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1 Indice Introduzione Capitolo 1 - Progetto del Cablaggio Strutturato Definizioni Filosofia Come funziona Dove lo si applica Normative di riferimento Architettura Link, canali, e interconnessione di sottosistemi Architettura centralizzata Architettura per cablaggio a zone Architettura per Data Centre Mezzi trasmissivi Canale trasmissivo in cavo in rame a coppie simmetriche Canale trasmissivo in cavo a fibre ottiche Margini di funzionamento Componentistica Prese terminali Cavi Elementi di connessione Elementi di connessione per cablaggi bilanciati Elementi di connessione per cablaggi a fibre ottiche Patch cord Patch cord e ponticelli per cavi bilanciati Patch cord per cavi in fibra ottica Accessori Sicurezza dei componenti Sistemi di schermatura Compatibilità elettromagnetica Uso del cablaggio Spazi Distribuzione orizzontale Distribuzione di backbone Alimentazione

2 Applicazioni Applicazioni con segnali elettrici Considerazioni sulla Classe D/Categoria 5E Vantaggi della Classe E/Categoria 6 rispetto alla Classe D/Categoria 5E Prospettive della Classe EA/Categoria 6A Cablaggi in classi superiori Power over Ethernet PoE Sistemi wireless Realizzazione Progetto Collaudo Etichettatura e documentazione Progetto del cablaggio azienda XYZ Esame dell'edificio Analisi dei requisiti Scelta del tipo di cavi Stima dei costi Caso 1. BD direttamente connesso alle TO Caso 2. Connessione delle TO ai rispettivi FD Considerazioni finali Definizione dell'hardware di rete Dotazione Hardware di rete Analisi dei requisiti Definizione della dotazione Hardware di rete (LAN e WAN) Elenco hardware utilizzabile, costi Valutazioni sull'hardware e cablaggio Caso 1 TO connesse ai rispettivi BD Caso 2 BD direttamente connesso alle TO Scelta dell'hardware e del cablaggio: Definizione del restante hardware di rete: Configurazione della rete Indirizzamento IP Indirizzamento unico VLAN Configurazione adottata e indirizzamento

3 - 3.3 Configurazione hardware e software VLAN 10: VLAN 20: VLAN 30: Firewall:...71 Sitografia essenziale

4 Introduzione Si intende sviluppare il progetto della rete informatica di una azienda di piccola dimensione descritta in seguito. L'azienda XYZ si occupa di engineering conto terzi e consulenze in campo industriale; l'organigramma aziendale presenta una divisione in 3 aree che può essere ripresa anche per il nostro progetto (tra parentesi il numero degli addetti per area). Le 3 aree sono: l'amministrazione, che include anche il ramo commerciale; la divisione di progettazione e la divisione di consulenza che operano congiuntamente in alcune fasi del lavoro. Attualmente l'azienda è in fase di espansione e a breve la sede verrà trasferita nel nuovo edificio del quale vengono allegate le piante. Illustrazione 1: Organigramma azienda "XYZ" La relazione è stata divisa in modo da poter trattare separatamente gli aspetti che riguardano la progettazione fisica e logica della rete. La prima parte tratta infatti del progetto fisico della rete, ovvero il cablaggio strutturato dell'edificio scelto; in questo modo si può predisporre un progetto per certi aspetti indipendente dal tipo di utilizzo cui sarà destinato l'edificio. La seconda parte si sviluppa invece sulle necessità dell'azienda, andando quindi ad esaminare la parte Hardware del sistema, in particolar modo i dispositivi che lavorano a livello 2 e 3 del modello ISO/OSI. Verranno quindi trattati gli aspetti riguardanti gli indirizzamenti logici assegnati alla rete e i tipi di accesso interni (LAN) ed esterni (WAN) della rete. Si passerà infine ad una panoramica sui server e software utilizzati. 4

5 - Capitolo 1 - Progetto del Cablaggio Strutturato Definizioni Gli edifici moderni sono dotati di numerose utility che ne permettono il funzionamento e la fruizione da parte dell uomo. Negli ultimi anni hanno assunto una importanza sempre crescente i sistemi di comunicazione, intesi sia come supporto alla comunicazione umana, sia come veicolatori delle informazioni necessarie al funzionamento degli edifici stessi. La propagazione di segnali all interno di un edificio, infatti, riguarda varie applicazioni quali la fonia, lo scambio di dati, il controllo accessi, la sicurezza, il controllo energia e delle condizioni climatiche, la diffusione audio e video. Ogni sistema elencato è realizzato con apparati distribuiti nell edificio che operano tramite segnali elettrici, ottici e, ora, anche radio. Il funzionamento dei sistemi di comunicazione richiede supporti fisici adeguati, le infrastrutture di comunicazione, che sono costituite da mezzi trasmissivi, strutture di distribuzione, elementi di gestione e punti di utilizzo. La definizione di tali infrastrutture può essere fatta coincidere con il termine cablaggi, anche se questa semplificazione tende a porre in secondo piano altri aspetti fondamentali. Sul mercato esistono numerosi cablaggi specifici, creati per determinate applicazioni dei costruttori di sistemi; essi presentano numerose differenze tecniche, prestazionali ed economiche, che comportano una notevole serie di attività e di spese spesso considerate fisiologiche da parte dell utente. L utente, nella realizzazione di una infrastruttura di cablaggio, ha diverse esigenze: semplicità, flessibilità, modularità, affidabilità, economicità e innanzitutto la capacità di trasportare le segnalazioni dei sistemi necessari all edificio tramite un unica soluzione. Queste caratteristiche sono offerte dai sistemi di cablaggio strutturato. 5

6 Filosofia Il cablaggio strutturato si basa su quattro concetti, che illustrano bene anche la filosofia di funzionamento: Genericità, cioè avere un unico tipo di cavi e connessioni che siano in grado di supportare differenti tipi di dispositivi; Pervasività, cioè disporre di punti di collegamento generici installati e pronti all uso in tutte le possibili ubicazioni nell edificio, permettendo all utente di riorganizzarsi con il minimo necessario in termini di ricablature, apparati aggiuntivi e interruzione delle attività lavorative; Concentrazione, vale a dire far convergere tutti i collegamenti predisposti nell edificio verso alcune zone adibite all alloggiamento degli apparati e alla configurazione dei circuiti; Architettura gerarchica, quindi un organizzazione delle zone di concentrazione con livelli di importanza mano a mano crescenti. Cablaggio generico, pervasività, punti di concentrazione e architettura gerarchica sono le caratteristiche essenziali di un sistema di cablaggio strutturato Come funziona L idea alla base del funzionamento del cablaggio strutturato è di vedere da un unico punto i collegamenti predisposti negli spazi, e fornire a seconda dei casi i servizi necessari. I collegamenti sono realizzati con cavi che vengono attestati, o terminati, sul retro di specifici pannelli o hardware di terminazione posti nelle zone di concentrazione. Tali pannelli presentano sul lato frontale, in corrispondenza di ogni terminazione di cavo, particolari porte che permettono di accedere ai collegamenti, riproducendo così localmente le porte distribuite nell edificio. La fornitura dei servizi consiste nell attivazione dei collegamenti mediante bretelle, spezzoni di cavo terminati alle estremità con connettori compatibili con le porte dei pannelli precedentemente descritti e con gli apparati. Ogni fase di attivazione, rimozione, aggiunta e spostamento di servizi avviene unicamente nelle zone di concentrazione, eseguendo le corrispondenti azioni con bretelle che collegano i pannelli di terminazione e gli apparati installati. 6

7 - Dove lo si applica L uso del cablaggio strutturato ha assunto una grande importanza nell ambito degli edifici commerciali e dei loro insediamenti. La filosofia è comunque valida anche per strutture industriali, residenziali, istituzionali, scolastiche, terziarie, ecc. L area di applicazione, spesso definita campus, è contenuta in zone delimitate di edifici facenti parte di una stessa organizzazione. - Normative di riferimento I cablaggi strutturati sono stati codificati in alcuni standard e norme generali. Spesso vengono fatti riferimenti ad altre norme di base che affrontano specifici aspetti. Le norme codificano esperienze e regole dell arte sviluppate in anni di attività dell industria di settore, la loro implementazione aiuta quindi l utente a non ripetere errori e ottenere una soluzione conveniente. Gli standard generali hanno fisionomie molto simili, con leggere differenze dovute alla loro storia, e sono: il documento americano ANSI/TIA/EIA-568-B (ratificato in maggio 2001, e aggiornato con diversi Addendum); il documento internazionale ISO/IEC nd Edition (ratificato in Settembre2002), e l equivalente versione europea CENELEC EN nd Edition (ratificata nel Novembre 2002) e in versione italiana CEI I prodotti sul mercato, in caso di riferimenti normativi sovrapposti, sono normalmente conformi ai parametri più severi, mantenendo così la conformità a tutti gli standard generali. In fase di specifica dei componenti, l utente ha la facoltà di chiedere queste conformità, ma in fase di specifica del sistema è necessario indicare una sola norma di riferimento Architettura L architettura di un cablaggio strutturato descrive l organizzazione dei collegamenti. Come accennato, essa presenta una conformazione gerarchica dei punti di concentrazione, normalmente in una struttura ad albero. Le parti terminali sono rappresentate dai collegamenti che si sviluppano in senso orizzontale a partire dai punti utente e convergenti verso zone di concentrazione di piano. Le concentrazioni di piano fanno capo ad una zona di concentrazione di edificio, che a sua volta si riferisce ad una zona di concentrazione di campus. Dal punto di vista della fornitura dei servizi all interno dell edificio, i punti di concentrazione dei cavi 7

