cablaggio è costituito da una struttura a stella gerarchica, che include un insieme di sottosistemi locali, anch essi gerarchicamente distribuiti. Un sistema di cablaggio strutturato è composto, in maniera schematica ed essenziale, da due distribuzioni: una orizzontale (horizontal cabling systems structure) e una verticale (Backbone cabling system structure); la prima si sviluppa in ogni singolo piano dell edificio con lo scopo di collegare le prese delle singole postazioni di lavoro all armadio di piano. La distribuzione verticale, che si distingue ulteriormente in dorsali d'edificio e dorsali di comprensorio, collega fra loro tutti gli armadi di piano con il centro di distribuzione dell edificio e con la dorsale di comprensorio. La figura seguente illustra molto schematicamente questa prima classificazione

7 Cablaggio Orizzontale dell Edificio Il sottosistema di cablaggio orizzontale si estende dal distributore di piano (FD) fino alle prese di telecomunicazione (TO Telecommunications Outlet) che si trovano nell'area di lavoro (WA Working Area) Gli elementi funzionali che caratterizzano il sistema orizzontale sono essenzialmente: Distributore di piano; Cavi orizzontali; La terminazione dei cavi orizzontali in corrispondenza del distributore di piano; I connettori di smistamento in corrispondenza del distributore di piano; Le prese di telecomunicazione. Elementi del cablaggio orizzontale. Locali di telecomunicazioni Le apparecchiature costituenti il distributore di piano devono essere racchiuse in appositi spazi chiusi, previsti di due tipi: locale di telecomunicazione (TR Telecommunications Rooms) e sale apparati (EQ Equipment Rooms). Queste si differenziano per la complessità o la natura degli apparati che possono contenere; in particolare nelle sale apparati può essere installato più di un distributore o PBX o diffuse installazioni di computer. Ogni TR dovrebbe avere un accesso diretto alla dorsale, sia essa di edificio o di comprensorio. Per quanto riguarda la distribuzione orizzontale si fa riferimento a locali di telecomunicazione. Distributori di Piano (Centro stella di Piano) Il numero dei distributori di piano viene regolato in base alla superficie che deve essere gestita nel piano stesso; deve esser previsto un distributore per ogni 1000 mq di superficie da coprire e inoltre deve essercene almeno uno per ogni piano. Nell ipotesi di un piano scarsamente abitato, quale può essere un attico o un magazzino, è permesso utilizzare per tale piano il distributore situato sul piano adiacente. Il distributore di piano è fondamentalmente costituito da uno o più Armadi di Piano (Telecommunicaton Closet), ciascuno dei quali contiene i seguenti dispositivi: Pannelli di Permutazione (Patch Panel) per l attestazione dei cavi provenienti da tutte le prese della distribuzione orizzontale da lui servita; - 7 -

8 Dispositivi attivi, utilizzati per l interconnessione con gli altri armadi di piano e la dorsale di edificio (normalmente sono Hub o Switch); Una barra di alimentazione per i dispositivi interni; Sistemi di raffreddamento e gruppi di continuità; Sistemi di chiusura antintrusione. Per il collegamento fra i patch panel e gli apparati attivi si utilizzano dei cordoni che vengono denominati Equipment cable (EC), mentre quelli per le connessioni fra pannelli di distribuzione, sono chiamati patch cord. La scelta del numero della disposizione viene lasciata al progettista, il quale deve valutare la necessità di coprire gli ambienti, in relazione al servizio richiesto. La norma vincola a un numero minimo di distributori per area, senza nulla dire in merito alla possibilità di ridondanza delle apparecchiature, in relazione ai parametri del servizio da fornire. Anche questo tipo di pratica di installazione viene lasciata a considerazioni di tipo funzionale ed economico I Cavi Orizzontali Con riferimento ai cavi utilizzabili, cioè le coppie di cavi in rame e le fibre ottiche, sussistono delle prescrizioni specifiche sulle caratteristiche fisiche dei conduttori. A livello di struttura viene richiesta la continuità dei cavi dal distributore di piano alle prese di telecomunicazione ad esso collegate. Se necessario è permesso un punto di transizione tra il distributore di piano e una qualsiasi delle prese di telecomunicazione. Con il termine Punto di Transizione (TP o Transition Point) si intende un punto del cablaggio orizzontale dove si realizza una giunzione di due tipi diverso di cavo, ad esempio fra un cavo piatto e un cavo tondo, oppure dove si collegano cavi con diverso numero di elementi. I cavi entranti ed uscenti dal punto di transizione dovranno essere connessi in modo da mantenere il rapporto 1: 1 e dovranno essere terminati meccanicamente al punto. Questo non potrà essere utilizzato per posizionarvi apparecchiature attive o per funzioni di gestione, quali ad esempio quelle di smistamento, ma potrà contenere solamente dispositivi passivi. Prese di Telecomunicazione Le prese di telecomunicazione vengono poste in corrispondenza dell area di lavoro, sul muro, pavimento o in qualunque punto dell area, in dipendenza dal progetto o dalla struttura esistente dell edificio. Il numero di prese e l ubicazione viene gestita in funzione del tipo di postazione da realizzare, tenendo comunque conto che una maggiore densità di prese accrescerà la flessibilità del - 8 -

9 cablaggio, in previsione di successive modifiche. In ogni area di lavoro devono essere presenti almeno due prese, che, al massimo, possono servire un piano utilizzabile di 10 mq. Una delle due prese dovrà essere servita da un cavo bilanciato di 100 I o 120 I (raccomandato quello di 100 I). L altra potrà essere servita da cavo bilanciato, analogamente alla prima, o da fibra ottica 62,5/125 µm multimodale; se una presa è supportata da un cavo bilanciato, dovranno essere previste due o quattro coppie per ciascuna presa, e tutte dovranno essere terminate. Come alternative, nella scelta dei cavi, si possono utilizzare cavi bilanciati 120 I o 150 I e fibre ottiche multimodali 50/125 µm. Se sono progettate meno di quattro coppie, la presa dovrà essere marcata. Le prese dovranno essere marcate in modo ben visibile dall utente e si dovrà prestare attenzione nel registrare la coppia iniziale e le successive modifiche. L uso di dispositivi quali trasformatori e adattatori di impedenza e di interfaccia è consentita purché esterni alla presa. Viene permessa una successiva designazione delle prese tramite inserti. I cavi ibridi, cioè un insieme di tipi diversi di cavi per categoria inseriti in una unica guaina, e le fibre multi unità che soddisfano i requisiti prescritti, potranno essere utilizzati nel sistema orizzontale, per supportare una o più prese di telecomunicazione. Il cablaggio dell area di lavoro, che connette le prese di telecomunicazione con le apparecchiature terminali, essendo non permanente, esula dagli scopi delle norme, sono state fatte, tuttavia, delle assunzioni sulle lunghezze e sulle caratteristiche trasmissive di tali cavi, in seguito riportate. Realizzazione del cablaggio orizzontale. Questo paragrafo tratterà della realizzazione del sottosistema di cablaggio orizzontale, per la quale vengono principalmente indicate le massime distanze che possono essere coperte dai cavi, con riferimento ad alcune delle configurazioni possibili. Distanze Orizzontali La massima lunghezza consentita per il cavo orizzontale, considerato dall attestazione sul distributore di piano sino alla presa di telecomunicazione, è di 90 m. Per quanto riguarda la lunghezza massima di tutto il canale orizzontale, si hanno diverse implementazioni, secondo la presenza di elementi di interconnessione, quali patch cords o jumpers, nel distributore di piano, ovvero nel caso di interconnessione diretta; le variazioni nelle lunghezze sono però relative ai cavi flessibili utilizzati. I cavi e gli elementi di connessione delle diverse categorie possono essere presenti all interno di uno stesso collegamento; per le fibre ottiche con diverso diametro del nucleo, ciò non è invece consentito. In questa stessa sede si considerano anche i cavi dell area di lavoro, esterni al - 9 -

10 cablaggio permanente, nel senso di una indicazione sulla lunghezza complessiva dei vari patch cord. Caso a) - La figura 1 esemplifica uno schema di cablaggio orizzontale, bilanciato in rame, con elemento di interconnessione. FD TP TO WA A B Collegamento permanente C Canale trasmissivo Fig. 1 Scahema di cablaggio orizzontale in rame con interconnessione Distributore di piano Punto di transizione Elemento di connessione Apparecchiatura presente in area di lavoro In questa configurazione le distanze raccomandate sono di 90 m per il collegamento permanente, indipendentemente dal tipo di mezzo utilizzato, mentre per i connettori presenti nel distributore di piano e nell area di lavoro deve aversi A+B+C pari, al massimo, a 9 metri. Caso b) - La figura 2 descrive una realizzazione del cablaggio orizzontale, bilanciato in rame, con interconnessione diretta. FD TP TO WA E Collegamento permanente Canale trasmissivo A Fig. 2 Schema di cablaggio orizzontale in rame senza interconnessione

