Principi fondamentali dei test di cablaggio

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Indice Introduzione... 4 Come verificare l affidabilità di una trasmissione. 4 Standard e certificazione... 5 Modelli di link... 6 Larghezza di banda e velocità di trasmissione 10 Proprietà... 12 Connettività da un estremità all altra... 12 Impedenza caratteristica... 14 Attenuazione di riflessione... 15 Lunghezza del cavo... 17 Ritardo di propagazione e differenza di ritardo... 19 Attenuazione... 21 Paradiafonia (NEXT)... 24 Rapporto attenuazione/diafonia (ACR)... 31 Bilanciamento di segnale... 32 Interferenza elettromagnetica... 33 Parametri del link testati secondo TSB-67... 34 Accuratezza del tester da campo... 36 Livelli di accuratezza... 36 Importanza dell accuratezza... 37 L accuratezza è il risultato dell hardware del tester... 38 Collegamenti alle estremità e i due modelli di link... 38 Verifica dell accuratezza del vostro tester... 40 Raccomandazioni... 40 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 1

Introduzione Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 3

Introduzione In questa breve guida si darà particolare importanza alla comprensione delle caratteristiche elettriche correlate alle prestazioni trasmissive dei link di cablaggio di una Local Area Network (LAN) e alla misurazione di queste caratteristiche sul campo. L espressione sul campo sottolinea l esigenza di verificare che un link installato (composto da cavo, connettori, terminazioni e permutatore) raggiunga un livello di prestazioni prestabilito. Passeremo inoltre in rassegna il livello prestazionale specificato o prescritto da diversi standard industriali. Le prestazioni di un impianto di cablaggio sono determinate da: 1. Qualità e livello di rendimento dei componenti hardware utilizzati per l installazione (cavo, hardware di connessione) 2. Esecuzione dell installazione (tensione dei cavi durante la stesura, disintrecciamento dei conduttori alle terminazioni, raggio di curvatura del cavo installato, ecc.) 3. Immunità dell installazione alle interferenze elettromagnetiche e ad altre sorgenti di rumore. È importante notare che il solo test non è sufficiente a garantire buone prestazioni. Il test può soltanto confermare che l oggetto costruito o assemblato soddisfi gli obiettivi prefissati in termini di caratteristiche e funzionalità. Inoltre i risultati o le conclusioni tratte dai test sono valide solo se viene applicata una metodologia di test corretta, utilizzando apparecchiature che siano adeguate allo scopo. Questi concetti saranno meglio definiti nel seguito di questa guida. Come verificare l affidabilità di una trasmissione L affidabilità di una trasmissione di dati, o digitale, è definita fondamentalmente dal tasso di errore o Bit Error Rate (BER). Questo è un valore statistico riguardante la trasmissione digitale; esso indica quanti bit possono essere trasmessi prima che venga rilevato (trasmesso) un bit in errore. La qualità trasmissiva tipica di una LAN dovrebbe essere migliore di un bit in errore su un miliardo di bit trasmessi; un tasso di errore di 1 su un miliardo viene indicato con un BER di 10-9. Le specifiche per le reti ATM (Asynchronous Transfer Mode) richiedono ad esempio che il tasso di errore sia al massimo di 1 bit su dieci miliardi, pari a un valore BER di 10-10. I tester BER non sono molto pratici per verificare gli impianti di cablaggio per LAN. Inoltre i tester BER potrebbero diventare ben presto troppo costosi perché esistono molti standard differenti di LAN e ciascuno di essi utilizza un modo diverso di codificare le informazioni digitali da trasmettere sul cablaggio o su altro mezzo fisico della LAN. Per certificare che un impianto di cablaggio raggiunga le prestazioni richieste, sarebbe necessario che un tester di BER supportasse le tecniche di codifica del segnale di tutti i tipi di rete da indagare. Nel caso che non venisse raggiunto il limite di BER richiesto, sarebbero necessarie altre costose apparecchiature per isolare l eventuale difetto di cablaggio o impiantistico per poter poi risolvere il problema. 4 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