8 possono essere descritti anche come punti di smistamento e distribuzione. Illustrazione 2: Schematizzazione di un architettura tipica di cablaggio articolata su tre livelli Gli elementi distributor sono ubicati nelle zone di concentrazione dei cavi e sono costituite da strutture per la terminazione dei cavi e delle bretelle per fornire i servizi dove necessario. I blocchi dell architettura possono essere descritti con questa breve legenda: CD - Campus Distributor, distributore di insediamento: interfaccia i servizi esterni (es. circuiti dai carrier) al cablaggio strutturato e li distribuisce agli edifici dell insediamento/campus; tipicamente ne esiste uno solo per insediamento/campus; BD - Building Distributor, distributore di edificio: fornisce i servizi principali e quelli provenienti dal CD ai piani dell edificio; tipicamente ne esiste uno solo per edificio; FD Floor Distributor; distributore di piano: collega i servizi locali di piano e quelli provenienti dai livelli gerarchicamente superiori CD e BD ai punti di utilizzo nel piano dell edificio; tipicamente ne esiste almeno uno per piano; TO Telecommunication Outlet; punto di utilizzo/presa terminale: è il punto di fruizione dei servizi da parte dell utenza; secondo la regola della pervasività, ne è presente uno ogni dato numero di metri quadrati; CP Consolidation Point, punto di consolidamento: è un punto di sezionamento opzionale, che verrà descritto in seguito; Linee di congiunzione, rappresentano a tutti gli effetti i collegamenti fisici realizzati con cavi. 8

9 Un cablaggio strutturato è segmentabile in alcuni elementi detti sottosistemi, alcuni dei quali già illustrati nello schema, che hanno lo scopo di rendere più semplice l approccio progettuale, installativo e di utilizzo: campus backbone cabling, o dorsale di campus - collega tra loro gli edifici del campus, include il distributore di campus CD, i distributori di edificio BD e i collegamenti tra di essi; building backbone cabling, dorsale di edificio - è ubicato all interno degli edifici, include i distributori di edificio BD, i distributori di piano FD, e i collegamenti tra di essi; horizontal cabling, cablaggio orizzontale - include i distributori di piano FD, i punti di utilizzo TO e i collegamenti tra di essi; work area, area utente - zone dove dai punti di utilizzo si raggiungono le utenze. Per garantire all utente il funzionamento di qualsiasi apparato, a livello di standard generali sono definiti alcuni vincoli in termini di lunghezze massime e minime per i collegamenti nei vari sottosistemi. Ad esempio il cablaggio orizzontale può estendersi per un massimo di 90 metri, mentre il cablaggio di dorsale nel suo insieme può raggiungere i metri. Questi vincoli determinano il campo di azione di un cablaggio strutturato. - Link, canali, e interconnessione di sottosistemi In un sistema di comunicazioni due apparati che colloquiano tra loro si scambiano segnali utilizzando un percorso fisico di trasmissione detto canale. Gli apparati possono trovarsi in un qualsiasi punto del campus o insediamento, per cui, compatibilmente con la capacità trasmissiva delle interfacce, sul cablaggio strutturato si stabiliscono canali di collegamento che possono interessare diversi sottosistemi. Ad esempio, nel caso di un centralino telefonico tradizionale, il canale viene instaurato tra centralino e apparecchio telefonico coinvolgendo il sottosistema di dorsale di edificio e il cablaggio orizzontale. Nel caso di un applicazione dati, il canale si instaura tra lo switch e il PC interessando invece solo il cablaggio orizzontale. I sottosistemi sono quindi interconnessi tramite collegamenti passivi (bretelle o patch cord), o attraverso sistemi attivi che generano i servizi di comunicazione di edificio o di piano. A livello di cablaggio strutturato, è altrettanto significativo il percorso fisico tra i punti di terminazione dei cavi, detto link. I link sono delimitati dai sottosistemi, e ogni sottosistema ne può contenere senza limitazioni di quantità. Il collegamento di un apparato al cablaggio può avvenire in due modalità, cross-connect o interconnect. Nella modalità cross-connect 9

10 l apparato non è collegato direttamente a un link, ma attraverso un sistema di terminazione da cui è possibile effettuare le permutazioni, cioè le operazioni di configurazioni e instradamento dei servizi. Nella modalità interconnect l apparato è direttamente collegato al link. La modalità cross-connect occupa maggiore spazio, introduce un ulteriore degrado dei segnali trasmessi e ha un maggior costo, ma presenta i vantaggi di rendere il sistema più flessibile e di non effettuare le permutazioni direttamente sull apparato, cosa preferibile per motivi di sicurezza e affidabilità. Nel sottosistema del cablaggio orizzontale la lunghezza totale dei collegamenti di permutazione può raggiungere i 10 metri, che sommati ai 90 metri del link determinano una lunghezza massima del canale pari a 100 metri. I punti di concentrazione (o distributori) devono essere ubicati in modo da rispettare le distanze massime. - Architettura centralizzata Tenendo in considerazione la capacità dei sistemi attivi, è in certi casi possibile e conveniente centralizzare gli apparati presso i punti di distribuzione di edificio o di campus, anziché averli in ogni piano. L architettura centralizzata è particolarmente efficace quando si vuole disporre di collegamenti ad alta velocità in fibra ottica presso le utenze (FTTD). In questo caso sono consentiti canali fino a 300 metri, ma può essere valutata anche per i collegamenti in rame entro i 100 metri in edifici di dimensioni contenute. - Architettura per cablaggio a zone Le moderne realtà di uffici per attività commerciali implementano frequentemente spazi di tipo aperto, dove, a causa dell elevato rateo di riconfigurazione, è difficile anche individuare le ubicazioni dei punti di utilizzo. Spesso tali punti sono incorporati nell arredamento modulare concepito per queste situazioni. Nasce quindi la necessità di aggiungere, rimuovere o spostare i punti di utilizzo. In questi casi, le norme architetturali del cablaggio strutturato prevedono nel cablaggio orizzontale punti di concentrazione di secondo livello (consolidation point CP, punto di consolidamento), ciascuno in grado di coprire una zona pari ad un certo numero di aree utente. Nei CP convergono i cavi necessari a servire il potenziale numero massimo di punti di utilizzo della zona. Dai CP, quando necessario, si dipartiranno speciali prolunghe verso i punti di utilizzo. Il CP è un semplice punto di giunzione, non può ospitare apparati o elementi per la 10

11 permutazione. Sebbene questa soluzione introduca altri componenti e quindi un degrado maggiore dei segnali, nelle situazioni sopra descritte si ha un vantaggio determinante nella flessibilità. Infatti è possibile: avere una progettazione e installazione più rapida del cablaggio tra punto concentratore di piano FD e i CP; ottimizzare le canalizzazioni tra FD e CP; installare i punti di utilizzo solo quando effettivamente necessario; riconfigurare la zona senza dover ricablare tutto a partire dal FD; ottimizzare i costi. Dopo quanto esposto, è possibile ora indicare il modello per il cablaggio orizzontale definito nelle norme. Illustrazione 3: Modello per il cablaggio orizzontale definito nelle norme Il modello prevede fino a 4 punti di interconnessione, che consistono nella presa presso il punto di utilizzo, nel pannello di terminazione presso il punto di concentrazione FD, nell eventuale pannello per collegare un apparato in modalità cross-connect, e nell eventuale consolidation point. Ogni punto di interconnessione rappresenta una discontinuità nel cavo, e 11

12 degrada in una certa misura i segnali che vi transitano. Il modello a quattro connessioni è comunque il riferimento minimo che ogni sistema di cablaggio deve rispettare. Sistemi che garantiscono le prestazioni con solo 2 o 3 punti di connessione sono da scartare. Costituiscono invece un valore aggiunto quei sistemi che offrono la possibilità di implementare anche fino a 6 punti di interconnessione. Si ritiene spesso che le configurazioni di canale maggiormente critiche per i segnali siano quelle più lunghe, ma esistono anche significativi fenomeni di disturbo in configurazioni corte, per questo motivo, oltre ai vincoli di lunghezze massime, sono definiti alcuni vincoli di lunghezze minime. Soluzioni in grado di superare tali vincoli minimi, oltre a ridurre i costi, permettono una maggiore flessibilità di progettazione e realizzazione. - Architettura per Data Centre L architettura fin qui descritta è applicabile anche ai CED o Data Centre, dove una buona soluzione strutturata di cablaggio può garantire l evoluzione costante di questi ambienti. In particolare, il nuovo standard TIA/EIA-942 affronta e approfondisce l architettura da implementare per varie dimensioni e gradi di ridondanza nei Data Centre. L architettura riprende i tre livelli di gestione del cablaggio come definito negli standard generali. Lo standard affronta anche gli aspetti più pratici come gli accorgimenti per un buon controllo della temperatura della sala. Altri contributi relativi ai Data Centre sono contenuti nelle norme EN (relativa alle architetture e componenti di cablaggio) e EN 1047 (relativa alle condizioni ambientali) Mezzi trasmissivi L impostazione dell architettura del cablaggio strutturato è indipendente dal tipo di mezzo trasmissivo, i mezzi trasmissivi ammessi sono di due tipi: rame, in doppini bilanciati; fibra ottica. Qui si descrivono le caratteristiche che determinano le prestazioni delle soluzioni disponibili sul mercato. Nel capitolo relativo alle applicazioni si faranno accenni ai requisiti che esse pongono per poter operare correttamente a seconda delle opzioni di cablaggio. 12