11 Anche in questo secondo caso, la lunghezza massima del collegamento permanente è di 90 metri, mentre per i cordoni di connessione deve aversi A+E pari a 10 metri, al massimo. Caso c) - Cablaggio in fibra ottica, con interconnessione diretta, riportato in Fig. 3. FD TO E Collegamento permanente Canale trasmissivo A Fig. 3 Schema di cablaggio orizzontale in fibra ottica Giunzione in fibra ottica A + E = max 10 m Queste distanze massime, sopra riportate con la relativa terminologia, sono quelle stabilite nella norma CEI EN 50173; adesso faremo riferimento agli standard TIA/EIA, confrontando le diversità fra essi. Struttura e distanze orizzontali nello standard EIA/TIA 568 B La topologia del sottosistema orizzontale prevista nello standard TIA è, sostanzialmente, identica a quella proposta dalle norme europee; le differenze riguardano essenzialmente le distanze permesse e una particolare configurazione della presa di telecomunicazione (TO), chiamata MuTOA (Multi-user Telecommunications Outlet Assembly), e sviluppata nell ambito di una implementazione di tipo open office dei dispositivi dell area di lavoro. Per prima cosa si considerino le seguenti corrispondenze: Il distributore di piano viene indicato come horizontal cross connect (HC); Il locale di telecomunicazione diviene telecommunications room (TR); L area di lavoro, incluso la presa di telecomunicazione (TO o WAO), work area (WA). Consideriamo lo schema di una generica distribuzione orizzontale

12 HC TR TP/CP WA D Collegamento permanente A B C Dispositivo attivo Patch panel Dispositivo di utente Telecommunication outlet Transition point o Consolidation point A, B, C Equipment cord (D 15 m in caso di installazione di CP) Fig. 4 Schema di cablaggio orizzontale (TIA/EIA) Come emerge dalla struttura di Fig. 4, la maggiore differenza fra i due standard, relativamente a questo sottosistema e al solo aspetto topologico, consiste nella ridefinizione di alcuni degli elementi funzionali e nelle indicazioni relative ai patch cord. Le specifiche prevedono per il collegamento permanente una lunghezza massima di 90 metri, analogamente al caso europeo. Per quel che riguarda i patch cord, si fa riferimento ai vari segmenti separatamente, e non alla loro lunghezza totale, e quindi per il segmento B e per C viene indicato un limite massimo di 5 metri ciascuno; per A non si ha nessun riferimento. Le raccomandazioni sui cavi prescrivono l uso di cavi twistati a quattro coppie, di 100, UTP (cavi non schermati) o ScTP (schermati), e fibre ottiche multimodali 65,2/125 m o 50/125 µm. Anche in questo caso è ammesso l utilizzo di cavi multiunità, che soddisfino i requisiti dello standard. I cavi twistatati a due coppie, di 150 di tipo STP-A sono sconsigliati per nuove installazioni. Così come nelle raccomandazioni Ceti, è prevista la possibilità, ove necessario, di inserire un punto di transizione lungo il cavo orizzontale e anche la presenza di un punto di consolidamento (CP); quest ultimo, utilizzato negli schemi di tipo MuTOA di cui si tratterà a breve, consiste in un elemento di connessione lungo il collegamento permanente tra i patch panel e i TO, avente lo scopo di estendere il cavo fino alle prese, mantenendo le caratteristiche trasmissive del canale logico. In tale punto non devono essere posizionati dispositivi di interconnessione e deve

13 essere assicurato ad una struttura permanente dell edificio. Per quanto riguarda l area di lavoro sono richieste un minimo di due telecommunications outlet, di cui una servita da cavi in rame twistati e l altra da cavi o fibre ottiche multimodali. Qualunque dispositivo, sia splitter, baluns o altro, deve essere posizionato esternamente al cablaggio permanente, oltre le prese o le HC; non sono inoltre permesse giunzioni per i cavi in rame e neppure bridge. Open Office Cabling Nel documento TIA 568 B viene inclusa la possibilità di una implementazione di tipo open office della distribuzione orizzontale, volta ad aumentare la flessibilità della installazione, ottimizzando l aspetto economico. In pratica si tratta di un sistema che preveda la possibilità di servire più aree di lavoro in uno spazio caratterizzato da molteplici apparecchiature la cui posizione non risulti vincolata nell area stessa; questo per ottenere i migliori risultati in spazi, tipicamente uffici, che richiedono frequenti modifiche della configurazione delle postazioni di lavoro. Questo risultato viene conseguito utilizzando particolari prese chiamate MuTOA, acronimo di Multi-user Telecommunications Outlet Assembly; l uso di tali dispositivi, permette una diversa gestione dei cavi da utilizzare nelle aree di lavoro, in relazione alla lunghezza complessiva del collegamento permanente e, di conseguenza, alle esigenze di coloro che utilizzeranno la struttura. La Fig. 5 schematizza un sistema orizzontale che utilizza una presa MuTOA. HC CP WA MuTOA outlet WA WA Fig. 5 Cablaggio orizzontale Open Office Una altro aspetto di tale implementazione riguarda la possibilità di gestire nel modo migliore il cablaggio di edifici con particolari vincoli architettonici, siano essi di natura strutturale o artistica. Cablaggio in fibra ottica e polarità dei cavi. Gli standard per il cablaggio prevedono che alle prese di telecomunicazione giungano due cavi in fibra ottica; per tali cavi si raccomanda una identificazione tramite le etichette A e B e una relativa pratica di connessione che è illustrata nella Fig

14 Lato utente Lato installatore Lato utente Fig. 6 Lo standard 568-B1 prescrive una orientazione (polarità) A-B sulla presa di telecomunicazione vista in prospettiva frontale dal lato utente e una orientazione B-A dal lato di installatore. In pratica si ha una configurazione incrociata alle due estremità dei cavi orizzontali, come mostrato in figura. Nel caso di collegamento fra patch panel di due diversi locali di telecomunicazione, quello nella prima stanza (TR1) avrà un orientamento A-B per ogni coppia di fibre, mentre quello nella seconda stanza (TR2) avrà un orientamento B-A. Cablaggio di Dorsale dell Edificio Il sottosistema di cablaggio di dorsale di edificio si estende dal distributore di edificio ( BD - Buildings distributor ) ai distributori di piano; è prevista la possibilità di avere più distributori di edificio ( FD). Gli elementi costitutivi il sottosistema sono: I cavi di dorsale di edificio; Le terminazione dei cavi di edificio ai distributori, sia di piano che di edificio, e i connettori di smistamento in corrispondenza del distributore di edificio. La struttura è quindi quella di una stella che è orientata, gerarchicamente, dal centro stella di edificio verso i centri stella di piano. I cavi di dorsale non dovranno contenere punti di transizione ne prevedere giunzioni. In effetti non c è un divieto esplicito nell uso di giunzioni, ma una indicazione che deriva dalla necessità di non degradare le prestazioni del canale. Topologia e Realizzazione del Cablaggio di Dorsale Per il sistema di cablaggio verticale sono previsti al più due livelli gerarchici di elementi di interconnessione. Il connettore di smistamento del cablaggio di dorsale, che può o no soddisfare le necessità dell intero sottosistema, deve essere posizionato in apposite Sale Apparati ( Equipment Rooms ) che generalmente coincidono con il centro stella di edificio, che accolgono una serie di