Gli istituti di standardizzazione, come la Telecommunications Industry Association (TIA) [Associazione per l Industria delle Telecomunicazioni] negli USA, hanno stabilito degli standard per i cablaggi strutturati con l obiettivo di definire un sistema di cablaggio generico che possa supportare un numero elevato di applicazioni di rete e sistemi proprietari. Gli standard internazionali sono stati sviluppati con obiettivi molto simili. Essi prescrivono i requisiti dell impianto in termini di parametri elettrici fondamentali e le caratteristiche che ne determinano le prestazioni trasmissive, come ad esempio larghezza di banda, attenuazione, diafonia e rapporto segnale/disturbo. Questi standard stabiliscono anche quali parametri devono essere misurati e i criteri di superamento o non-superamento (Pass/ Fail) dei test per ciascuno di questi parametri. Cavi di tipo diverso hanno caratteristiche diverse. Dato che la coppia intrecciata è il tipo di cavo preferito per la distribuzione orizzontale, porremo particolare attenzione ai parametri fondamentali e alle caratteristiche dei sistemi di cablaggio basati su coppia intrecciata. Standard e certificazione Per certificare un impianto di cablaggio è necessario avere uno standard comunemente accettato che definisca il livello minimo di prestazioni, il metodo di misurazione e le performance dello strumento di misura. Sia gli utenti finali che gli installatori traggono vantaggio dalla pubblicazione di standard di installazione di sistemi di cablaggio con coppia intrecciata non schermata o UTP (Unshielded Twisted Pair). Negli Stati Uniti la TIA ha costituito un gruppo di lavoro, chiamato Link Performance Task Group (un sottocomitato del TIA TR41.8 Standard Committee sui sistemi di distribuzione per edifici residenziali e commerciali), allo scopo di redigere un documento riguardo ai sistemi di telecomunicazione a compendio dello standard TIA-568-A. Questo documento, intitolato Transmission Performance Specifications for Field Testing of Unshielded Twisted-Pair Cabling Systems [Specifiche di prestazioni trasmissive per test sul campo di sistemi di cablaggio con coppia intrecciata non schermata] e conosciuto come TSB-67, è stato approvato e pubblicato nell ottobre 1995. Esso definisce le specifiche di prestazioni trasmissive per un sistema di cablaggio UTP. Parallelamente a quanto avvenuto negli USA, anche le organizzazioni internazionali di standardizzazione hanno sviluppato e adottato degli standard che prescrivono quali debbano essere le prestazioni trasmissive di un sistema di cablaggio e i metodi da utilizzare per misurare e verificare la conformità con questi standard. Per esempio la International Electrotechnical Commission (IEC) [Commissione Elettrotecnica Internazionale] ha approvato lo standard ISO 11801. Oltre a fornire spiegazioni riguardo alle caratteristiche elettriche fondamentali di trasmissione, questa guida affronterà anche molti argomenti connessi alla cosiddetta certificazione di impianti di cablaggio e agli standard da utilizzare. Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 5

Il documento TIA TSB-67 tratta in modo specifico: 1. La definizione di due modelli o configurazioni di link 2. I parametri trasmissivi del link che devono essere misurati 3. I limiti di Pass/Fail per i test di ciascuno di questi parametri, per ciascuna configurazione del link e per ciscuna categoria di link (Categorie 3, 4 e 5) 4. La rapportistica minima essenziale per il test 5. Le prestazioni richieste ai tester da campo e le relative modalità di misura 6. I metodi per confrontare i risultati dei tester da campo con quelli di laboratorio. Attraverso questa comparazione si può ottenere un accuratezza di misura osservata in pratica. Occorre inoltre ricordare che i livelli di accuratezza di misura definiti ai punti 5 e 6 devono essere in armonia l uno con l altro. TSB-67 va a completare lo standard TIA-568-A e contiene le specifiche per la verifica di un link di cablaggio UTP installato, costituito da componenti (cavi e hardware di connessione) che raggiungono le performance specificate nello standard TIA-568-A. In teoria TSB-67 dovrebbe applicarsi solo ai sistemi UTP 100_ a 4 coppie; infatti, sebbene questi requisiti possano essere applicati anche ai link Foil o Screened Twisted Pair (FTP o ScTP)100Ω, TSB-67 non fornisce indicazioni circa i test per verificare l integrità o l efficacia della schermatura. Modelli di link Tre livelli di performance Lo standard TIA-568-A definisce tre categorie di performance per i cavi UTP e per l hardware di connessione. I cavi e i componenti di Categoria 5 garantiscono il più alto livello di performance per la più ampia gamma di frequenze (da 1 a 100 MHz), cavi e componenti di Categoria 4 sono adatti per una gamma di frequenze da 1 a 20 MHz, mentre cavi e componenti di Categoria 3 sono indicati per una gamma di frequenze da 1 a 16 MHz. Anche i link vengono classificati nelle Categorie 3, 4 o 5. Perché un link sia classificato in Categoria 3 occorre che sia costituito da componenti (cavi e hardware Categoria Campodi frequenze Esempi di applicazioni LAN* 3 Da 1 a 16 MHz IEEE 802.3, 10BASE-T (Ethernet CSMA/CD a 10 Mbps) IEEE 802.3, 10BASE-T4 (Ethernet CSMA/CD a 100 Mbps) IEEE 802.5, Token Ring a 4 Mbps IEEE 802.12, 100VG-AnyLAN, Demand Priority ATM-51.84 o ATM-25.92 o ATM-12.96 4 Da 1 a 20 MHz Da 1 a 20 MHz 5 Da 1 a 100 MHz IEEE 802.3, Ethernet 100-BASE-TX CSMA/CD ANSI X3T9 TP-PMD (CDDI) ATM-155 * Le applicazioni non sono menzionate in TSB-67 Tabella 1. Categorie di link secondo TIA-568-A. 6 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