13 - Canale trasmissivo in cavo in rame a coppie simmetriche I canali di collegamento in rame sono costituiti da cavi ed elementi di terminazione caratterizzati da quattro coppie trasmissive concepite per la trasmissione di segnali bilanciati (è comunque possibile anche la trasmissione di segnali non bilanciati). Le prestazioni dei sistemi su cavi in rame sono classificate sulla base delle massime frequenze trasmissibili e di numerosi parametri che ne descrivono il comportamento rispetto a fenomeni di disturbo (attenuazioni, interferenze, ecc.). Gli standard definiscono le frequenze con il termine banda trasmissiva, che meglio descrive la capacità del canale di trasportare segnali complessi (es. trasmissione dati). Con segnali meno complessi (es. flusso video in banda base), le frequenze massime trasmissibili possono essere superiori. Le classificazioni riguardano i singoli componenti e il loro insieme in link e canali di collegamento. In relazione alle applicazioni che l utente intende far operare sul cablaggio, la classificazione dei canali di collegamento in classi di performance (secondo ISO/IEC) o in categorie (secondo TIA/EIA) è la più significativa e importante. Sul mercato le due nomenclature vengono spesso usate indifferentemente, tuttavia la classificazione ISO/IEC fa espressamente riferimento ad una lista di applicazioni supportabili. La classificazione dei componenti è espressa in categorie, e ogni costruttore ha la facoltà di progettare e realizzare i propri prodotti entro le tolleranze massime ammesse dalle norme. Un costruttore che realizza tutti gli elementi di un canale può quindi controllare e garantire più facilmente le prestazioni finali, perché strettamente legate dalla bontà degli accoppiamenti dei singoli componenti. Sono attualmente allo studio nuove caratteristiche di cablaggio in grado di trasferire su rame segnali per applicazioni Ethernet a 10 Gigabit al secondo. Il protocollo in corso di sviluppo è il IEEE 10G-BaseT 802.3an, attivamente supportato da ISO/IEC e TIA/EIA che stanno definendo nuove specifiche di cablaggio con, rispettivamente, le nomenclature Nuova Classe E (EA) e Categoria 6 Augmented (6A). I nuovi sviluppi (documenti provvisori ISO/IEC New Class EA Ed.2.1, TIA/EIA Addendum 10) estendendono la banda disponibile a 500 MHz, e considerano il fenomeno della diafonia tra cavi affiancati (alien crosstalk). Attualmente si prevede che il protocollo 10G-BaseT possa funzionare su cablaggio in Cat 6/Classe E per almeno 55 metri, mentre su Cat 6A/Nuova Classe EA funzionerà sui canonici 100 metri. I sistemi di cablaggio conformi alla soluzione ISO/IEC offrono migliori performance perché i limiti sono significativamente più stringenti delle specifiche TIA/EIA. La capacità di supporto del nuovo protocollo da parte degli impianti in Cat 6/Classe E 13

14 esistenti dovrebbe poter essere verificata sulla base di nuovi bollettini tecnici attualmente in definizione (TIA/EIA TSB 155 e ISO/IEC TR 27450), ma la verifica in campo dei fenomeni di alien crosstalk e l eventuale adeguamento saranno estremamente laboriosi. La Cat 7/Classe F sarà anch essa rivista (Nuova Classe FA): la banda sarà estesa dagli attuali 600 MHz a MHz, e saranno verificati i valori limite dei parametri fisici di trasmissione. Illustrazione 4: Tabella riepilogativa delle classificazioni dei canali e delle categorie dei componenti in rame È da segnalare che le classi A e B corrispondenti alle categorie 1 e 2 sono ormai obsolete e non più implementate nei cablaggi strutturati. La classe D:1995 (corrispondente alla categoria 5) è stata definitivamente cancellata dagli standard perché non più adeguata alle esigenze. I cavi e gli elementi di connessioni di diverse categorie possono essere utilizzati insieme all interno di un canale trasmissivo ma le prestazioni risultanti del cablaggio sono determinate dal componente di categoria inferiore. - Canale trasmissivo in cavo a fibre ottiche La trasmissione di segnali ottici avviene su fibre ottiche tipicamente in vetro, ma stanno emergendo anche interessanti soluzioni in plastica. Le prestazioni sono in funzione della frequenza dei segnali (espressa in lunghezza d onda λ) e dell attenuazione che essi subiscono. La capacità trasmissiva della fibra è espressa in massima frequenza rispetto alla distanza riferimento di di 1 km. Per comprendere le differenze nei vari tipi di fibra, occorre considerare i tipi di trasmissioni ottiche disponibili, tipicamente generate dai laser e dai led. Le sorgenti laser sono più performanti ma costose delle sorgenti led. Per sopperire alle carenze di velocità dei led, sono stati sviluppati laser a basso costo VCSEL. I segnali ottici dei tre tipi di sorgenti 14

15 richiedono adeguati canali trasmissivi, in grado di raccogliere e trasferire correttamente l energia emessa. Normalmente una sorgente laser richiede fibre ottiche monomodali (ottimizzate per trasferire una sola lunghezza d onda), mentre il led ha bisogno di fibra ottica multimodale (più complessa perché deve trasferire più lunghezze d onda). Le nuove sorgenti ottiche, come il VCSEL, hanno multimodali di nuova generazione. Per determinare l adeguatezza delle soluzioni in fibra sul mercato rispetto alle applicazioni, similmente al rame, ISO/IEC ha definito classi di performance e categorie dei componenti ottici: Illustrazione 5: Categorie delle fibre ottiche secondo standard ISO/IEC Le fibre multimodali di nuova generazione OM3 consentono il funzionamento dei protocolli tradizionali oltre a quelli ad alta velocità appena rilasciati (10 Gbps) o in corso di sviluppo (40 Gbps, 100 Gbps). Le fibre monomodali sono generalmente meno costose delle multimodali ma, come accennato, sono associate a trasmissioni ottiche laser e, inoltre, a tolleranze di accoppiamento dei componenti molto più strette, risultando, in termini di sistema e a parità di distanze supportabili, economicamente più onerosi dei sistemi multimodali. Le fibre monomodali fanno riferimento agli standard ITU G.652, G.653 e G.655. Tralasciando momentaneamente gli ultimi due standard il cui campo di applicabilità è prevalentemente in utilizzi per lunghe distanze, all interno dello standard G.652 sono stati definiti varie categorie di prestazioni per supportare le lunghezze d onda utilizzate dalle nuove tecnologie trasmissive a larga banda. Le categorie attuali sono la B, la C e la più recente D, che risulta la più severa per tutte le 15

16 lunghezze d onda e per il valore di dispersione modale di fase ed è utilizzata anche in ambito di reti LAN ed entro l applicabilità dei cablaggi strutturati. - Margini di funzionamento Sul mercato sono proposte molteplici soluzioni di cablaggio che ogni costruttore sviluppa secondo precisi obiettivi tecnologici, di qualità e di mercato. Le prestazioni offerte vengono normalmente classificate secondo le norme, che pongono delle soglie minime di funzionamento per garantire il supporto delle applicazioni previste. I sistemi di cablaggio devono soddisfare tali soglie, ma possono anche superarle grazie a migliorie di progetto, di materiali e di installazione. Ogni miglioria permette di trasmettere i segnali delle applicazioni con minori alterazioni e di compensare meglio anomalie esterne al cablaggio sempre presenti (condizioni ambientali, imprecisioni degli apparati attivi, disturbi) riducendo così la possibilità di perdita di pacchetti dati. Infatti i segnali elettrici od ottici sono composti da numerose componenti di segnale con differenti frequenze: se una di esse coincide con caratteristiche trasmissive scadenti del cablaggio, che possono quindi alterare anche un solo frammento del segnale, l effetto è la perdita dell intero pacchetto di informazione che lo contiene. L esito finale è la necessità di ritrasmettere il pacchetto con conseguente rallentamento della rete. La qualità intrinseca delle varie soluzioni sarà quindi data dal margine di funzionamento rispetto ai diversi parametri funzionali definiti dallo standard al quale si fa riferimento. La valutazione di questo aspetto nella scelta di un sistema di cablaggio non deve essere trascurata perché permette di classificare tecnicamente le varie proposte sul mercato. Il margine deve essere espresso nelle situazioni di canale e nella maggior casistica possibile di configurazioni e lunghezze, garanzia per l utente che i test del costruttore hanno riprodotto le condizioni reali di utilizzo. Il dato è significativo solo quando riferito al caso peggiore, cioè il valore minimo di margine rispetto al limite imposto dalla norma. Valori espressi a specifiche frequenze, oppure medi o tipici, non consentono di valutare gli effettivi valori di margine nell intera gamma di frequenze. 16