15 dispositivi analoghi a quelli presenti nell armadio di piano. I vari edifici che fanno parte della rete da realizzare sono connessi tra loro tramite la dorsale di comprensorio; per comprensorio, o campus, si intende l insieme di edifici geograficamente limitato, cui vengono forniti i servizi di telecomunicazione tramite il sistema di cablaggio strutturato. Anche per questa configurazione si ripete la struttura a stella gerarchica, che prevede uno o più centri stella di comprensorio; questi ultimi sono connessi ai vari centri stella di edificio che costituiscono il campus. Dorsale di comprensorio CD BD BD Dorsale di edificio Distribuzione verticale FD FD FD Distribuzione orizzontale TO TO CD Campus Distributor FD Building Distributor Fig. 7 Sistema di cablaggio (schema generale) Distanze del Cablaggio di Dorsale La massima distanza ammessa per il cavo che collega il distributore di insediamento (CD) e il distributore di edificio è di 2000 m, mentre quella fra il distributore di edificio e quello di piano non dovrà eccedere i 500 m. La prima delle suddette distanze potrà essere superata qualora si utilizzi un cablaggio in fibra ottica monomodale. Le caratteristiche di tale fibra consentirebbero una distanza limite di 60 Km punto punto, tuttavia lunghezze di dorsale maggiori di 3000 m sono al di fuori dello scopo delle attuali norme. Le lunghezze di prolunghe e ponticelli presenti nel distributore di insediamento e in quello di edificio non dovrebbero superare i 20 m. Distanze maggiori dovranno essere valutate in relazione alla massima lunghezza del cavo di dorsale. In ogni caso i valori sopra riportati non sono applicabili per tutte le combinazioni di cavi e per tutte le

16 applicazioni. Per tale ragione nel momento della scelta di un cavo di dorsale si dovrebbero consultare le caratteristiche tecniche delle apparecchiature nonché i fornitori dei sistemi. Di seguito è riportato lo schema del sottosistema di cablaggio di dorsale, indicando fra parentesi la sigla relativa allo standard TIA/EIA. CD (MC) BD (IC) FD (HC) D E F a b c A L2 B L1 C a Cavo di dorsale di insediamento b Cavo di dorsale di edificio L1 Lunghezza della dorsale di edificio L2 Lunghezza della dorsale di comprensorio Apparecchiatura specifica c Cavo orizzontale Patch panel Fig. 8 Cablaggio di dorsale Per quel che riguarda la scelta del tipo di cavo per il cablaggio di dorsale sono indicati i seguenti tipi: Cavo in fibra ottica multimodale e monomodale, secondo le prescrizioni riportate nel paragrafo Cratteristiche dei mezzi trasmissivi, ed in particolare si raccomanda il cavo multimodale 62,5/125 µm; Cavo in rame bilanciato a 100 o 120. Le distanze di dorsale raccomandate nello standard TIA quelle riportate nella tabella seguente. Fibra Ottica Fibra Ottica Cavo in rame (Utp) Cavo in rame Cavo coassiale Multimodale Monomodale (Stp) L1 (m) / 500 L2 (m) / 500 L1+L2 (m) (90)* 90* 1000 (* per trasmissione dati) I cavi indicati per il cablaggio di dorsale sono i seguenti:

17 Coppia twistata in rame a 100 ; Fibra Ottica multimodale 62,5/125 µm o 50/125 µm; Fibra Ottica monomodale Le differenze fra le due configurazioni, a questo primo livello strutturale, riguardano sostanzialmente le distanze in relazione ai differenti tipi di cavi, mentre le topologie coincidono; in realtà, per un motivo strettamente storico, è stato l ente americano a fissare questi criteri poi esaminati e parzialmente modificati dalle altre organizzazioni internazionali ed europee. Architettura dei sistemi di cablaggio per edifici residenziali. Il cablaggio per la distribuzione di servizi negli edifici residenziali sta assumendo sempre maggiore importanza in seguito alla crescente diffusione di nuovi servizi di telecomunicazione e di automazione domestica. Si farà riferimento, nella trattazione, ai seguenti due documenti: Standard TIA/EIA 570-B Residential telecommunications cabling system. Guida CEI Guida per il cablaggio per telecomunicazioni e distribuzione multimediale negli edifici residenziali. Ove necessario si rimanderà ai paragrafi del presente capitolo, relativi al cablaggio generico o ai capitoli successivi. Cablaggio di una singola unità abitativa Guida CEI La struttura indicata per il cablaggio, in accordo con le norme per i sistemi generici, è quella a stella con la presenza di un centro stella da cui si dipartono i cavi di distribuzione e in cui convergono i cavi che supportano i servizi esterni. Sarebbe opportuno che l ubicazione del centro stella fosse quanto più possibile baricentrica all interno dell abitazione, in un locale tale da garantire sufficiente spazio per il posizionamento delle apparecchiature di distribuzione. Dal centro si dipartono i rami che terminano ognuno in un punto di utilizzazione, il quale dovrebbe trovarsi in ogni stanza dell unità, che individua il punto di accesso dell utente al servizio. La massima lunghezza ammessa per ogni singolo ramo è di 90 m, in aderenza allo norma CEI En 5015; in questo caso, tuttavia, mantenendo tale distanza fra presa e presa è possibile mettere in comunicazione due dispositivi senza ricorrere a ripetitori posti al centro stella. In corrispondenza di ogni punto e del

18 centrostella si deve predisporre una presa dell energia elettrica e chiaramente il numero dei punti di utilizzazione varia in base alle tipologie di servizi richiesti e alle necessità funzionali degli utilizzatori. All interno del centro di distribuzione trovano collocazione i dispositivi preposti alle tre seguenti funzioni: Terminazione dei cavi provenienti dai punti di utilizzazione; le prescrizioni per i connettori per cavi simmetrici e coassiali sono riportati nel cap 6, mentre per le fibre ottiche le soluzioni sono al momento allo studio. Interfaccia con i servizi di rete: i segnali, che devono essere distribuiti nell abitazione fra le varie prese, possono provenire da un dispositivo domestico o da una rete esterna; in questo ultimo caso il punto di terminazione della rete esterna ( NT, Network termination ) viene installato dal fornitore dello stesso servizio e può essere un dispositivi passivo ( nel caso ad esempio di telefonia ) o attivo (ISDN). Distribuzione dei segnali nelle varie zone di abitazione, tramite dispositivi di accoppiamento fra rete interna ed esterna. In base al livello di servizio da fornire sono praticabili due configurazione per i punti di utilizzazione: Un cavo a quattro coppie simmetriche più un cavo coassiale ( dove il servizio TV è richiesto), nel caso di servizi base; Due cavi a quattro coppie simmetriche più due cavi coassiali, nel caso di servizi avanzati. In ogni caso ci si dovrebbe riservare la possibilità, al momento dell installazione di servizi base, di poter integrare le strutture per servizi avanzati. La massima lunghezza raccomandata per i cordoni di collegamento fra i punti di utilizzazione e i terminali di utente è di 8 m, e sarebbe comunque opportuno che un punto di utilizzazione fosse presente in ogni parete di almeno 4 m. Nelle Fig. 9 viene riportato lo schema di cablaggio e le relative distanze. Standard TIA/EIA 570-A Questo standard stabilisce due gradi di cablaggio residenziale che, in linea di massima corrispondono al livello base ed avanzato della guida CEI, e che supportano servizi così come riportato nella Tab. 1. Come si può osservare la principale differenza fra i servizi offerti dai due gradi consiste nel supportare o meno la distribuzione multimediale

19 Armadietto al centro stella 8 m (max) a TV b Servizi esterni 90 m (max) Punto di utilizzazione con presa standard Fig. 9 Schema di cablaggio residenziale Servizio Grade 1 Grade 2 Telefonia X X Segnale televisivo X X Trasmissione dati X X Multimedia X Tab. 1 Per il Grade 1 è richiesto un minimo di una cavo UTP a quattro coppie e un cavo coassiale secondo i requisiti di Tab. 2, mentre per il Grade 2 di cablaggio sono richiesti almeno due cavi UTP (non schermati) e due cavi coassiali; da queste prescrizioni di può già osservare il ruolo di riferimento che la norma americana ha avuto, e avrà, nel compilare la guida relativa all area europea, essendo la configurazione dei mezzi identica, ad eccezione della possibilità d impiego delle fibre ottiche multimodali. Mezzo trasmissivo Grade 1 Grade 2 Cavi UTP, a 4 coppie, non twisted Categoria 3, Categoria 5 (raccomandata) Categoria 3, Categoria 5 (raccomandata) Cavo coassiale a 75 Ohm Previsto Previsto Fibra ottica Non prevista Opzionale Tab. 2 La topologia di rete per questo sistema, è ovviamente, quella a stella i cui rami si dipartono dall elemento di distribuzione (DD - Distribution Device) e raggiungono le prese di utente (TO/C - Telecommunications Outlet/Connector) posti nei vari ambienti; strutturalmente si ha dunque una distribuzione analoga a quella di Fig. 11, con eguale distanza di 90 m (max) per ciascun raggio