di connessione) tutti di Categoria 3 o migliori. Analogamente un link classificato di Categoria 4 deve essere costituito da componenti tutti di Categoria 4 o migliori e un link classificato di Categoria 5 deve essere costituito solo da hardware di Categoria 5. La Tabella 1 fornisce una vista d assieme delle tre categorie di link definite nel TIA-568-A, e indica anche alcune applicazioni tipiche di ciascuno di questi sistemi di cablaggio. Configurazioni di link TSB-67 definisce inoltre due modelli o configurazioni di link : Channel e Basic Link. I limiti di Pass/Fail per i test sono definiti separatamente per ciascuna di queste configurazioni. La Figura 1 descrive il modello Channel. Channel è il link, considerato da un estremo all altro, sul quale vengono inviati i dati in rete. Esso collega la scheda (o adattatore) di rete di una stazione - come un personal computer, una stampante o una workstation - al concentratore (Ethernet hub). Siccome però a molti installatori viene richiesto di certificare il loro lavoro prima che vengano posti in opera computer, apparati di rete e cavi di cui sono dotati, è stato definito un secondo modello con un proprio criterio di Pass/Fail per ciascun parametro elettrico di trasmissione. Questo modello, chiamato Basic Link, comprende il cablaggio fisso e le terminazioni dei quali viene generalmente ritenuto responsabile l installatore del cablaggio. Basic Link si estende quindi dalla presa a muro in una area di lavoro o in un ufficio fino alla prima terminazione dall altra parte in un armadio di cablaggio. Telecomunicazioni Armadio Area di lavoro Tester da campo Permutatore orizzontale Uscita Telecom Tester da campo A B C D E Inizio Channel Cablaggio orizzontale Fine Channel Definizione di Channel A Cavetto utente B 1 o 2 collegamenti con massimo 2 metri di cavo di connessione C Cablaggio orizzontale Lunghezze massime D Cavo di transizione da presa a muro a Max C+D = 90 metri connessione su mobile o sottopavimento Max A+B+E = 10 metri E Cavetto utente Figura 1. Definizione di Channel. Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 7

Telecomunicazioni Armadio Area di lavoro Tester da campo Permutatore orizzontale Cablaggio orizzontale Uscita Telecom A C E Tester (Remoto) Inizio Basic Link Fine Basic Link Definizione di Basic Link A,E Cavetti del tester C Cablaggio orizzontale Lunghezze massime Max C = 90 metri Max A+E = 4 metri Figura 2. Configurazione Basic Link. La configurazione Basic Link è mostrata in Figura 2. La differenza importante è che il modello Channel definisce due transizioni (connessioni) a ciascun estremo e permette di utilizzare cavi di apparecchiature e cavetti, mentre Basic Link definisce una transizione a ciascun estremo del link collegata da una tratta continua di cavo orizzontale. Basic Link è stato definito ai soli fini di test. Sono previsti due cavetti da 2 metri del tester, per collegare il tester da campo al Basic Link da provare. Basic Link è un sottoinsieme del modello Channel. I limiti specificati per i test Basic Link e Channel sono diversi perché è diverso il numero delle transizioni o connessioni. Inoltre nel modello Channel si tiene conto di una ulteriore attenuazione provocata dai cavetti e dai cavi delle apparecchiature (raffigurati come segmenti A, B e E in Figura 1). Le prestazioni richieste e i limiti di test per ciascuno di questi due modelli di link sono stati definiti nel documento TSB-67. Sono ammesse anche altre configurazioni di link, ma teoricamente i limiti prestazionali per le altre configurazioni di link dovrebbero essere calcolati utilizzando le equazioni e le formule di uso generale contenute nel TSB-67. È molto importante capire bene la differenza tra le configurazioni Basic Link e Channel, perché ci sono differenze significative riguardanti il modo in cui questi link vengono sottoposti a test e gli effetti sulle specifiche degli apparati di test. 8 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

Spina del cavetto di collegamento Cavetto locale Spina del cavetto di collegamento Inizio del link Presa dell'apparecchiatura all'estremità "vicina" del link Prima presa del link Spina del cavetto di collegamento Cavetto remoto Spina del cavetto di collegamento Ultima presa del link Fine del link Presa dell'apparecchiatura all'estremità "remota" del link Figura 3. Definizione di inizio e fine di un link. I connettori terminali non sono inclusi nella definizione di link Una definizione che si applica indistintamente a tutte le configurazioni di link contenute in TIA-568-A e TSB-67 e negli standard internazionali è la seguente: il connettore del cavetto che si accoppia con l apparecchiatura di rete viene considerato parte dell apparecchiatura di rete e non parte del link. Fate riferimento alla Figura 3. La ragione di questa definizione è che le prestazioni trasmissive della connessione, che è costituita da una presa e da una spina, vengono generalmente considerate in condizione di accoppiamento. Siccome la presa di un apparecchiatura e le sue prestazioni trasmissive sono chiaramente determinate dal progetto e dalla costruzione dell apparecchiatura, anche la spina che si deve accoppiare all estremità del cavo dell apparecchiatura viene considerata come facente parte dell apparecchiatura, sebbene la spina sia parte permanente del cavo dell apparecchiatura. Questa definizione porta ad alcune interessanti considerazioni per i test da campo. I parametri trasmissivi del link devono essere sottoposti a test utilizzando la presa del tester e la spina accoppiata del cavetto, ma gli effetti di presa e spina devono essere in qualche modo essere esclusi dalla misura. Se questa esclusione non fosse possibile, si avrebbe un errore nella misura introdotto da cause esterne. Più avanti si discuterà di come questo requisito influenzi l accuratezza, specialmente della misura di NEXT. Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 9