17 Illustrazione 6: Esempio di valutazione del margine minimo di un parametro trasmissivo Componentistica Il cablaggio strutturato è composto sostanzialmente da pochi elementi che contengono i mezzi trasmissivi in rame e fibra ottica. Le valutazioni dell utente devono concentrarsi verso gli aspetti costruttivi e ingegneristici dei componenti che contribuiscono al raggiungimento delle prestazioni attese, all ottimizzazione dell installazione, alla praticità d uso e al contenimento dei costi. Il mantenimento delle prestazioni dichiarate dal costruttore di cablaggio in fase di installazione è uno degli aspetti più importanti. Scegliere soluzioni che permettano all installatore dei componenti di operare più agevolmente e senza introdurre variabilità legate alla sua specifica esperienza, attenua se non risolve il problema più grosso nell implementazione di un sistema di comunicazioni. - Prese terminali Le prese terminali sono ubicate presso i punti di utilizzo dell utente. Secondo le norme, ogni punto di utilizzo deve essere dotato di almeno 2 prese modulari in rame RJ45 di almeno Categoria 5E. E possibile anche predisporre in aggiunta collegamenti in fibra ottica multimodale. Le prese sono integrabili nelle serie elettriche civili o installabili su speciali placchette e scatole. Gli ingombri del complesso prese-supporti non devono provocare curvature eccessive dei cavi. 17

18 Le prese in Categoria 6 e 6A mantengono la compatibilità con la modulare RJ45, mentre la presa in Categoria 7 è di nuovo tipo, non direttamente compatibile. - Cavi I cavi, oltre a differenziarsi per il tipo di mezzo trasmissivo che incorporano, hanno caratteristiche e capacità di collegamenti diverse a seconda del sottosistema di cablaggio per cui sono stati concepiti. Nel cablaggio orizzontale sono ammessi cavi in rame a 4 coppie e cavi in fibra multimodale, con non più di 4 fibre. Nel cablaggio di backbone di edificio e di campus, oltre ai precedenti, sono ammessi cavi in rame multicoppia e cavi in fibra monomodali. Nel cablaggio di backbone di campus, e in una certa misura anche in quello di edificio, sono necessari cavi con particolari protezioni meccaniche per far fronte alle sollecitazioni al di fuori dell edificio. Considerata l alta densità di cavi nel cablaggio orizzontale, il cavo a 4 coppie in rame deve essere il più compatto e maneggevole possibile. I cavi in Categoria 6 UTP hanno diametri di 5,2 6,5 mm e pesi di 3,7 4,3 kg/100 m. I cavi in Categoria 6A hanno diametri da 6,5 8,4 mm, e spesso il cavo non è circolare ma asimmetrico. La variabilità è data dalle scelte costruttive per ottenere le prestazioni desiderate. Gli aspetti che determinano maggiormente le dimensioni e il peso sono: il diametro dei singoli conduttori espresso in AWG, metodo americano per la definizione dei diametri esterni dei fili costituenti i cavi, ormai informalmente adottato anche in Italia (con valori tipici di 23 o 24), e il loro isolamento; la presenza o meno di un elemento di separazione a croce delle 4 coppie, fisicamente mantiene una certa distanza tra di esse, fa aumentare il diametro del cavo rendendolo meno flessibile, creando problemi in fase di sbobinatura per la messa in opera, problemi che poi si traducono in alterazioni della geometria del cavo e diminuzione delle prestazioni; diventa pertanto preferibile una soluzione senza separatore; la presenza o meno di un elemento di asimmetria necessario in alcuni sistemi in categoria 6A UTP per ridurre i fenomeni di alien crosstalk, un cavo asimmetrico non a sezione circolare tende a mantenere e seguire alcune particolari curvature, e può avere una minore efficienza di utilizzo degli spazi di canalizzazioni; lo spessore e il tipo di mescola che costituisce la guaina. I cavi in fibra ottica devono proteggere i delicati filamenti di vetro da varie sollecitazioni che producono attenuazione dei segnali ottici. Il fenomeno indesiderato più frequente è l eccessiva curvatura che provoca la 18

19 perdita parziale o totale dei segnali. La struttura dei cavi in fibra è più robusta dei cavi in rame e con diverse tipologie. Esistono cavi da interno con protezione della fibra nuda tight, e cavi da esterno con protezione della fibra nuda loose. I cavi tight sono normalmente più flessibili e semplici da attestare, ma più costosi dei loose. Questi ultimi sono realizzati con tubetti contenenti le fibre annegate in un jelly idrorepellente, che rende questi cavi non particolarmente adatti per installazioni verticali. I cavi per installazione esterna, devono avere caratteristiche di guaina e protezioni meccaniche adeguate alla sede di posa. In particolare la guaina esterna deve essere realizzata con una miscela antiroditore, la cui efficacia tuttavia non è definita attualmente da nessuno standard. Per quanto riguarda le protezioni meccaniche sono preferibili nell ordine guaine in acciaio, alluminio, nylon e filati di vetro. Spesso viene usato il termine armatura per descrivere un maggior grado di protezione meccanica, che però è definito da vari parametri, trazione, resistenza a compressione, schiacciamento, ecc, che devono essere verificati. L armatura in filati aramidici o kevlar non assicura la protezione antiroditore. - Elementi di connessione I cavi devono essere attestati su particolari elementi, o hardware, di terminazione/connessione. L elemento di connessione viene installato: In un distributore di insediamento per permettere connessioni tra il cablaggio di dorsale di edificio, di dorsale di insediamento e le apparecchiature (se previste); In un distributore di piano per consentire connessioni tra cablaggi di dorsale e apparecchiature (se previste); In un distributore di piano per consentire le interconnessioni indirette tra cablaggio di dorsale e orizzontale e per permettere le connessioni con le apparecchiature (se previste); Nel punto di transizione (se previsto) del cablaggio orizzontale; Nelle prese di comunicazioni; Nella struttura di ingresso all edificio. L elemento di connessione è parte integrante del sistema di cablaggio strutturato e contraddistinto dalle stesse categorie dei cavi. - Elementi di connessione per cablaggi bilanciati Nel caso di terminazioni per cavi in rame generalmente si parla di pannelli o patch panel. 19

20 Esistono due tipologie di pannelli (con prese modulari RJ45 o a striscia) che presentano vantaggi a seconda delle esigenze. Nei pannelli RJ45 la densità di collegamenti tipica è di 24 per ogni unità di spazio rack. Sono possibili densità maggiori ma occorre valutare gli accessori di supporto e la comodità di gestione. Per far fronte ai fenomeni di alien-crosstalk alcuni i pannelli in Categoria 6A possono avere una densità inferiore alla tipica di 24, ma ciò costituisce una forte limitazione. I pannelli devono essere dotati di sistemi meccanici di guida e supporto dei cavi e delle patch cord che vanno ad attestarsi ad essi: questi hanno lo scopo di mantenere i corretti raggi di curvatura dei cavi e di non sollecitare con trazioni meccaniche i punti di contatto. I pannelli a striscia offrono maggiore densità e la possibilità di gestire facilmente collegamenti con meno delle quattro coppie canoniche, oltre a minori costi. Ciò, come vedremo in seguito, è utile anche per l integrazione dei sistemi di controllo di edificio. Il tipo di connettore più diffuso è il 110, che offre prestazioni superiori alle prese modulari RJ45 grazie alla maggiore separazione dei contatti. Del 110 esistono diverse varianti, nate soprattutto per offrire prestazioni di Categoria 6 o superiore per applicazioni dati ad alta velocità. Il parametro valutativo da ricercare nei sistemi a striscia, caratterizzati da una intrinseca minore immediatezza, è soprattutto la semplificazione e l accessibilità delle operazioni di permutazione. Illustrazione 7: Pannelli a prese modulari e a strisce 20