20 della stella. Della struttura di cablaggio fa anche parte il Demarcation point (DP) che rappresenta l interfaccia fra i servizi esterni e la rete privata, realizzata da un dispositivo indicato come NI (Network Interface Device) installato dal fornitore dei servizi e posizionato sul muro esterno dell unità abitativa. Per portare i servizi all interno dell abitazione si utilizza un cavo che si attesta in una presa interna, ADO Auxilary Disconnect Outlet, cui si collega il cordone di accesso al dispositivo di smistamento (DD); tale presa è prevista per garantire la possibilità di disconnettere dall interno dell abitazione la rete interna da quella esterna, tramite un connettore meccanico e non solo elettrico, presente nel DD. La lunghezza permessa per il collegamento fra il DD e le TO è di 90 m, come già ricordato, che divengono 100 m se si includono gli equipment chord posti nel distributore e quelli dell area di lavoro. NID ADO DD TO ADO chord Equipment 100 m (max) Fig. 10 Nel caso di edifici con più appartamenti, destinati ad abitazione, si avranno in generale un insieme di cablaggi relativi a servizi di telecomunicazione e alla distribuzione multimediale; queste strutture vengono realizzate con cavi che raggiungono i singoli appartamenti tramite le canalizzazioni opportunamente predisposte nell edificio. Principalmente i tipi di cablaggio presenti sono due: Cablaggi installati dai gestori di reti pubbliche per i servizi di telefonia o distribuzione di segnali televisivi via cavo; Cablaggi installati dal gestore dell edificio; fra questi si possono distinguere: Impianti centralizzati di ricezione Tv, anche via satellite; per tali sistemi si farà riferimento alle specifiche norme di installazione; Sistemi per citofoni o di automazione in genere; Sistemi di distribuzione telefonica interna tramite centralini;

21 Sistemi di cablaggio per uso generale. In relazione a quest ultima installazione che risulta quella meno legata a specifiche applicazioni, la guida di riferimento del CEI rimanda integralmente alla norma sul cablaggio generico (EN 50173), già esaminata nella prima parte di questo capitolo, per quel che riguarda la configurazione topologica: si dovrà progettare un sistema di dorsale di edificio e tanti sottosistemi orizzontali quanti sono gli appartamenti da servire, coerentemente con i requisiti sulle distanze e sulle caratteristiche trasmessivi dei cavi. Nelle Fig. 11 e 12 sono riportati alcuni esempi di cablaggio e nella Fig. 13 sono presentati i simboli di alcuni elementi fondamentali. IV Piano III Piano II Piano I Piano Main Terminal Space Main Terminal Space Fig. 11 Area di lavoro Spazio interno all appartamento ADO cable 90 m Equipment chord Equipment room Intrabuilding backbone Accsso ai servizi esterni Interbuilding backbone Fig

22 Main terminal equipment Floor serving terminal Fig. 13 Prospetto Comparativo della terminologia relativa al cablaggio. Per semplificare la comprensione ed il raffronto delle diverse norme vengono ora riportate due tabelle relative alla terminologia degli standard di cablaggio, sia per quelli relativi a sistemi generici sia per il cablaggio di unità abitative. Elemento del Cablaggio Norma CEI En Distributore di comprensorio Distributore di edificio Distributore di piano Presa di telecomunicazione Punto di Transizione Punto di Consolidamento Dorsale di comprensorio Dorsale di Edificio Sale apparati Armadio di Piano Punto di ingresso dei servizi Cordoni di collegamento per i dispositivi Pannelli di distribuzione Cordoni relativi ai pannelli di distribuzione CD Campus Distributor BD Building Distributor FD Floor Distributor TO Telecommunications Outlet TP Transitinon Point Punto di Consolidamento CB Campus Backbone BB Building Backbone ER Equipment Room TC Telecommunication Closet EF Entrance Facility EC Equipment Cord PP Patch Panel PC Patch Cords Standard TIA/EIA 568- B MD Main Cross Connect IC Intermediate Distributor HC Horizontal Cross Connect TO TP CP Consolidation Point Interbuilding backbone Intrabuilding backbone ER TC EF EC PP PC Tab

23 Elemento del cablaggio Guida CEI Standard TIA/EIA 570-B Distributore al centrostella Dispositivo di interfaccia con la rete esterna Armadietto al centrostella Network Termination (NT) Presa di disconnessione - Punto di utilizzazione Punto di utilizzazione Distribution Device (DD) Network Interface Device (NID) Auxiliary Disconnect Outlet (ADO) Telecommunication Outlet (TO) Distributore di edificio BD Main Cross Connect Distributore di piano FD Floor Service Terminal Dorsale di edificio BB Intrabuilding Backbone Dorsale di comprensorio CB Interbuilding Backbone Sala per il distributore di edificio Sala di telecomunicazione Main Terminal Space Tab. 4 Collegamenti, Canali e Classi di Applicazione Collegamento Permanente Un collegamento permanente è costituito dalle sezioni passive dei cavi e degli elementi di interconnessione, che connettono due qualunque interfacce del sistema di cablaggio; l interfaccia sono definite in corrispondenza delle prese di telecomunicazione e di qualsiasi punto in cui un'apparecchiatura si collega al cablaggio, tramite cavi flessibili. I cavi dell area di lavoro e i patch cord non fanno parte del collegamento permanente. Nel collegamento è prevista la presenza di un punto di transizione; per maggior chiarezza vengono presentati nella Fig. 14 due esempi. La figura 14a illustra un collegamento permanente che si estende fra il distributore di piano ed una presa di utente, con interposto un punto di transizione; la figura 1b considera una distribuzione completa in cui il cablaggio di dorsale è effettuato tramite cavi in fibra ottica, mentre quello orizzontale con cavo bilanciato in rame. In corrispondenza del distributore di piano è posto il convertitore optoelettronico per la transizione fra i due tipi di cavo: si hanno sei interfacce, più una opzionale nel FD, se si utilizza un elemento di connessione. I cavi dell area di lavoro, i patch cord e gli equipment cable (in rosso nella figura) non fanno parte del collegamento

24 (a) FD TO TP Collegamento permanente Interfaccia al cablaggio Interfaccia opzionale Host Convertitore opto-elettronico CD BD FD TO (b) (1) (2) (3) (1), (2) Collegamento permanente in f.o. (3) Collegamento permanente in rame Fig. 14 Esempi di collegamento permanente Canale Trasmissivo. Il canale trasmissivo rappresenta l intero percorso dei cavi che connettono le apparecchiature attive: ne fanno quindi parte le sezioni passive del cavo, gli elementi di connessione e le relative prolunghe, i cavi dell area di lavoro. esempio. Cordoni dell area di lavoro, patch cords, equipment cables Nella figura seguente si riporta uno schema a titolo di CD BD FD TO (1) (2) (1) Canale trasmissivo in f.o. (2) Canale trasmissivo in cavo bilanciato in rame Cordoni dell area di lavoro, patch cordsa, equipment cables Fig. 15 Esempio di canale trasmissivo

25 Classi di Applicazione Al fine di poter caratterizzare i collegamenti permanenti e i canali si è voluto introdurre, a livello normativo, una suddivisione degli stessi in classi, caratterizzate dal tipo di applicazione da supportare e, quindi, dai relativi requisiti di frequenza; la definizione delle classi di applicazione è stata introdotta negli standard internazionali Iso e in quelli europei del Cenelec. La corrispondente suddivisione viene espressa nei documenti statunitensi, in termini di categorie, facendo così riferimento ad un collegamento, classe o cavo di data categoria. Nel seguito si indicherà la classe di applicazione e tra parentesi la corrispondente categoria: Applicazioni di Classe A (Categoria 1). Si tratta delle applicazioni in banda fonica (telefonia) e in bassa frequenza; i relativi collegamenti e canali trasmessivi sono specificati fino a 100 KHz, e supportati da cavi in rame bilanciati. Applicazioni tipiche di questa classe sono i PBX su una o due coppi di cavi. La categoria 1 non è più inclusa nelle raccomandazioni dei presenti standard. Applicazioni di Classe B (Categoria 2). Applicazioni per dati in media velocità fino a 1MHz, su cavi in rame bilanciati; in tale classe ricade l accesso principale ISDN tramite bus S 0 esteso o connessione punto punto S 0 due o quattro coppie di conduttori. Applicazioni di Classe C (Categoria 3). Include le applicazioni per dati ad alta velocità, fino a 16 MHz, su cavi in rame bilanciati; tipiche configurazioni implementabili per questa classe sono il Token Ring a 4 Mbit/s e a 16 Mbit/s, e il CSMA/CD 10BaseT. Questa classe di servizio è la più bassa fra quelle attualmente previste dalle normative in vigore. Applicazioni di Classe D (Categoria 5 (1) e 5e). Applicazioni dati ad altissima velocità su cavo in rame fino a 100 MHz; sono supportate configurazioni di tipo Token Ring 16 Mbit/s, 10Base-T, 100Base-Tx, 100Base-T4 e servizi di tipo B-ISDN., su Applicazioni di Classe Ottica. Questa classe include le applicazioni per trasmissione dati ad alta ed altissima velocità su fibra ottica, specificate a 10MHz e oltre; supportano Token Ring, FDDI, SM-FDDI, LCF- FDDI, FC-PH e ATM. (1) I cavi di categoria 5, negli standard Tia, sono sconsigliati per nuove installazioni di cablaggio