Larghezza di banda e velocità di trasmissione L introduzione di standard di reti più veloci e a maggiore capacità ha evidenziato quanto sia importante capire che la velocità di trasmissione espressa in Mbps e la larghezza di banda richiesta per supportare una velocità di trasmissione elevata sono grandezze diverse, anche se correlate. Molti utenti confondono i due termini Mbps e MHz. Il primo (Mbps) è l unità di misura della velocità alla quale i dati binari possono essere trasmessi; questa velocità viene espressa in milioni di bit al secondo, abbreviato in Mb/s o Mbps. Il secondo (MHz) esprime la frequenza di un puro segnale sinusoidale. Una larghezza di banda di 100 MHz indica che il sistema di cablaggio - o, più in generale, un mezzo di trasmissione - può trasmettere un segnale sinusoidale di frequenza fino a 100 MHz con un risultato di livello accettabile. L espressione generica e vaga risultato di livello accettabile deve essere definita in modo chiaro. Ciò non è semplice e ci si potrà basare proprio sugli standard stabiliti o sulle specifiche di dettaglio per ciascuna delle caratteristiche fondamentali di trasmissione. La relazione tra Mbps e MHz per un sistema di cablaggio dipende dalla codifica del segnale utilizzata per i dati binari e dalla velocità di trasmissione desiderata. La codifica del segnale per i sistemi Ethernet 10BASE-T e per le reti Token Ring a 16 Mbps impone una relazione almeno di uno a uno tra larghezza di banda e velocità di trasmissione. Ciò significa che i sistemi Ethernet 10BASE-T richiedono un sistema di cablaggio che supporti una larghezza di banda di 10 MHz (con le prestazioni trasmissive specificate nello standard IEEE 802.3i). In modo analogo, un Token Ring a 16 Mbps richiede un impianto di cablaggio con una larghezza di banda di 16 MHz (sebbene lo standard IEEE 802.5 definisca le performance desiderate per i parametri elettrici fondamentali fino a 25 MHz). Questa relazione uno a uno tra Mbps e MHz non è un requisito generale. Essa è imposta dalla tecnica di codifica Manchester, utilizzata da Ethernet e Token Ring. D altra parte lo standard Fast Ethernet, o 100BASE-TX, specifica un diverso schema di codifica del segnale (chiamato MLT-3) che gli permette di trasmettere 100 milioni di bit al secondo richiedendo una larghezza di banda di 80 MHz, così come descritto in IEEE 802.3u (inoltre la maggior parte dell energia trasmessa è al di sotto dei 32 MHz). Più alta è la velocità espressa in Mbps, più breve sarà il tempo a disposizione per trasmettere il singolo bit e più veloci saranno i tempi di salita e discesa (tempi di transizione) dell impulso che deve essere trasmesso sul link. La misurazione della qualità della trasmissione di un segnale sinusoidale di frequenza appropriata fornisce un metodo di misura per verificare che il link sia in grado di trasmettere impulsi molto brevi e con tempi di salita e discesa così veloci. È per questo che la maggior parte degli standard di cablaggio generici specificano le prestazioni trasmissive di un link in termini di ampiezza di frequenza di un segnale sinusoidale che deve essere trasmesso dal link con un determinato livello di qualità. I parametri che vengono utilizzati per caratterizzare questo livello di qualità sono attenuazione (attenuation), diafonia (crosstalk), e/o l effetto combinato di questi due parametri detto rapporto attenuazione/diafonia o ACR (Attenuation to Crosstalk Ratio). Nella sezione seguente verranno spiegati questi e altri parametri. 10 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

Proprietà elettriche di un cablaggio per LAN Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 11

Proprietà elettriche di un cablaggio LAN I parametri elettrici che determinano le caratteristiche trasmissive di un sistema di cablaggio con coppia intrecciata sono: Connettività da un estremità all altra Impedenza caratteristica Attenuazione di riflessione Attenuazione Diafonia Bilanciamento del segnale Ritardo di propagazione (lunghezza e differenza) Interferenza elettromagnetica (rumore elettrico) Definiremo e riesamineremo l importanza di ciascuno di questi parametri. Connettività da un estremità all altra La prima e più importante condizione per riuscire a effettuare una trasmissione su di un link è che il link sia collegato correttamente a ciascuna delle sue connessioni o punti di terminazione, in modo da fornire una continuità da un estremo all altro di ciascuna coppia nel cablaggio. È molto importante per un link con coppia intrecciata che la coppia di conduttori venga mantenuta rigorosamente da un estremo all altro del link. Ciò che permette alla coppia intrecciata di trasmettere segnali ad alta frequenza con la dovuta integrità, fedeltà, e indipendenza dalle interferenze elettromagnetiche esterne è il fatto che i conduttori siano accuratamente intrecciati e che l angolo di intrecciamento resti costante per tutta la lunghezza del link. La caratteristica più importante di un link bilanciato è proprio un intrecciamento accurato dei conduttori. Il test wire map Per verificare che ci sia continuità da un estremità all altra di ciascun conduttore del link sottoposto a test, si utilizza un test chiamato wire map. Questo test scopre ed evidenzia rotture nei conduttori o difetti di cablaggio come ad esempio circuiti aperti (un collegamento rotto o aperto), un corto circuito o un errore di cablaggio come nel caso di coppie trasposte, coppie invertite (polarità o inversione alle estremità dell anello) e coppie separate. Il test wire map verifica che la coppia corretta venga mantenuta per tutto il link. La situazione di coppia separata viene generalmente rilevata attraverso la misurazione della 1 2 3 6 5 4 7 8 Cablaggio corretto Estremità invertite Coppie incrociate 1 2 3 6 5 4 7 8 1 2 3 6 5 4 7 8 1 2 3 6 5 4 7 8 1 2 3 6 5 4 7 8 1 2 3 6 5 4 7 8 Figura 4. Esempi di cablaggi corretti e errati. 12 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