21 - Elementi di connessione per cablaggi a fibre ottiche Le fibre ottiche nude costituenti i cavi non sono direttamente connettorizzate, ma la loro terminazione viene realizzata mediante la giunzione a dei pig tail connettorizzati in fabbrica. I giunti devono essere protetti e la ricchezza di fibra opportunamente dispersa nei moduli di giunzione installati nel sub telaio. La connessione con le bretelle avviene nel pannello frontale del sub telaio assemblato con gli adattatori o bussole dello stesso tipo del connettore utilizzato per i pig tail e le bretelle.nelle zone diverse dall area di lavoro la scelta dell elemento di connessione è aperta a tutti i tipi di connettori normati dall IEC. I connettori ottici sul mercato sono molteplici, ma l orientamento attuale è verso il tipo LC più performante dei tipi ST (obsoleto), SC e MT-RJ. L apparecchiatura terminale nell area di lavoro deve essere collegata al cablaggio orizzontale con un connettore doppio (Duplex) tipo SCD che soddisfa le specifiche di dettaglio della IEC SC - Subscriber Connector La normativa di riferimento prevede colori diversi degli adattatori o bussole per evitare connessioni accidentali tra i diversi tipi e o categorie di fibre. Quando la densità delle terminazioni è elevata e lo spazio a disposizione è un fattore importante, si raccomandano connettori LC per il loro minimo ingombro. - Patch cord Le patch cord (o bretelle, o cordoni) sono gli elementi più critici del cablaggio. Esse infatti sono continuamente manipolate e sollecitate dagli utenti, e sono inserite nel cablaggio nei punti in cui i fenomeni di disturbo dei segnali sono più elevati perché in prossimità degli apparati che li generano. Le bretelle perciò non devono essere sottovalutate ma, anzi, devono avere caratteristiche qualitativamente elevate, eventualmente superiori al resto del cablaggio. Per tali motivi è assolutamente sconsigliabile utilizzare bretelle non provenienti dal costruttore del sistema di cablaggio implementato o da costruttori di buona reputazione. A maggior ragione sono da evitare bretelle assemblate in campo. - Patch cord e ponticelli per cavi bilanciati Le patch cord in rame sono disponibili con varie prestazioni legate al tipo di costruzione del cavo e al tipo di connettori (plug) terminali. I plug sono generalmente di tipo RJ45, ma possono essere necessari anche plug RJ11/12 e 110. Il cavo per bretella può avere 1 coppia (per applicazioni semplici quali la fonia), 2 e 4 coppie (per applicazioni dati) e deve raggiungere un compromesso tra prestazioni e flessibilità. Generalmente i conduttori, a 21

22 differenza del cavo per i link, non sono singoli ma composti da numerosi fili che hanno una maggiore attenuazione ma consentono una maggiore flessibilità. La flessibilità necessaria può essere anche ottenuta diminuendo la sezione dei conduttori sempre nel rispetto dell inevitabile incremento di attenuazione. Sono perciò preferibili soluzioni che hanno una bassa attenuazione ma mantengono flessibilità e compattezza. I plug sono i componenti in assoluto più problematici per i segnali elettrici. Per le prestazioni di Categoria 5E, 6 e 6A essi hanno caratteristiche meccaniche molto particolari, la cui terminazione richiede attrezzature specifiche del produttore. E importante poter mantenere uniformità tra le bretelle presenti nell impianto, in modo da non creare difficoltà ai gestori di rete e malfunzionamenti poi difficilmente individuabili. In pratica significa avere uno stesso tipo di cordoni per le permutazioni e per il lato utenza, salvo quando si utilizzano pannelli di permutazione con connettori a striscia. L eventuale uso della configurazione con consolidation point introduce un ulteriore punto di connessione, sarebbe di meno impatto avere a disposizione cordoni di cavo flessibile con il plug RJ maschio e il jack RJ femmina già connettorizati in fabbrica. Questo accorgimento consente anche interventi di attivazione più rapidi. La possibilità descritta, però, deve essere valutata anche in funzione di eventuali problemi di passaggio del cordone nelle canalizzazioni verso i punti utente. - Patch cord per cavi in fibra ottica Le bretelle in fibra ottica sono realizzate con cavi contenenti 2 fibre e terminati con connettori dello stesso tipo degli adattatori installati sui pannelli e sugli apparati. Il cavo è concepito per proteggere le fibre e per limitare le curvature ai valori minimi prescritti. Ciò è ottenuto tramite filati aramidici a densità adeguate. Soluzioni a basso costo possono offrire meno protezione, generando curvature non volute e quindi attenuazioni eccessive. - Accessori Gli accessori che tipicamente occorrono in un cablaggio strutturato sono gli elementi di supporto e protezione: Placchette ed adattatori per i punti utente Armadi, telai e rack di sostegno e contenimento degli elementi di terminazione Sistemi di identificazione 22

23 Gli elementi di terminazione del cablaggio possono essere fissati a muro o, più frequentemente, sugli appositi supporti metallici a standard 19 EIA-310-D. Tali supporti sono costituiti da armadi chiusi da pavimento o da muro, e da telai o rack aperti a 2 o 4 montanti. Gli armadi chiusi sono i più diffusi, sebbene i telai aperti presentino diversi vantaggi per i locali tecnici e data Centre. Il parametro valutativo principale di questi elementi è la capacità di ospitare e sostenere in modo corretto la grande quantità di cavi e bretelle del cablaggio strutturato, senza interferire o avere interferenze con gli apparati. Altri tre aspetti significativi sono l accessibilità, la sicurezza e la ventilazione. Alcuni produttori di sistemi cablaggio propongono anche soluzioni di armadi e telai con equipaggiamenti ottimizzati per le proprie soluzioni. Le larghezza degli armadi chiusi deve rispettare la norma citata che indica 600 od 800 mm. Nel caso di armadi o telai dedicati ai sistemi di cablaggio è raccomandabile la larghezza di 800 mm, utile per disporre di spazi adeguati per ospitare le bretelle di permutazione. L altezza è in funzione dello spazio interno, misurato in unità rack (U) da 44 mm. La struttura degli armadi e dei telai da pavimento deve tenere conto dei carichi sempre maggiori degli apparati attivi e dei sistemi di alimentazione standard e di emergenza. Strutture che sopportano carichi di 500 kg sono adeguate. Dove si è ragionevolmente certi che verranno installati unicamente elementi di cablaggio si può optare per armadi con carico utile di 250 kg. Gli armadi chiusi per data centre che ospitano server, per garantire la ventilazione interna, devono avere le porte traforate per almeno il 60%, non devono avere gruppi ventole sulla sommità, e devono essere dotati di pannelli ciechi nelle unità rack non utilizzate. - Sicurezza dei componenti La prevenzione dal rischio di incendio di un cablaggio è di tipo passivo e realizzata mediante l uso di cavi con caratteristiche di: Resistenza al fuoco richiesta quando il cavo è destinato a circuiti di allarme ed emergenza, deve essere consentita la trasmissione di segnali per un certo tempo e in presenza di una determinata temperatura. Non propagazione della fiamma richiesta per evitare che la combustione dei cavi si propaghi soprattutto verticalmente nell edificio, norme CEI e corrispondenti alla IEC 60332; Bassa emissione di fumi e zero gas alogenidrici questa caratteristica è richiesta al materiale con cui vengono realizzate le guaine esterne dei cavi, che devono essere marcate 23

24 LSZH (Low Smoke Zero Halogen), in conformità alle norme per l emissione di fumi CEI 20-37, IEC e IEC Sistemi di schermatura Il sistema di cablaggio strutturato in rame può essere UTP (non schermato) o S/FTP (schermato, con varie metodologie). Il sistema schermato è teoricamente superiore, ma richiede maggiori investimenti progettuali, installativi e di manutenzione. I disturbi elettromagnetici (EMI) presenti in un ambiente possono interessare il cablaggio in varie modalità, per radiazione, per conduzione, per accoppiamento induttivo o capacitivo. L influenza dei disturbi sul cablaggio viene ridotta da accorgimenti quali la binatura delle coppie, il loro bilanciamento, la schermatura, la presenza di piani di terra e giunzioni equipotenziali per comunicazioni. Nel caso della schermatura, esistono numerosi parametri che ne determinano l efficacia e la convenienza: Frequenze delle EMI e spessore dello schermo - i disturbi elettromagnetici incidenti vengono in parte riflessi e in parte assorbiti dallo schermo, propagandosi all interno di esso. Il disturbo si propaga a diverse profondità in funzione della frequenza e del tipo di materiale dello schermo. Se incontra la superficie interna dello schermo viene nuovamente in parte riflesso all interno dello schermo, ma in parte trasmesso all interno del cavo. Normalmente i disturbi a bassa frequenza hanno una profondità di penetrazione maggiore maggiore, più controllata con schermi in rame che in alluminio. Tipo di schermatura - esistono diverse costruzioni di cavo e hardware di terminazione schermato. I cavi possono essere: F/UTP (Foiled Unshielded Twisted Pair), foglio di alluminio su coppie non schermate; U/FTP (Unshielded FTP), coppie singolarmente schermate con foglio di alluminio; SF/UTP (Shielded Foiled UTP), calza di rame più foglio di alluminio su coppie non schermate; S/FTP (Shielded FTP), calza di rame su coppie singolarmente schermate con foglio di alluminio. Materiale e geometria dello schermo - esso deve poter schermare sia i disturbi da campi magnetici che da campi elettrici, mantenendo sempre una completa copertura dei conduttori del segnale. La soluzione ideale, ma impossibile da realizzare, sarebbe una copertura continua in rame. Un buon compromesso è dato dagli schermi combinati di foglio in alluminio più calza in rame. Impedenza dello schermo - lo schermo deve avere una bassa impedenza di trasferimento dei disturbi assorbiti. Anche qui la soluzione migliore, ma non ideale, è data da un tubo 24