26 Lo standard TIA/EIA 568-B include, fra le classi di applicazione, anche la Categoria 6, che corrisponderebbe alla Classe E, per trasmissione dati fino a 250 MHz; le caratteristiche per questa classe, al momento contenute in un draft document, saranno inserite in un addendum al documento 568-B2. La classe A è considerata la più bassa, e ogni classe supporta tutte le applicazioni delle classi inferiori; i requisiti specificati per ogni classe di collegamento sono quelli che consentono la prestazione minima per garantire le applicazione della classe relativa. Nella Tab. 5 sono riportate le lunghezze massime dei canali trasmessivi raggiungibili con le varie categorie di cablaggio. Mezzo fisico Cavo bilanciato cat. 3 (Classe C) Cavo bilanciato cat. 5 (Classe D) Cavo bilanciato 150 Ohm Fibra ottica multimodale Fifra ottica monomodale Lunghezza del canale trasmissivo (m) A B C D Ottica ) La distanza di 100 m include i 90 m del cablaggio permanente orizzontale ed i 10 m delle prolunghe e cordoni. 2) La applicazioni limitate dal ritardo di propagazione non dovrebbero superare i 100 m. 3) La limitazione a 3000 m è una scelta non imposta da limitazioni del mezzo. Tab. 5 Distanze massime del canale trasmissivo Le distanze riportate nella Tab. 5 sono stimate tenendo in considerazione alcuni parametri dei mezzi, quali la perdita per paradiafonia per i cavi in rame o la larghezza di banda per le fibre, che verranno descritti nei successivi paragrafi. In generale nella progettazione di un canale trasmissivo si dovrebbe tenere conto della possibilità in futuro di ampliare il sistema di cablaggio connettendo altri sottosistemi; le prestazioni dei nuovi canali così ottenuti saranno inferiori a quelle dei sottosistemi più corti e quindi in fase di pianificazione si dovranno progettare i singoli sottocanali al fine di mantenere le proprietà complessive sostanzialmente inalterate. In pratica si procederebbe ad una accurata stima e verifica dei parametri caratteristici nella fase di installazione di ogni singolo sottosistema; sempre nell ottica

27 di rendere il sistema più flessibile si dovrebbe anche prevedere le modifiche che possono derivare dallo sviluppo dei servizi trasportati e dalla ampiezza di banda richiesta. Questi fattori possono essere valutati in fase di pianificazione del cablaggio di dorsale ed orizzontale nonché nella scelta delle strutture destinate alla posa dei cavi e delle configurazioni delle prese di telecomunicazioni. Prescrizioni per collegamenti e canali su cavi bilanciati in rame. I parametri presi in considerazione in questo paragrafo si riferiscono a collegamenti bilanciati realizzati con cavi in rame, non schermati ovvero schermati e con schermo totale o meno, per valori discreti di frequenza di lavoro; la massima frequenza considerata nelle prove si basa sulle caratteristiche richieste per il collegamento e non da quella massima indicata per il cavo. Anche se le prove vengono effettuate per frequenze discrete, i risultati devono valere per tutte le frequenze intermedie per le quali possono essere dedotti con procedimenti di interpolazione, effettuati su scala logaritmica o semi-logaritmica. I parameri utilizzati per caratterizzare il collegamento e il canale, sono per i cavi in rame, i seguenti: Impedenza Nominale; Perdita di Ritorno; Attenuazione; Perdita di Paradiafonia e Somma delle potenze relative; Rapporto Attenuazione / Perdita di diafonia e Somma delle potenze relative; Perdita di Telediafonia di livello uguale e Somma delle potenze relative; Resistenza del loop in d.c; Ritardo di Propagazione e Differenza del ritardo; Perdita nella conversione da longitudinale a differenziale; Impedenza di trasferimento dello schermo. Impedenza Nominale L impedenza nominale di un canale, secondo le prescrizioni della norma Cei, deve essere di 100, 120 o 150, sia che il canale venga realizzato con cavi schermati o meno; lo standard TIA/EIA riconosce invece solamente canali con impedenza pari a 100, mentre i cavi a 150 schermati si sconsigliano per nuove installazioni; bisogna notare che l impedenza del canale varia rispetto a quella caratteristica dei cavi, testati prima dell installazione nell edificio: infatti a causa della presenza dei connettori, della vicinanza al riferimento di terra, della posa del cavo (ad esempio

28 curvature) o dell unione di due diversi tipi di cavo possono verificarsi disadattamenti alle interfacce del cablaggio il cui effetto è quello di produrre una riflessione del segnale transitante. Allora l impedenza nominale del canale deve essere ottenuta mediante un progetto adeguato che preveda una opportuna scelta dei cavi e degli elementi di connessione. Perdita di Ritorno Le perdite di ritorno del canale rappresentano un indice della qualità dell intero collegamento; consistono nella somma di tutti i segnali riflessi dai patch panel, connettori e cavi, verso la sorgente all estremità del canale. L origine di tali riflessioni è nel disadattamento di impedenza fra cavi, elementi di connessione e distributori, e nelle perdite di ritorno strutturali dovute alle imperfezioni dei cavi. La misura delle perdite avviene tramite il coefficiente di riflessione (rapporto fra l ampiezza del segnale incidente e quella del segnale riflesso) espresso in db: quanto più alto è il valore tanto migliore risulterà il canale. Il valore delle perdite deve essere misurato a partire da entrambe le estremità del cavo per ottenere una corretta valutazione delle prestazioni del canale o del collegamento. Nella Tab. 6 sono riportati i valori minimi di perdita di ritorno per collegamenti permanenti e i canali trasmissivi di classe C e D. Banda di frequenza (MHz) Minima perdita di ritorno (db) Collegamento permanente Canale trasmissivo Classe C Classe D Classe C Classe D 1 f < f < 20 N.A. 17 N.A f 100 N.A. 17-7log(f/20) N.A log(f/20) Tab. 6 Perdita di ritorno La differenza di valore fra canale trasmissivo e collegamento permanente, per il range di frequenze da 20 MHz fino a 100MHz, è dovuta al fatto che il canale trasmissivo include anche le prolunghe degli elementi di interconnessione e i cavi presenti nell area di lavoro; per i valori di frequenza sopra indicati le differenze nelle perdite dovute a questi elementi diventano sensibili e quindi vanno computate nella somma complessiva. Di seguito nella Tab. 7 sono presentati i valori di Return Loss o Perdita di ritorno indicati nello standard 568-B per le categoria 5e e 6. Attenuazione A causa delle perdite di segnale che avvengono nel mezzo, per le caratteristiche del rame e