3 6 4 5 Figura 5. Errore di coppia separata nel cablaggio. diafonia, descritta più avanti. I tester per wire map più economici non effettuano nessuna misurazione della diafonia e perciò non sono in grado di rilevare errori di cablaggio come la coppia separata. Il test wire map va oltre un semplice test di continuità che assicuri che ciascun pin di un connettore a un estremità del link sia connesso al pin corrispondente all estremità opposta, e non sia invece connesso a qualsiasi altro conduttore o schermatura. La semplice continuità tra i pin da un estremo all altro del cavo non è sufficiente per la comunicazione dati. Inoltre il test wire map serve a garantire che il link mantenga l accoppiamento corretto dei conduttori. Ogni conduttore di una coppia deve essere collegato al pin corretto del connettore o del permutatore, al fine di mantenere un accoppiamento 3 6 4 5 ininterrotto per tutta la lunghezza del link. Il documento TIA-568-A definisce due configurazioni di cablaggio per le connessioni modulari a 8 pin. Lo standard di cablaggio preferito è il T568A mostrato in Figura 6, mentre la modalità di cablaggio alternativa (opzionale) T568B è mostrata in Figura 7. Per tutti i cablaggi di un edificio si dovrebbe scegliere una sola di queste alternative e la si dovrebbe utilizzare in modo omogeneo. Errori di cablaggio come le coppie trasposte si verificano quando entrambi questi standard vengono utilizzati sullo stesso link. L errore di cablaggio dovuto a una coppia separata si ha quando i pin di un connettore, che vanno collegati a un unica coppia intrecciata, sono invece collegati a conduttori che non sono intrecciati tra loro a formare una coppia bilanciata. Lo standard TIA-568 stabilisce le coppie nel modo seguente: pin 1 e 2, 3 e 6, 4 e 5, 7 e 8. A tale proposito fare riferimento alla Figura 6 e Figura 7. La Figura 5 mostra un esempio di errore di cablaggio dovuto a una coppia separata, tra la coppia bilanciata da connettere ai pin 3 e 6 e la coppia bilanciata da connettere ai pin 4 e 5. Sebbene nel cablaggio mostrato in Figura 5 Coppia 2 Coppia 3 Coppia 1 Coppia 4 Coppia 3 Coppia 2 Coppia 1 Coppia 4 1 2 3 4 5 6 W/G G W/O BL W/BL O Posizionamento nella presa 7 8 W/BR BR 1 2 3 4 5 6 W/O O W/G BL W/BL G Posizionamento nella presa 7 8 W/BR BR Figura 6. Corrispondenze pin/coppia secondo T568A Figura 7. Corrispondenze pin/coppia secondo T568B Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 13

la continuità da pin a pin sia corretta (il pin 3 a un estremità è collegato al pin 3 all altra estremità del link, ecc.), vi saranno errori nella trasmissione dati, perché i segnali non transitano su coppie bilanciate e vengono alterati da un eccesso di diafonia. Impedenza caratteristica L impedenza misura la resistenza che si oppone al flusso di corrente alternata (c.a.) e la trasmissione di dati in rete è un tipo di c.a. ad alta frequenza. L impedenza caratteristica di un cavo è una proprietà complessa, prodotta dall effetto combinato dei valori di resistenza, capacità ed induttanza del cavo. Questi valori dipendono da parametri fisici come la dimensione dei conduttori, la distanza tra i conduttori, e le proprietà del materiale isolante del cavo. Per ottenere una trasmissione del segnale corretta e garantire l operatività della rete è necessario che l impedenza caratteristica rimanga costante per tutto il link (cavi e connettori) a qualsiasi frequenza. I cavi UTP per LAN devono avere un impedenza caratteristica di 100Ω ±15% nel campo di frequenze da 1 MHz alla più alta frequenza ammessa (misurata in conformità di ASTM D 4566 Metodo 3). Alle basse frequenze l impedenza caratteristica di un link UTP tende a essere alta (fino a 115Ω a 1 MHz), mentre alle frequenze più alte l impedenza caratteristica tende a scendere (fino a 85Ω a 100 MHz). Cambiamenti repentini nell impedenza caratteristica (le cosiddette discontinuità d impedenza o anomalie d impedenza) provocheranno riflessioni di segnale. Se il segnale che viaggia su un link s imbatte in un cambiamento improvviso d impedenza caratteristica, una parte del segnale rimbalza all indietro nella direzione dalla quale 14 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN proviene. Questo effetto può essere paragonato a quello di un onda che colpisce un oggetto sulla superficie di uno stagno o di un lago; l onda viene riflessa dall oggetto. Il segnale riflesso si sovrappone al segnale che viaggia normalmente e ne altera la fedeltà (più precisamente crea una distorsione). La distorsione e altri effetti di riflessione possono creare problemi quando il circuito ricevente cerca di decodificare questi segnali. Problemi al ricevitore o durante la decodifica hanno l effetto di provocare errori di comunicazione. Lo standard TIA TSB-67 non richiede nessuna misurazione dell impedenza caratteristica di un impianto di cablaggio. I tester Fluke della Serie DSP misurano l impedenza caratteristica utilizzando il metodo di risposta al gradino, a circa 4 m dall inizio del link. Questa è una misura dell impedenza di ingresso, che dà un valore medio dell impedenza caratteristica di un link, con l obiettivo primario di rilevare riflessioni e anomalie d impedenza. In Figura 8 viene mostrato il risultato di un test d impedenza caratteristica, ottenuto con un tester Fluke DSP-100 o DSP-2000 LAN CableMeter, con i valori numerici di ciascuna coppia di conduttori e il campo consentito per quel tipo di cavo. Figura 8. Schermata con i risultati dei test di impedenza.