25 continuo di rame. Ancora, il miglior compromesso è dato dallo schermo combinato foglio più calza: il primo ha un impedenza piuttosto elevata ma costante alle basse frequenze (fino a 20 MHz) per poi calare; la seconda ha un impedenza inferiore al foglio per frequenze fino a 30 MHz, successivamente tende a crescere. In tutti i casi il rumore di fondo a 50 Hz è difficilmente schermabile. Continuità dello schermo - tutti gli elementi di schermatura devono garantire la continuità elettrica da capo a capo del Canale, mantenendo le caratteristiche di impedenza sopra descritte. Soluzioni in cui la continuità tra cavo e terminazioni è data dal solo drain wire (conduttore in rame posto a contatto dello schermo del cavo) sono da scartare. Manipolazione del cavo - durante le fasi di posa e terminazione si sollecita lo schermo del cavo, spesso alterandone le caratteristiche di copertura. Ad esempio, effettuando la terminazione di cavi F/UTP su connettori che richiedono la piega del foglio di alluminio di schermatura, non è raro produrre su di esso lacerazioni e fori. Tipo e qualità della terminazione dello schermo - la soluzione corretta di terminazione è quella che consente di mantenere la continuità e la copertura su 360 tra cavo e connettore. Nel caso di cavi S/FTP è necessario che siano terminati correttamente anche gli schermi delle singole coppie. I tempi di terminazione sono normalmente piuttosto lunghi. Metodo di connessione e di messa a terra dello schermo - la schermatura ha vari gradi di efficacia a seconda di come è collegata agli apparati alle due estremità e di come è messa a terra. Esistono varie casistiche, più o meno controllabili. 1. Schermo non collegato agli apparati e a terra (es. si usa una patch cord UTP, o si usano apparati senza RJ45 schermati): nessun beneficio EMC rispetto alla soluzione UTP; 2. Schermo collegato agli chassis degli apparati: riduzione delle emissioni; 3. Come 1 e 2, e collegato a terra su entrambi i lati: protezione dai campi elettrici e parziale protezione dai campi magnetici. Tale situazione, molto comune in quanto gli chassis degli apparati normalmente sono collegati a terra, crea loop di terra e, se il potenziale di terra tra i due apparati è diverso (caso frequente), fa circolare nello schermo correnti trasmissibili all interno dei cavi e connettori schermati. Per evitare tale problema occorrerebbe un elemento di disaccoppiamento (es. una capacità) tra terra e schermo, ma è assai difficilmente implementabile; 4. Come sopra, ma collegato a terra su un lato solo: sebbene dia protezione solo dai campi elettrici, è la soluzione migliore. Purtroppo, per le cause di cui sopra, dal punto di vista pratico non è molto controllabile. 25

26 Influenza della messa a terra dell impianto elettrico La messa a terra realizzata negli impianti elettrici tipo TN-S crea facilmente dei loop di terra mentre negli impianti tipo TNC può creare pericolosi ritorni di neutro sulla schermatura del cablaggio strutturato. Caratteristiche fisiche dei cavi, diametro, peso e flessibilità influenzano i percorsi e le canalizzazioni. Cavi UTP in Categoria 5E o 6 hanno diametri medi di 5,8 mm, mentre i corrispondenti cavi FTP hanno diametri medi di 7,2 mm. Cavi in Categoria 7 arrivano anche a 9 10 mm, con scarsa flessibilità totale (fino a 15 cm di raggio di curvatura). Patch cord schermate, hanno un attenuazione aggiuntiva rispetto a patch UTP, e su soluzioni con coppie singolarmente schermate generalmente non sono disponibili, impedendo così la continuità della schermatura. Prezzo, avendo più materiale e caratteristiche costruttive più complesse, i componenti schermati sono più costosi dei corrispondenti UTP. E da rilevare che alcuni sistemi UTP in Categoria 6A presentano elementi di schermatura sulle prese terminali e sui cavi per bretella. Si tratta di sottili fogli di schermo completamente indipendenti il cui effetto dovrebbe riguardare solo le frequenze sopra i 200 MHz, ma, come descritto precedentemente, possono avere conseguenze indesiderate con frequenze inferiori. - Compatibilità elettromagnetica Le norme armonizzate per verificare la conformità ai requisiti essenziali, previsti dalla direttiva 89/336/CEE sono le EN e EN Un sistema di cablaggio è passivo, di per sé non emette segnali né è soggetto a problemi di immunità, e non è regolamentato alla direttiva di cui sopra. Tuttavia il cablaggio ha lo scopo di trasmettere segnali generalmente elettrici, generati e ricevuti da sistemi di comunicazioni. Pertanto quando il cablaggio è connesso a due apparati esso diventa parte di un unico sistema per il trasferimento di segnali, che deve sottostare alle direttive europee in materia. Le caratteristiche elettromagnetiche di un istallazione di rete sono influenzate da parametri che caratterizzano le proprietà di bilanciamento e/o di schermatura dei cablaggi. I costruttori che dichiarano la conformità del proprio sistema di cablaggio alle direttive quando connesso ad apparati conformi (marchio CE) sono sicuramente preferibili, ancor più se la dichiarazione di conformità fa parte della garanzia. 26

27 Uso del cablaggio E purtroppo frequente l assunzione che il cablaggio strutturato sia dedicato solo ad applicazioni fonia e dati, mentre la sua filosofia e tecnica risolvono in modo brillante qualsiasi esigenza di connettività fisica per qualsiasi sistema di telecomunicazione. Anche lo standard TIA/EIA-568-B afferma: Il cablaggio orizzontale deve essere progettato anche per altri sistemi di segnalazione dell edificio. Le caratteristiche tecniche del cablaggio strutturato sono infatti compatibili con la maggior parte dei sistemi di segnalazione. Tra questi, anche i sistemi di building automation. La norma TIA/IAE-862 descrive gli aspetti relativi a tale integrazione. I BAS Building Automation Systems, sono essenzialmente delle reti dati la cui integrazione nel cablaggio strutturato è semplice. Le problematiche tecniche da affrontare per integrare correttamente i sistemi di BA in un cablaggio strutturato sono di tipo progettuale e installativo: distanze massime tra FD e TO, riproduzione delle architetture, come interfacciare i device, dimensionamenti. Con i cablaggi strutturati è possibile riprodurre agevolmente le architetture tipiche dei sistemi di building automation agendo sui pannelli di terminazione dei cavi che provengono dalle Coverage Area. Questo approccio, specialmente nei casi in cui è possibile attuarlo nelle prime fasi di definizione dell edificio, consente l integrazione dei sistemi di building automation, ottimizzando le strutture e i costi sia nella fase iniziale che durante la vita dell edificio. Inoltre, l orientamento verso una soluzione strutturata di cablaggio facilita la migrazione verso i nuovi sistemi di controllo di edificio in tecnica IP, che nativamente utilizzano le strutture dati e che possono usufruire dei sistemi di alimentazione Power over Ethernet. I vantaggi per l utente che usa il cablaggio strutturato per gestire le segnalazioni nell edificio sono: un unico fornitore per il progetto, l installazione e gestione del cablaggio; un unico sistema di cablaggio; accesso e controllo centralizzato alle risorse e alle connessioni; rapidità di risoluzione dei problemi; riduzione dei tempi di attivazione di sistemi, di utenti e di servizi; possibile immediata migrazione verso nuovi device IP; maggiore affidabilità; riduzione dei costi complessivi di parti e manodopera; 27

28 riduzione dei costi durante il ciclo di vita dell edificio; aumento del valore dell edificio. Il cablaggio strutturato è quindi un concetto, un principio e un architettura sviluppati per fornire una forma standard a qualsiasi applicazione che usi fili e cavi. - Distribuzione Un infrastruttura di comunicazioni adeguata comprende un sistema di distribuzione per il cablaggio, sia a livello di piano (per il cablaggio orizzontale) sia a livello di edificio o campus (per il cablaggio di backbone, o dorsale). La distribuzione è realizzabile con canalizzazioni, tubazioni, passerelle, supporti e percorsi aerei ubicati nei pavimenti, nei soffitti o nei passaggi verticali. Sono inclusi anche gli spazi di concentrazione e di accesso al cablaggio. Una corretta pianificazione della distribuzione permette di realizzare un unica infrastruttura per i sistemi di comunicazione che sarà sempre adeguata nel corso del tempo. Permette inoltre una corretta coesistenza con gli altri impianti (elettrico, idraulico, riscaldamento, antincendio, ecc.) per minimizzare i problemi di funzionamento che altrimenti potrebbero verificarsi facilmente. Illustrazione 8: Architettura per la distribuzione del cablaggio 28

29 - Spazi La distribuzione orizzontale deve convergere in locali o aree dedicate dette Telecommunications Room (TR). L utilità di queste sale consiste nel poter concentrare i collegamenti a tutti i punti serviti dal sistema di distribuzione, e quindi di realizzare i sistemi di interconnessione e segnalazione necessari tra tali punti (un esempio può essere il centralino telefonico, a cui sono collegati tutti gli apparecchi delle persone negli uffici). La possibilità di avere in questi locali la concentrazione dei collegamenti permette di avere un altissima flessibilità del cablaggio rispetto alle applicazioni che possono essere implementate, è un architettura che permette quindi di avere l indipendenza del cablaggio dai sistemi di edificio. Il dimensionamento del sistema di distribuzione e della TR è in funzione della superifice da servire. E necessario considerare un punto terminale di cablaggio ogni 10 m2 questa superficie si chiama Work Area (WA), e si riferisce a utenze ufficio, fonia, dati, ecc. Si definisce anche una Coverage Area (CA) per descrivere la superficie servita da un elemento di building automation. La superficie della CA è generalmente diversa dalla WA, esse sono comunque in funzione del tipo di edificio. Illustrazione 9: Aree servite da terminazioni in funzione dell'uso Esistono inoltre utili raccomandazioni per la definizione degli spazi dedicati agli apparati (anche detti Equipment Room ER) che realizzano i servizi e definiscono i punti di accesso dei circuiti esterni (detti anche Building Entrance Facility EF). - Distribuzione orizzontale I sistemi di distribuzione orizzontale sono i più importanti in quanto servono le aree statisticamente con il maggior rateo di riconfigurazione. La distribuzione consiste in una rete 29