29 anche per le perdite nel dielettrico usato per avvolgere il conduttore, si riscontra una attenuazione lungo il canale trasmissivo; questa è misurata in db ed è il rapporta fra la potenza di un dato segnale all estremità di un cavo e quella misurata all altra estremità. Frequenza [MHz] Return Loss minimo [db] Collegamento permanente Canale trasmissivo Cat. 5e Cat. 6* Cat. 5e Cat 6* log(f) ,3 17, ,5 14,1 25-7log(f/20) Tab 7 Prescrizioni TIA per il Return Loss 19-10log(f/20) I valori dell attenuazione dei canali e dei collegamenti non devono superare quelli riportati in tabella seguente e tali valori, in entrambi i casi, non devono far riferimento a una lunghezza standard delle strutture di cablaggio; questo in conseguenza del fatto che non esistono prescrizioni strette sulle lunghezze dei collegamenti, ma solo valori massimi per cui non è possibile definire una lunghezza tipo per il collegamento e per il canale. Si farà allora riferimento a limiti di attenuazioni che devono essere rispettati dal canale a prescindere dalla sua estensione. Frequenza [MHz] Attenuazione massima [db] Collegamento permanente Canale trasmissivo Classe A Classe B Classe C Classe D Classe A Classe B Classe C Classe D 0,1 16 5,5 N.A. N.A. 16 5,5 N.A. N.A. 1 N.A. 5,8 3,1 2,1 N.A. 5,8 4,2 2,5 4 N.A. N.A. 5,8 4,1 N.A. N.A. 7,3 4,5 10 N.A. N.A. 9,6 6,1 N.A. N.A. 11, N.A. N.A. 12,6 7,8 N.A. N.A. 14,9 9,2 20 N.A. N.A. N.A. 8,7 N.A. N.A. N.A. 10,3 31,25 N.A. N.A. N.A. 11 N.A. N.A. N.A. 12,8 62,5 N.A. N.A. N.A. 16 N.A. N.A. N.A. 18,5 100 N.A. N.A. N.A. 20,6 / 21,6 N.A. N.A. N.A. 24 / 24 Tab. 8 Valori massimi dell attenuazione Lo standard EIA indica una misura dell attenuazione (secondo valore nella Tab. 8 e nella tabella sotto per Cat. 6) per frequenza pari a 100 MHz, non facendo riferimento ad altri valori;

30 questo perché questo parametro sarà poi tenuto in conto nelle prescrizioni relative al rapporto attenuazione/perdita per diafonia (si veda più avanti). Attenuazione a 100 MHz Collegamento permanente Canale trasmissivo per Cat. 6 (classe D) [db] 18,5 20 Tab. 9 Attenuzione massima per Categoria 6 Diafonia (Crosstalk) Per diafonia si intende il passaggio di energia da un circuito all altro a causa di accoppiamenti induttivi e capacitivi fra i conduttori; si verifica quando, ad esempio, più coppie di conduttori sono presenti nello stesso cavo. Nel caso di cavi bilanciati la causa è nella presenza di due modi di trasmissione: un modo differenziale e uno longitudinale; il primo è caratterizzato da segnali identici ma di opposta polarità che sono trasportati nei conduttori della coppia e, in condizioni di uniformità della linea, l irradiazione elettromagnetica è nulla, ovvero trascurabile nei casi reali. Se il trasmettitore, il ricevitore o la coppia, non generano segnali perfettamente bilanciati, si origina una corrente, il segnale longitudinale, lungo la coppia che produce radiazione e causa la diafonia. In maniera analoga gli sbilanciamenti nel sistema di trasmissione consentono che i campi e la diafonia provenienti da altri sistemi si accoppino come disturbo sulla linea. Il segnale longitudinale è quindi il risultato della combinazione fra il trasmettitore, il ricevitore e le procedure di posa dei cavi durante la fase di installazione del cablaggio. La diafonia si distingue in paradiafonia (NEXT - Near End Crosstalk) e telediafonia (FEXT - Far End Crosstalk); si ha paradiafonia quando un apparecchio trasmittente A, di un primo circuito genera un disturbo su quello A di un secondo circuito posto nelle vicinanze nel primo; si è in presenza di telediafonia quando il circuito A produce un segnale di disturbo sull apparecchio ricevente B, del secondo circuito, posto all estremità lontana rispetto ad A e A. Per ridurre la diafonia si può ricorrere ad una opportuna schermatura dei conduttori, per limitare gli squilibri capacitivi misurati ad entrambe le estremità. Perdite di Paradiafonia (NEXT) In questo caso si fa riferimento alla perdita di paradiafonia coppia-coppia (a N ) del collegamento e del canale; tale valore, così come per l attenuazione, non deve essere regolata per la lunghezza ma essere misurato ad entrambe le estremità del collegamento, per permetterne una corretta valutazione;inoltre non sono presi in considerazione i connettori delle apparecchiature che però possono contribuire ad una ulteriore degradazione per diafonia. La paradiafonia non è la sola causa di rumore sul collegamento: sorgenti più rilevanti di disturbo sono la perdita di ritorno e la

31 telediafonia. Il Next è la differenza fra l ampiezza del segnale di test e quello di paradiafonia e un valore basso implica un alto isolamento nei confronti del disturbo. Nella Tab.10 sono stati riportati, come secondo valore, i valori di paradiafonia prescritti nella norma TIA/EIA, per le categorie 3 (classe C) e 5e (classe D) essendo queste di fatto quelle riconosciute e consigliate per le nuove installazioni. Frequenza [MHz] Perdita per Paradiafonia an Collegamento permanente Canale trasmissivo Cl. A Cl. B Cl. C Cl.D Cl. A Cl. B Cl. C Cl.D 0, N.A. N.A N.A. N.A. 1 N.A ,1 / 39,5 61,2/60 N.A ,1 60,3/60 4 N.A. N.A. 30,7/30,7-29,3 51,8/54 N.A. N.A. 29,3 50,6/53,5 10 N.A. N.A. 24,3/25,9-24,3 45,5/50 N.A. N.A. 22,7 44/48,6 16 N.A. N.A. 21/21-19,3 42,3/48,5 N.A. N.A. 19,3 40,6/47 20 N.A. N.A. N.A. 40,7/45,2 N.A. N.A. N.A. 39/43,6 31,25 N.A. N.A. N.A. 37,6/43,7 N.A. N.A. N.A. 35,7/42 62,5 N.A. N.A. N.A. 32,7/42,1 N.A. N.A. N.A. 30,6/38,7 100 N.A. N.A. N.A. 29,3/35,7 N.A. N.A. N.A. 27,1/33,6 [db] Tab. 10 Valori minimi di paradiafonia Somma delle potenze di perdita di paradiafonia. (PSNEXT) Questo parametro è relativo alla diafonia complessiva di tutte le coppie di conduttori contenuti in una stessa guaina e per esso valgono le stesse considerazione relative al NEXT; il calcolo della somma a PSN si effettua a partire dalle perdite di ogni singola coppia secondo la relazione: n a PSN = 10 log 10 exp a Npp,i 1 10 ove a Npp,i è il valore del NEXT coppia-coppia per l i-esimo elemento di cavo. La somma delle potenze è soddisfatta se i valori della NEXT coppia-coppia, misurata per ciascuna combinazione di coppie, sono maggiori di almeno 1,8 db rispetto a quelli riportati nella relativa tabella, per i collegamenti permanenti e per i canali trasmessivi. Ciò comporta una verifica, con le modalità indicate per il NEXT, della perdita di paradiafonia di tutte le possibili combinazione di coppie di conduttori, presenti nell elemento di cavo: le indicazioni sulla paradiafonia globale del collegamento sono riportate ad una verifica di ogni possibile sottosistema accoppiabile del cavo; le misure per ridurre l effetto del disturbo, e quindi aumentare a PSN, consistono nei sistemi di schermatura delle singole coppie e nella scelta opportuna della guaina di rivestimento. Il PSNEXT si applica solamente alla classe D e deve avere valori superiori a quelli riportati nella Tab. 11; ove i valori in corsivo sono quelli prescritti in TIA 568-B

32 Frequenza PSNEXT minima a PSN [db] [MHz] Collegamento permanente Canale trasmissivo Cl. D Cat. 5e Cat. 6 Cl. D Cat. 5e Cat ,2 57,0 62,0 57,3 57,0 62,0 4 48,8 50,6 61,8 47,6 51,8 60, ,3 44,0 56,8 41,0 45,5 55, ,3 40,6 52,2 37,6 42,2 50, ,7 39,0 50,7 36,0 40,7 49,0 31,25 34,6 35,7 47,5 32,7 37,5 45,7 62,5 29,7 30,6 42,7 27,6 32,7 40, ,3 27,1 39,3 24,1 29,3 37, , , , ,2 Tab. 11 Rapporto Attenuazione Perdita di diafonia (ACR) Nella determinazione delle caratteristiche trasmissive dei collegamenti in classe D, l attenuazione e la diafonia, che rappresentano gli effetti determinanti per definire la qualità del sistema di trasmissione, vengono messe in relazione tramite l ACR: questo è la differenza fra la perdita di paradiafonia e l attenuazione del cablaggio, espresso in db. Tale parametro permette di gestire con un certo margine la progettazione dei collegamenti: collegamenti lunghi possono avere buone prestazioni per la diafonia ma elevata attenuazione e viceversa. L ACR è legato al rapporto segnale/diafonia (SCR), che tiene conto dei segnali di trasmissione e di ricezione di una applicazione, ma da esso è distinto e calcolato mediante la relazione: ACR = a N - a dove a N è la perdita per paradiafonia ed a è l attenuazione, entrambe misurate nei modi sopra descritti ed espressi in db. L ACR di un collegamento permanente e di un canale trasmissivo di classe D devono eguagliare o superare i valori riportati nella Tab. 12. Somma delle Potenze di ACR (PSACR) Analogamente a quanto visto per il PSNEXT, si definisce la somma delle potenze relative ai contributi di ACR delle coppie del cavo, e si calcola mediante la relazione: PSACR = a PSN - a