Il fatto che i segnali vengono riflessi nel punto in cui l impedenza caratteristica varia improvvisamente viene utilizzato nella tecnica di test chiamata Misurazione di riflessione nel dominio del tempo (Time Domain Reflectometry) o TDR. La tecnica TDR è quella più frequentemente utilizzata per localizzare i circuiti aperti (open) o i conduttori spezzati di un link, come pure i corti circuiti (short) - connessioni indesiderate - e le anomalie d impedenza o i cavi male accoppiati dei cavi o i difetti nel cablaggio che fanno variare l impedenza. È chiaro che i circuiti aperti o i corti generano cambiamenti molto drastici d impedenza. Le LAN ad alta velocità sono ancora più sensibili alle variazioni d impedenza caratteristica. I tratti con conduttori disintrecciati devono essere i più brevi possibile, mentre non si dovrebbero mai unire pezzi di cavi con impedenze caratteristiche diverse. Quasi sempre i disturbi all impedenza caratteristica avvengono nei pressi delle terminazioni. Una LAN può comunque tollerare alcuni disturbi.tuttavia è di vitale importanza che l installatore disintrecci un cavo UTP per la minima lunghezza possibile, in particolar modo quando si installano link per LAN ad alta velocità. In effetti, per un cavo di Categoria 5, un link può avere al massimo 13 mm di conduttore disintrecciato a ogni interconnessione (TIA/EIA-568-A, paragrafo 10.6.3.1, Connector Termination Practices). Così, ad esempio, se si utilizza un connettore per collegare due spine modulari a 8 pin (RJ-45), l insieme dei cavi eccede i limiti predetti. I connettori a barilotto hanno sovente un NEXT molto scarso per le coppie connesse ai pin 3, 6 e 4, 5 e non andrebbero mai utilizzati per un installazione di Categoria 5. Attenuazione di riflessione La grandezza chiamata attenuazione di riflessione o RL (Return Loss), misura molto accuratamente gli effetti provocati da valori non corretti d impedenza caratteristica. L attenuazione di riflessione è una misura di tutte le riflessioni che sono causate da disadattamenti d impedenza in qualsiasi punto del link e viene espressa in decibel (db). Il valore delle impedenze agli estremi del link deve essere uguale all impedenza caratteristica del link. Molto spesso questa impedenza viene inglobata nell interfaccia dell apparecchiatura da collegare alla LAN. Una buona corrispondenza dei valori d impedenza caratteristica e di resistenza della terminazione nell apparecchiatura permette un buon trasferimento di potenza verso e dal link e minimizza le riflessioni. La misura dell attenuazione di riflessione varia significativamente con la frequenza. Una causa di attenuazione di riflessione è la (piccola) variazione d impedenza caratteristica lungo il cavo. La proprietà attenuazione di riflessione strutturale o SRL (Structural Return Loss), è riassuntiva dell uniformità di costruzione del cavo. SRL deve essere misurata e controllata durante il processo di costruzione del cavo. Un altra causa, da attribuire principalmente ai connettori, è dovuta alle riflessioni interne al link. Come detto precedentemente, l impedenza caratteristica di un link UTP tende a variare da valori maggiori a basse frequenze, a valori minori alle frequenze più alte. I cavi male accoppiati si hanno solitamente in presenza dei connettori, ma possono anche manifestarsi all interno del cavo laddove vi siano variazioni eccessive d impedenza caratteristica. Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 15