30 di condotti o canaline predisposti per ospitare i cavi. Frequentemente i percorsi sfruttano le zone sottostanti i pavimenti rialzati, o quelle sovrastanti i controsoffitti. Esistono numerose regole per la corretta pianificazione e dimensionamento. Una di esse prescrive di progettare sistemi che non vadano ad occupare le canalizzazioni per più del 50%. Lo standard EN indica i vincoli per la separazione tra cavi di energia e cavi del cablaggio strutturato. - Distribuzione di backbone La distribuzione di backbone comprende la distribuzione di edificio (che si sviluppa tipicamente in senso verticale) e la distribuzione di campus tra edifici. La prima può essere realizzata con cavedi verticali o con tubazioni che collegano i piani di edificio. La seconda con tubazioni, cunicoli o tesate aeree. Anche per questi aspetti la norma TIA/EIA-569-B fornisce importanti indicazioni per il dimensionamento. Un cavedio verticale ad esempio deve avere dimensioni minime pari a 150 x 225 mm. Un adeguata distribuzione di dorsale di edificio rende le operazioni di implementazione del cablaggio relativamente semplici, e facilita la sua evoluzione nel tempo. - Alimentazione Data l importanza dei sistemi di comunicazione, è opportuno considerare l uso di sistemi di alimentazione di emergenza con UPS e generatori. Per entrambe le soluzioni bisogna valutare attentamente in relazione ai costi i carichi da servire e le loro esigenze, i tempi di intervento e di autonomia e la manutenzione necessaria Applicazioni Il termine applicazioni normalmente riguarda gli strumenti che impiega l utenza per la propria produttività. Nel gergo dei sistemi di comunicazione lo stesso termine può far riferimento ai sistemi e protocolli di trasferimento dei segnali che si appoggiano all infrastruttura. - Applicazioni con segnali elettrici Le applicazioni con segnali elettrici si appoggiano su cablaggi in rame, classificati secondo le Classi e le Categoria già descritte. Le applicazioni dati sono le più esigenti di banda trasmissiva e affidabilità di propagazione delle informazioni, e mano a mano hanno determinato l evoluzione dei sistemi di cablaggio in rame. Le applicazioni quali la fonia 30

31 tradizionale o i sistemi di building automation, richiedono poche decine di khz di banda trasmissiva. Le applicazioni video broadband, o in banda larga, possono impegnare diverse centinaia di megahertz per via dell aggregazione di più canali in varie modulazioni, quindi spesso non sono compatibili con i sistemi di cablaggio strutturato. In questi casi si utilizza ancora il cavo coassiale. La trasmissione video in banda base, tipo CCTV, può appoggiarsi al cablaggio strutturato. - Considerazioni sulla Classe D/Categoria 5E La Categoria 5E è stata ratificata nel 1999 nel documento TIA/EIA-568-A-5. Nell ambito dello standard internazionale ISO/IEC è stata definita la simile classificazione Classe D:2002. Questa classificazione è stata concepita per supportare il protocollo Gigabit Ethernet 1000Base-T (IEEE 802.3ab), in grado di trasferire 1000 Mbps su connessioni in rame fino a 100 metri. GbE trasmette 4 segnali simultanei da 250 Mbps in entrambe le direzioni sulle 4 coppie del cablaggio in rame. I segnali hanno frequenze significative fino a 125 MHz. La Categoria 5E tuttavia è definita fino a 100 MHz, e gli altri parametri (attenuazione, NEXT, PSNEXT, ACR) sono solo marginalmente superiori alla Categoria 5 e appena sufficienti per supportare il GbE. I margini quasi nulli non riescono a compensare fattori esterni di disturbo (variabilità di comportamento delle interfacce degli apparati, temperature oltre i 20 C, degrado dovuto all installazione, prestazioni scadenti dei canali di cablaggio, ecc.), creando alterazioni dei segnali e quindi perdita di pacchetti. - Vantaggi della Classe E/Categoria 6 rispetto alla Classe D/Categoria 5E La frequenza operativa del cablaggio in Categoria 6 è di 250 MHz, contro i 100 MHz della Categoria 5E. Questo consente la trasmissione di segnali (dati, video o audio) con una maggiore banda trasmissiva, ad esempio applicazioni con interfacce multimediali. L aumento delle capacità del sistema Categoria 6 permette di offrire un elevato margine di funzionamento ai segnali delle applicazioni note, eliminando distorsioni, errori e rallentamenti. Lo standard per la Categoria 6 impone parametri di funzionamento molto più severi, ad esempio l impedenza passa da (100 ± 15) Ω a (100 ± 5) Ω rendendo il cablaggio più uniforme e meno soggetto a problemi di riflessione che alterano e ostacolano i segnali. Un dato interessante è che anche il protocollo dati Fast Ethernet 100 Mbps opera con decisamente meno errori sulla Categoria 6 rispetto alla Categoria 5E (0,1% di ritrasmissioni contro 7 10%). Il protocollo dati Gigabit Ethernet Mbps nel 50% delle installazioni su 31

32 Categoria 5E ha incontrato numerosi problemi di prestazioni e affidabilità. I problemi sono stati eliminati utilizzando un cablaggio in Categoria 6. Lo standard per Data Centre TIA/EIA-942 raccomanda cablaggi in Categoria 6, e la versione europea EN considera come minimo la Classe E. - Prospettive della Classe EA/Categoria 6A L incremento di banda permesso dalla Classe EA di ISO/IEC permette di migliorare ulteriormente le prestazioni di rete, e consente di implementare il protocollo IEEE 802.3an 10GBASE-T in situazioni dove l alta velocità e il contenimento dei costi rispetto a soluzioni in fibra sono decisive. Tale protocollo può operare anche su cablaggi TIA/EIA Categoria 6A, tuttavia i requisiti ISO/IEC, come accennato, sono più severi e quindi creano un maggiore margine di sicurezza per i segnali. Non è ancora chiaro se e come il protocollo 10GBASE-T potrà essere implementato su cablaggi esistenti in Classe E/Categoria 6, in effetti non esiste praticamente alcuna applicazione che ponga come requisito minimo di cablaggio la Classe E. La vera evoluzione dalla Classe D:2002/Categoria 5E è ormai verso la Classe EA. - Cablaggi in classi superiori Le classi F e FA rappresentano attualmente i sistemi con la maggiore banda applicativa disponibile. Come per la Classe E, la Classe F non rappresenta un requisito minimo per alcuna applicazione. I sistemi in commercio che dispongono di considerevoli margini sono in via di riclassificazione secondo i parametri della Classe FA, e potranno offrire anche la trasmissione di segnali video in banda larga. - Power over Ethernet PoE Molti dispositivi possono ora essere alimentati a bassa tensione tramite la porta dati RJ45. Questa soluzione viene definita come Power over Ethernet (PoE) e la sua predisposizione nell infrastruttura risulta decisamente conveniente. L applicazione dell alimentazione avviene presso i punti di concentrazione di piano in due modalità: mid-span (tra switch e pannello di cablaggio si inserisce un dispositivo injector), ed end-span (lo switch ha nativamente le porte alimentate). La prima soluzione presenta il vantaggio di poter aggiungere il PoE anche su switch esistenti, e di svincolare la scelta e il rinnovo di essi dall investimento nella sezione di alimentazione. Lo svantaggio è l occupazione di spazio in unità rack: ciò è risolto da alcuni costruttori tramite pannelli di cablaggio che integrano il PoE, ma in questo caso occorre tener conto dell applicazione utilizzata. 32