33 dove a PSN è la PSNEXT dell elemento di cavo, e i valori, calcolati solo per la classe D, devono eguagliare o superare quelli prescritti dalle norme. ACR minima [db] Frequenza Collegamento permanente Canale trasmissivo [MHz] Cl. ED Cat. 5e Cat. 6 * Cl. D Cat. 5e Cat. 6* 1 59,1 57,9-57,8 57,5-4 47,7 50,9-46,1 49, ,4 42,3-37,0 39, ,5 37,3-31,4 34, ,0 34,8-28,7 31,8-31,25 26,6 29,3-22,9 25,9-62,5 16,7 19,4-12,1 15, ,7 11,3-3,1 6, * Valori non specificati nello standard TIA Tab ACR Perdita di telediafonia (FEXT) Le perdite per telediafonia sono originate dall accoppiamento fra segnale trasmesso su una coppia ad una estremità del cavo e quello al ricevitore posto sull altra coppia all opposta estremità; espressa in db, la telediafonia è particolarmente importante in tutti i sistemi per dati che utilizzano trasmissione in parallelo. Perdita di telediafonia di livello uguale (ELFEXT) Per rendere il FEXT una misura più realistica della qualità del collegamento, si è pensato di introdurre l effetto della attenuazione correlandolo alla telediafonia. La perdita di telediafonia di livello uguale è definita come la differenza fra la telediafonia e l attenuazione, viene espressa in db e calcolata mediante la relazione: a ELF = a F - a dove a F è il FEXT calcolato in db e non regolato per la lunghezza del collegamento ed a è l attenuazione. Anche l ELFEXT deve essere misurata a partire da entrambe le estremità del collegamento per averne una corretta valutazione

34 Somma delle potenze di ELFEXT (PSELFEXT) Questo parametro di applica solo alla classe D ed è una misura complessiva della telediafonia per elementi di cavo contenenti più coppie di conduttori e si calcola secondo la formula: n a PSELF = 10 log 10 exp a ELFpp,i i = 1 10 La PSELFEXT è soddisfatta se i valori dell ELFEXT coppia-coppia, misurati per ciascuna combinazione di coppia, risultano almeno 2,2 db superiori a quelli specificati per l ELFEXT dalla norma, sia per i collegamenti che per i canali. Qualora il canale trasmissivo non contenga elemento di interconnessione si potranno applicare al collegamento permanente le prescrizioni riportate per il canale. Resistenza del loop in d.c. Questo parametro misura la resistenza della coppia di conduttori quando questi vengono cortocircuitati alle estremità; il valore rilevato dovrebbe essere conforme alla lunghezza e al diametro dei conduttori usati per realizzare il cavo. Questo parametro è particolarmente importante per le reti Token Ring, vista la loro topologia ad anello. Riportiamo sotto i valori di resistenza di loop per ciascuna classe di applicazione. Classe di Cablaggio A B C D Max Resistenza di loop [Ohm] Tab. 13 Resistenza di loop Ritardo di Propagazione (Propagation Delay) Il ritardo di propagazione è il tempo impiegato dal segnale per attraversare l intero canale. La corretta valutazione di tale ritardo è molto importante per protocolli quali Ethernet, che si basano sul tempo che impiega un frame ad attraversare la rete; nel caso di protocollo CSMA/CD, se si verifica una collisione, il trasmettitore attende un certo intervallo di tempo prima di procedere ad un nuovo invio: questo intervallo è preso pari al tempo che impiega un segnale a percorrere 205 m. su cavo non schermato, ed è chiamato Collision Domain Parameter. Poiché il protocollo si basa su tale parametro, che è un tempo di percorrenza, diviene fondamentale avere una valutazione dei ritardi sul canale trasmissivo. I valori del ritardo misurati dovrebbero essere conformi alle lunghezze e ai materiali utilizzati nel cablaggio. In questo caso si nota come la norma americana specifichi il valore del ritardo solamente per una frequenza di lavoro, al contrario delle specifiche del CEI che fanno dipendere il tempo dalla

35 frequenza stessa; sostanzialmente però i valori collimano. Si vede anche come i ritardi del canale siano sensibilmente più elevati, rispetto a quelli relativi al collegamento permanente, nelle classi di applicazione A e B. Ricordando che le classi in questione sono relative a fonia, applicazioni in bassa frequenza e trasmissione dati a media velocità, si comprende come ciò che influisce sul tempo sono gli elementi di interconnessione e i cavi non permanenti nelle aree di lavoro e nei locali di telecomunicazioni che ne rallentano le prestazioni. Classe del Collegamento o del Canale Frequenza di misura Ritardo collegamento permanente Ritardo canale trasmissivo [MHz] [µs] [µs] A 0,1 0,9 20 B 1 0,9 5 C , ,036 / f 0, ,036 / f D , ,036 / f 0, ,036 / f Cat. 5E 1 < 0,555 < 0,518 Cat < 0,498 < 0,555 Tab. 14 Ritardo di propagazione Differenza del Ritardo (Delay Skew) Questo parametro è una misura della differenza nel ritardo di due segnali che viaggiano su due differenti coppie di conduttori, differenza che è dovuta alle variazioni di lunghezza fra le coppie; queste variazioni, pur molto piccole, sono dovute a tolleranze costruttive, quali ad esempio quelle sul numero di avvolgimenti della coppia. L esigenza di tale misura nasce dal fatto che vi sono dei protocolli che utilizzano un tipo di trasmissione parallela (ad esempio il 100Base T4). Un altro termine adoperato per questo parametro è Ritardo Differenziale (Differential Delay) o Asymmetric Skew. La differenza del ritardo per qualunque due coppie del collegamento o del canale deve essere inferiore al valore corrispondente, riportato nella Tab. 15. Perdita nella conversione da longitudinale a differenziale (Bilanciamento) La presenza di imperfezione nella realizzazione delle coppie di conduttori e nella fase di installazione è la principale causa dell insorgere delle correnti longitudinali e quindi dei fenomeni di irraggiamento elettromagnetico; questo fenomeno, che è alla base dei problemi di interferenza e diafonia, viene quantificato tramite la perdita nella conversione (LCS - Longitudinal Conversion Loss), misurata generalmente all interfaccia trasmittente del collegamento: questo parametro è un indice della capacità del canale di trasportare un segnale differenziale senza conversione in

36 longitudinale e viceversa e considera come riferimento la tensione differenziale indotta su di una coppia da una tensione longitudinale (TBD) applicata alla coppia stessa. Classe del Collegamento o del Canale Frequenza di misura Differenza del Ritardo del collegamento permanente Differenza del Ritardo del canale trasmissivo [MHz] [µs] [µs] A - N.A. N.A. B - N.A. N.A. C ,043 0,05 D ,043 0,05 Cat. 5E 1 < 0,045 < 0,05 Cat < 0,044 < 0,05 Tab. 15 Differenza del ritardo Questo parametro è importante perché permette di identificare gli sbilanciamenti in prossimità del trasmettitore, possibile fonte di radiazioni di sensibile intensità. C è un altra misura del fenomeno longitudinale che è la perdita di trasferimento nella conversione da longitudinale a differenziale (LCTS - Longitudinal Conversion Tranfer Loss), che è rilevata tra le due interfacce alle estremità del collegamento, includendo così anche il rumore differenziale presente al ricevitore; come riferimento per le misurazioni considera la tensione differenziale indotta da una tensione longitudinale applicata ad una coppia di conduttori adiacente a quella esaminata. I valori opportuni di entrambi questi parametri devono essere ottenuti con adeguate scelte progettuali sui cavi del canale trasmissivo e degli elementi di interconnessione e devono superare quelli riportati in Tab. 16. Frequenza LCL / LCTL [db] [MHz] Cl. A Cl.B Cl. C Cl. D 0, FFS FFS FFS FFS FFS FFS FFS (FFS = For Future Study) Tab. 16 Perdita nella conversione