Valori di attenuazione (RL) rilevati, espressi in db. Cursore Limite di Pass/Fail per il test Figura 9. Rappresentazione grafica di una misura di attenuazione (RL). L effetto principale dell attenuazione di riflessione non è tanto la perdita d intensità del segnale, quanto piuttosto l introduzione di distorsione sul segnale. In effetti le riflessioni causano perdite d intensità del segnale, ma generalmente la perdita dovuta all attenuazione di riflessione non crea problemi seri. La Figura 9 mostra un risultato tipico di un test di attenuazione di riflessione ottenuto con un Fluke DSP-100 o DSP-2000. La curva inferiore (linee diritte) indica i limiti per l attenuazione di riflessione stabiliti dallo standard ISO/IEC 11801, mentre la curva superiore rappresenta il risultato del test. Il cursore (linea verticale) viene posto inizialmente in corrispondenza della frequenza per la quale è stato rilevato il peggior margine di attenuazione di riflessione. Il margine è pari alla differenza tra il valore misurato e il limite di Pass/Fail a quella frequenza. Quando l attenuazione di riflessione è migliore del limite di Pass/Fail (cioè il test ha dato esito positivo) il margine indicato è positivo, mentre un margine negativo significa che la misura effettuata eccede il limite (cioè il test ha dato esito negativo). Inoltre i tester della Serie DSP mostrano la coppia e la frequenza per le quali è stato misurato il peggior margine di attenuazione di riflessione. Si può muovere il cursore sullo schermo lungo l asse delle frequenze, utilizzando i tasti cursore sinistra/ destra presenti sul pannello frontale dello strumento. Sullo schermo, la linea sotto le cifre aggiorna automaticamente il valore numerico, indicando il margine per la frequenza in corrispondenza della quale è stato posizionato il cursore. La misurazione dell attenuazione di riflessione non viene richiesta dal TIA TSB-67. Altri standard, come quelli pubblicati da International Standards Organization (ISO), European Norm (EN) e Australian Standards (AUS), richiedono invece la misurazione sul campo dell attenuazione di riflessione con le modalità qui descritte. I tester Fluke della Serie DSP supportano tutti questi standard. 16 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

Lunghezza del cavo Sul file di amministrazione del sistema si dovrebbe registrare la lunghezza di ciascun link (come consigliato dallo standard TIA/ EIA 606). Si può stimare la lunghezza di un link attraverso la misura della sua lunghezza elettrica. I tester da campo misurano la lunghezza elettrica basata sul ritardo di propagazione di andata-ritorno sul link. Il ritardo di propagazione di andata-ritorno è pari al tempo impiegato da un impulso elettrico per andare fino alla fine del link e tornare al tester. Un link con un circuito aperto all estremità riflette all indietro verso il tester il segnale che gli arriva. L unità di test remota presenta un circuito aperto alla coppia di conduttori di cui si deve misurare la lunghezza. Questa tecnica di misurazione viene chiamata Misurazione di riflessione nel dominio del tempo o TDR (Time Domain Reflectometry). Il metodo di test TDR può essere paragonato a un impulso radar. Il tester misura il tempo che intercorre dal momento in cui l impulso viene lanciato, fino a quando ne viene rilevata la riflessione. Per convertire una misura di tempo in una misura di distanza (lunghezza), occorre conoscere la velocità con cui il segnale viaggia sul link. Il valore NVP, acronimo di Nominal Velocity of Propagation [Velocità nominale di propagazione], indica la velocità con cui i segnali elettrici viaggiano sul cavo, relativamente alla velocità della luce nel vuoto. Misurando il tempo necessario a un segnale per percorrere il link e tornare indietro, e conoscendo inoltre il valore NVP del cavo, possiamo calcolare la lunghezza elettrica del link. Dato che il segnale si è spostato avanti e indietro per il cavo (due volte la sua lunghezza), l equazione per calcolarne la lunghezza è la seguente: La velocità della luce nello spazio (o vuoto) è di 300 000 000 metri/secondo, cioè 0,3 metri/nanosecondo (un nanosecondo [ns] è un miliardesimo di secondo). Il valore NVP per un cavo UTP di Categoria 5 è circa 69%, il che significa che un segnale elettrico viaggia su un cavo di Categoria 5 a circa 0,2 m/ns. La misurazione La misurazione di una lunghezza fisica con uno strumento elettronico presenta alcuni problemi. La velocità con cui il segnale elettrico viaggia varia lievemente da un lotto di cavi all altro (anche se della stessa marca e modello). La forma di un impulso TDR cambia considerevolmente durante il percorso fino all estremità del cavo e ritorno; quindi non è sempre facile rilevare accuratamente il fronte di salita dell impulso riflesso e misurare con estrema accuratezza il tempo trascorso. Ciò può creare problemi al tester per cavi. La sua accuratezza nella misura di lunghezza è influenzata dall abilità o sensibilità nel rilevare accuratamente il fronte di salita dell impulso riflesso. Le specifiche di accuratezza nella misura del ritardo di propagazione dovrebbero rispecchiare le capacità del tester a questo riguardo. Lunghezza = Ritardo di tempo * NVP * Velocità della luce 2 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 17