33 Il PoE è stato codificato dallo standard IEEE 802.3af, che fornisce fino a circa 13W di potenza con tensione di 48 Vcc su canali standard di 100 metri. L energia viene applicata sulle coppie non utilizzate da applicazioni Fast Ethernet 10/100 Mbps. Sono disponibili soluzioni per l applicazione dell energia anche sulle coppie di segnale dati, in particolare per applicazioni Gigabit Ethernet. Il sistema prevede sicuri metodi di riconoscimento dei carichi per garantire la sicurezza e la fornitura di potenza adeguata ai casi. Generalmente ciò consente di avere unità PoE con potenza totale inferiore alla somma dei carichi massimi di tutte le porte, riducendo anche la dissipazione termica. Soluzioni dette full power solitamente non sono necessarie. Sono raccomandati i sistemi gestibili via SNMP, che permettono di controllare lo stato dei carichi, e soprattutto di eventualmente resettare o disattivare remotamente qualche dispositivo alimentato. Lo standard è ora in corso di preparazione (IEEE 802.3at ) verso soluzioni a maggior potenza 40/50 W, ma dovranno essere considerati gli effetti termici sui cavi del cablaggio dovuti alla maggiore intensità di corrente. - Sistemi wireless In un infrastruttura generica il cablaggio strutturato offre il supporto per utenze con applicazioni a larga banda, ma non per la mobilità. Questa è ora possibile tramite i sistemi WiFi IEEE , in grado di supportare applicazioni dati, ma anche le implementazioni IP per fonia, video, ecc. I sistemi WiFi moderni implementano infatti meccanismi di garanzia dell instradamento delle informazioni (Quality of Service, QoS) secondo le norme WMM e e. Le velocità raggiungibili rimangono tuttavia limitate, in quanto i valori massimi regolamentati sono di 54 Mbps con gli standard a e g. I sistemi wireless introducono nell infrastruttura passiva del cablaggio gli Access Point (AP), elementi attivi che generano il segnale radio e fanno da ponte tra utenze wireless e servizi sulla rete cablata. Più AP realizzano una copertura radio estesa e permettono lo spostamento delle utenze da cella a cella (come per i sistemi cellulari). Gli AP devono essere collegati agli apparati attivi switch che costituiscono i servizi di trasporto dati, generando così un estensione della LAN: per questo motivo si parla di Wireless LAN (WLAN). Per gli AP occorre disporre di punti di cablaggio per effettuare i collegamenti alla rete. Tali punti sono normalmente posizionati ad un altezza di almeno 2.5 metri e nelle ubicazioni individuate dopo un sopralluogo per determinare il miglior comportamento dei segnali radio. Per ottenere buone prestazioni radio, 33

34 gli AP devono disporre di un sistema di antenne in diversità (antenna diversity) sia in ricezione che in trasmissione. Esistono raccomandazioni (ISO TR 24704) per poter predisporre i punti di cablaggio indipendentemente dalla tecnologia radio da implementare e dalle caratteristiche di propagazione radio degli ambienti. Sono disponibili due tipologie di WLAN: quelle tradizionali, appena descritte, e quelle switched. La filosofia di queste ultime è di avere AP semplificati facenti capo a speciali switch (da qui il termine) che controllano e ottimizzano le attività della WLAN. Le soluzioni tradizionali sono adeguate e convenienti per implementazioni fino a qualche decina di AP. Le WLAN sono sicure quando vengano attivati i meccanismi di protezione disponibili. I sistemi più avanzati sono descritti negli standard WPA e WPA2 (802.11i) che per il massimo grado di sicurezza richiedono anche server di autenticazione RADIUS e adeguato software sui client Realizzazione - Progetto Il progetto deve analizzare i requisiti applicativi dell utente, i vincoli dell edificio in cui si deve operare, e indicare la soluzione in termini di distribuzione, cablaggio, soluzioni wireless, identificazione e documentazione. Molte norme di installazione sono contenute nei documenti CENELEC EN , EN e ISO/IEC Le prestazioni dei componenti sono inevitabilmente destinate a degradare dopo l installazione, a causa della non perfetta manipolazione dei materiali durante la posa, il fissaggio, l attestazione e la terminazione dei cavi alle connessioni. In particolare il mancato rispetto dei raggi di curvatura dei cavi è causa di degrado dei parametri trasmissivi. I telai e gli armadi sono progettati per applicazioni di comunicazione e dispongono di numerosi accessori per il corretto instradamento dei cavi, la gestione delle bretelle e l alloggiamento degli apparati. La dislocazione dei sub telai di giunzione e terminazione deve consentire la facile gestione delle permutazioni con le bretelle, senza introdurre raggi di curvatura non ammessi e senza ostacolare le operazioni di manutenzione degli apparati. La dislocazione degli apparati attivi deve tener conto della loro dissipazione termica. Un aspetto assolutamente da non sottovalutare è la possibilità per l utente di utilizzare 34

35 l impianto in modo semplice ed immediato, a volte compromessa da come viene implementato il sistema. - Collaudo Terminata l installazione del sistema si procede con il collaudo per verificare la corretta installazione e funzionalità di quanto realizzato. Sono previsti test separati del permanent link e del canale comprensivo delle relative bretelle di permutazione e connessione. Le attuali categorie di performance richiedono strumenti certificatori di cablaggio secondo gli standard TIA/EIA e ISO/IEC di Livello III e o superiore. Per quanto riguarda la fibra ottica, sono significativi i test con Power Meter e/o OTDR per la verifica delle attenuazioni. I risultati dei test non devono essere alterabili dall installatore è quindi opportuno richiedere che vengano utilizzati strumenti e software di reporting che garantiscano questo aspetto. - Etichettatura e documentazione Elemento determinante è la documentazione di impianto e il suo aggiornamento. Ogni componente del cablaggio e della distribuzione deve essere classificato e identificato, e contestualmente si devono registrare queste informazioni nella documentazione generale di impianto. La nomenclatura di identificazione deve essere pianificata in fase di progetto. I codici identificati devono essere riportati su etichette o sistemi ad aggancio specificatamente studiati per i cablaggi e le condizioni ambientali in cui operano (etichettature con sistemi per ufficio, o adesivi scritti a mano non sono assolutamente adeguati). L etichettatura deve essere poi apposta in fase di installazione dell impianto. Le prassi d etichettatura e di tracciatura nel sistema documentale sono indicate nelle norme TIA/EIA-606-A e ISO/IEC Tali standard suggeriscono come consultare e aggiornare le informazioni per le attività sul sistema di comunicazioni. "I sistemi intelligenti di cablaggio, monitorando direttamente l attività svolta sul cablaggio, realizzano un completo automatismo delle attività di aggiornamento della documentazione." 35

36 Progetto del cablaggio azienda XYZ Il progetto del cablaggio strutturato dell'edificio richiede, come visto nei paragrafi precedenti, la conoscenza delle tecnologie disponibili e della filosofia (genericità, pervasività, concentrazione e architettura gerarchica) da utilizzare. In questa ottica, la strada che ho seguito per lo sviluppo del progetto comincia l'esame delle piante dell'edificio per arrivare alla individuazione dei punti di concentrazione e distribuzione. Inoltre saranno introdotti requisiti particolari legati allo specifico utilizzo dell'edificio richiesti dal cliente. - Esame dell'edificio L'edificio in cui la società sposterà la sede è costituito da 3 piani (terra o 0, primo e secondo), libero su tre lati. Le dimensioni di massima sono visibili nelle piante fornite e allegate, l'altezza tra i singoli piani è di metri 3,5; i locali evidenziati hanno pavimento rigido ma sono dotati di controsoffitti di altezza 0,5 metri in cui sono già presenti gli impianti di condizionamento, elettrico e di telefonia tradizionale. In prossimità dei locali chiamati tecnici è possibile avere un passaggio verticale tra i piani di sezione ampia. Nel locale tecnico del piano 0 sono già presenti gli allacciamenti al fornitore di servizio telefonico e i controlli remoti degli impianti principali. Illustrazione 10: Pianta piano 0 36

37 Illustrazione 11: Pianta piano 1 Illustrazione 12: Pianta piano 2 L'esame dell'edificio mette in evidenza la possibilità di realizzare una architettura di cablaggio gerarchica, utilizzando i locali tecnici come zone di concentrazione ed in particolare utilizzando il locale del piano 0 come Building Distributor (di seguito indicato come BD) e i 37

38 locali dei piani 1 e 2 come Floor Distributor (di seguito indicati come FD). Il locale BD svolge anche funzione di Campus Distributor limitatamente alla funzione di interfaccia con i servizi esterni. Date le dimensioni limitate dell'edificio non sono necessari Consolidation Point ed i Telecommunication Outlet (TO) saranno direttamente connessi ai rispettivi FD. È da notare la possibilità, permessa dalle limitate dimensioni dell'edificio, di fare convergere tutti i cavi delle TO direttamente al BD. Infatti, considerando cavi in rame cat. 5E o 6, risulta nei limiti dei 100m stabiliti dalle norme qualunque punto dell'edificio. In pratica, se si considera la TO più svantaggiata (dalle piante ad esempio localizzata in prossimità dell'ascensore) si ha una lunghezza del cablaggio orizzontale di massimo ~15+10 metri sommati a ~5(discese al piano)+15(dorsale verticale), ovvero una lunghezza massima del cavo entro i 50 metri. Tale soluzione però implica il dover far convergere una notevole quantità di cavi al locale BD, assunto come centro stella, che in certi casi porta a problematiche di spazio disponibile per la convergenza dei cavi. - Analisi dei requisiti Il dimensionamento del sistema di distribuzione può essere effettuato seguendo le linee guida precedentemente elencate nel paragrafo sull'uso del cablaggio; sono inoltre da tenere in considerazione le possibili altre funzioni del cablaggio come visibile in figura. Illustrazione 13: Possibili integrazioni del cablaggio strutturato Trattandosi di un edificio diviso in aree destinate ad uso ufficio, il dimensionamento di massima prevede un collegamento di comunicazione ogni 10m 2 (Work Area) e un collegamento per sistemi di Building Automation (BAS) ogni 25m 2. Considerando l'utilizzo previsto dal cliente e analizzate le destinazioni d'uso dei locali, si è 38