37 Gli standard TIA fanno riferimento alla LCL e LCTL dei cavi e degli elementi di connessione. Impedenza di trasferimento dello schermo Questo parametro si applica ai cablaggi schermati e non è ancora ben sviluppato; l efficienza di schermatura di una coppia di conduttori da sorgenti elettromagnetiche esterne o da diafonia originata da coppie esterne allo schermo, dipende da tale impedenza; essa è data dal rapporto tra la tensione indotta tra la coppia e lo schermo, e la corrente che scorre nello schermo, con la coppia collegata allo schermo all interfaccia remota. Per questo aspetto si dovranno applicare le prescrizioni relative all impedenza di trasferimento dei cavi schermati e dei connettori. Determinazione dei valori dei parametri. I valori dei parametri specificati per ciascuna classe di collegamento, in precedenza esaminati, sono stati determinati considerando le applicazioni più stringenti per ciascuna classe; per il collegamento in classe A si è fatto riferimento alla telefonia di base. Per il collegamento di classe B si sono tenute in conto le raccomandazioni relative all accesso principale ISDN; per la classe C, le specifiche del 10BaseT, per la classe D, il TP-PMD (FDDI per cavi in rame). Tutte le specifiche sono conformi a realizzazioni di cablaggio orizzontale di 95 m. Prescrizioni per collegamenti e canali su fibre ottiche. In questo paragrafo sono considerate le specifiche per i collegamenti e i canali realizzati su fibre ottiche monomodali e multimodali, nell ipotesi che ogni collegamento utilizzi una singola lunghezza d onda in una sola finestra di trasmissione. Non vi sono particolari prescrizioni per il cablaggio concernenti la multiplazione di lunghezza d onda, ma tutte le apparecchiature relative a tale applicazione sono installate all esterno del collegamento, nelle aree di lavoro o nei locali di telecomunicazioni. I parametri relativi alla trasmissione su fibra ottica sono: Attenuazione Ottica; Banda Multimodale; Perdita di ritorno ottica; Ritardo di Propagazione. Nella scelta delle sorgenti ottiche si dovrebbe porre molta attenzione, affinché la combinazione di sorgenti, cablaggio e ricevitore garantisca un funzionamento ottimo del sistema

38 Attenuazione ottica L attenuazione ottica, detta anche perdita di inserzione, è la differenza fra la potenza ottica lanciata in un collegamento e la potenza ricevuta all altra estremità; non è specificata in riferimento ad una particolare dimensione del nucleo della fibra e copre la perdita totale fra le due interfacce ottiche al collegamento. Essa include anche le tolleranze per le perdite dovute alle fibre, ai connettori, componenti ottici passivi, giunzioni e efficienza di lancio, e anche i margini per la manutenzione. I valori di attenuazione specificati, riportati In Tab. 17, sono stati calcolati per ciascun sottosistema del cablaggio generico, nell ipotesi la configurazione più sfavorevole, con una giunzione e un connettore a ciascuna estremità di ogni sottosistema. Tali valori non devono essere superati nelle relative finestre di lunghezze d onda specificati. Nella Tab. 18 sono invece riportati i valori delle finestre utilizzate nelle fibre ottiche monomodali e multimodali. Sottosistema Collegamento permanente [m] Attenuazione massima [db] Monomodale Multimodale 1310 [nm] 1550 [nm] 850 [nm] 1300 [nm] Cablaggio orizzontale 90 2,2 2,2 2,5 2,2 Cablaggio di dorsale di edificio 500 2,7 2,7 3,9 2,6 Cablaggio di dorsale di comprensorio ,6 3,6 7,4 3,6 Tab. 17 Attenuazione ottica Tipo di Fibra Monomodale Multimodale Limite Inferiore Lunghezza d'onda [m] Valore Nominale Limite Superiore Lunghezza d'onda della prova di riferimento [nm] Massima ampiezza dello spettro FWHM [nm] Tab. 18 Lunghezze d onda delle varie finestre Nella Tabella 19 sono riportate le prescrizioni previste per le fibre ottiche nel documento TIA/EIA 568-B3 a proposito dei quali si deve notare che i valori sono riportati in funzione della distanza coperta dal collegamento

39 Tipo di Fibra 50 / ,5 / 125 Monomodali per dorsale di edificio Monomodali per dorsali esterne Lunghezza Ampiezza Attenuazione d'onda di banda [nm] [nm] [nm] 850 3, , , , ,0 N.A ,0 N.A ,5 N.A ,5 N.A. Tab. 19 Specifiche TIA/EIA per il cablaggio in fibra ottica Banda Multimodale Le specifiche sulla minima ampiezza di banda ottica per le fibre multimodali,, presentate nella Tabella 20 sono imposte per garantire che le applicazioni ad alta velocità possano essere supportate dal canale. Nel caso di fibre con piccola ampiezza di banda è possibile un trasferimento ad alta velocità limitando la loro lunghezza. In generale non si procede ad una misurazione dell ampiezza di banda, espressa in termini di frequenze, tranne nei casi in cui l istallazione su cui intervenire sia completamente ignota: è quest ultimo il caso di interventi su cablaggi preesistenti, per esigenze di modifiche alla struttura del sistema. Lunghezza Larghezza d'onda di banda minima [nm] [MHz] Tab. 20 Larghezza di banda minima per fibre multimodali Perdita di Ritorno (Return Loss) La perdita di ritorno ottica è un parametro che rappresenta il grado di riflessione della potenza ottica, lanciata nella fibra, che ritorna indietro verso la sorgente; queste riflessioni assumono diversa rilevanza a seconda del tipo di sorgente utilizzata, e sono poco importanti nel caso di sorgenti LED utilizzate per le fibre multimodali. Nel caso di sorgenti laser, le riflessioni possono alterare il

40 corretto funzionamento di quest ultimo, e quindi devono essere tenute in debita considerazione. Nella Tabella 21 sono riportati i valori minimi della perdita di ritorno. Tipo di Fibra Monomodale Multimodale Lunghezza d'onda [nm] Perdita di ritorno ottico minima [db] Tab. 21 Perdita di ritorno minima Ritardo di Propagazione Alcune delle applicazioni supportate dal cablaggio specificano un valore massimo per il ritardo di propagazione tra il trasmettitore e il ricevitore; per assicura che queste applicazioni possano essere implementate risulta necessaria la conoscenza del ritardo di propagazione del collegamento e del canale, soprattutto nei casi di reti complesse, composte da collegamenti permanenti multipli posti in cascata. Per tale ragione è importante conoscere le lunghezze dei collegamenti e dei canali trasmessivi in fibra ottica, e calcolarne il ritardo in base alle indicazioni sulle prestazioni del cavo. Prospetto dei protocolli implementabili per ciascuna Classe di Applicazione. (Norma CEI EN 50173) Le applicazioni riportate nella Tabelle 22 e 23 sono supportate dal cablaggio specificato nelle norme specifiche. Questo elenco non è comunque da considerarsi esaustivo. I collegamenti 10Base5 e 10Base2 non sono ancora supportati in quanto il cablaggio coassiale non fa parte di quello generico. Si ricorda che ogni classe supporta le applicazioni della classe inferiore

41 Metodo Denominazione Numero di coppie / fibre Collegamento di Classe A su cavo bilanciato PBX - 2 X.21-2 V.11-2 Collegamento di Classe B su cavo bilanciato Bus S0 (esteso) Accesso principale ISDN da 2 a 4 Punto-punto S0 Accesso principale ISDN da 2 a 4 CSMA/CD 1Base5-2 Collegamento di Classe C su cavo bilanciato CSAMA/CD 10BaseT - 2 Token Ring 4 Mbps Token Ring 4 Mbps 2 Token Ring 16 Mbps Token Ring 16 Mbps 2 Collegamento di Classe D su cavo bilanciato Token Ring 16 Mbps Token Ring 16 Mbps 2 ATM B-ISDN - 100BaseTX Ethernet - Tab. 22- Collegamenti in cavo bilanciato in rame Metodo Denominazione Numero di coppie / fibre CSMA / CD FIRL Collegamento tra ripetitori in f.o. 2 CSMA / CD 10BaseF - 2 Token Ring Connessione di stazioni in f.o. 2 FDDI Fiber Distributed Data Interface 2 SM - FDDI FDDI Monomodale 2 HIPPI - FDDI High Performance Parallel Interface (specifica per lo strato fisico) 2 LCF - FDDI Fibre FDDI a basso costo 2 FC - PH Token Ring a 4 Mbps 2 ATM B-ISDN 2 Tab. 23 Collegamenti in fibra ottica