In un cavo a 4 coppie, ciascuna coppia ha un differente angolo di intrecciamento per incrementare le prestazioni nei confronti della diafonia. Ciò causa una lieve differenza di NVP tra le coppie. Il diverso angolo di intrecciamento implica che anche la lunghezza dei conduttori in rame è diversa per ciascuna coppia. La combinazione di questi fattori è la causa principale della lieve differenza che si riscontra nei risultati di lunghezza (elettrica) delle singole coppie. Differenze del 2 4% sono comuni. Criteri di Pass/Fail Gli standard per i cablaggi strutturati specificano che il link orizzontale, da un estremità all altra, non deve superare i 100 metri. Questo link da estremo a estremo è il link chiamato Channel nel documento TIA TSB-67. Quando si compie una misurazione di Channel, si devono utilizzare i cavetti utente e i cavi delle apparecchiature al posto dei cavetti del tester; i connettori finali del link devono essere accoppiati direttamente col tester da campo. Come già detto, il documento TIA TSB-67 definisce anche un modello di link chiamato Basic Link. La lunghezza massima di un Basic Link è di 90 metri, più 4 metri per i cavetti del tester, per un totale di 94 metri. La limitazione di lunghezza del Basic Link serve a consentire l installazione, nell ufficio o nell area di lavoro, di cavi di apparecchiature, permutatori e cavetti per un massimo di 10 metri, cosicché la lunghezza totale di Channel rispetti la specifica di 100 metri. A causa dei limiti nell accuratezza della misura di lunghezza elettrica, e dato che la lunghezza non è un parametro critico, il documento TSB-67 stabilisce (al paragrafo 6.3, pagina 10) che per decidere l esito di un test di lunghezza fisica del link, si dovrà rilevare e utilizzare la coppia che presenta il ritardo elettrico più breve. Il criterio di Pass/Fail si basa sulla massima lunghezza consentita per Basic Link o Channel, più un margine d incertezza di NVP del 10%. I limiti di Pass/Fail stabiliti nel TSB-67 aggiungono ancora un altro 10% alle specifiche di lunghezza del link per tenere conto delle limitazioni nell accuratezza della misura di lunghezza elettrica sopra descritte, che sono al di fuori del controllo del tester. Infine, l utente dovrebbe essere consapevole che la lunghezza non è un parametro di trasmissione. Infatti è l attenuazione il parametro trasmissivo che più facilmente viene influenzato dalla lunghezza del link. Qualche metro in più sul link non causa errori di trasmissione se tutti gli altri parametri - in primo luogo l attenuazione - superano il test. È per questo che i tester Fluke della Serie DSP accettano una misura di lunghezza di Basic Link (specifiche TIA) quando il valore di lunghezza misurato per la coppia più corta non supera i 103,4 metri (94 più il 10%). Rapporti sui risultati dei test In conformità di TSB-67, in qualsiasi rapporto il risultato di un test di un parametro deve essere contrassegnato con un asterisco (*) quando la differenza tra il valore misurato e il limite per il test è minore dell accuratezza del tester. Un qualsiasi risultato Fail oppure Fail * fa sì che il risultato complessivo per il link sottoposto a test sia Fail, cioè negativo (paragrafo 6.1 di TSB-67). L accuratezza della misura di lunghezza per il tester DSP-100 è riassunta alla Tabella 2. 18 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

Cavo a coppie intrecciate Coassiale Distanza 0m to 100m (328 ft) 0m to 100m (328 ft) Risoluzione 0.1 metri 0.1metri Accuratezza ± (0,3 m + 2% del valore letto) ± (0,3 m + 2% del valore letto) Distanza Da 100 a 760 metri Da 100 a 1200 metri Risoluzione 0.1 metri 0.1 metri Accuratezza ± (0,3 m + 4% del valore letto) ± (0.3m (1 ft) + 4% del valore letto) Tabella 2. Per i cablaggi UTP più corti di 100 metri le specifiche di accuratezza richiedono ± (0,3 metri + 2% del valore letto). Questa specifica di accuratezza indica il caso di errore peggiore per la misura di lunghezza. Normalmente le prestazioni sono molto migliori di questo valore; i tester Fluke vengono calibrati in fabbrica entro limiti molto più stretti, per garantire che le specifiche sopraddette rappresentino veramente il caso peggiore. L accuratezza massima del tester Fluke DSP-100 per la misura di lunghezza di un link di 100 metri è ± (0,3 metri + 2% di 101), cioè 2,3 metri. Questo significa che se la misurazione della lunghezza dà un valore compreso tra 101,2 metri (= 103,4-2,3) e 105,7 metri (= 103,4 + 2,3), allora il tester dà un giudizio di Pass *. Una lettura inferiore a 101,2 metri produce un Pass senza riserve. La Tabella 3 riassume questi risultati. Ritardo di propagazione e differenza di ritardo Il tester misura il ritardo di propagazione per calcolare la lunghezza del link, come precedentemente spiegato. Il ritardo di propagazione, o il tempo richiesto dal segnale elettrico per andare da un estremo all altro del link, è pari a metà del ritardo di propagazione di andata-ritorno misurato durante il test di lunghezza. La maggior parte degli standard di rete stabilisce un massimo per il ritardo di propagazione tra le stazioni di una rete locale. Se la lunghezza del link orizzontale rispetta il limite di 100 metri, e se è stato utilizzato il cavo corretto (NVP maggiore del 61%), non ci saranno problemi di ritardo di propagazione. Una caratteristica su cui si pone sempre di più l attenzione è la differenza tra i ritardi di propagazione di ciascuna coppia di conduttori. Questa misura si chiama differenza di ritardo di propagazione (delay skew). Pass Pass* Limite di Pass/Fail Fail* Fail risultato <101,2 m 101,1 m<risultato< 103,4 >risultato<105,7 m >risultato<105,7 m Tabella 3. Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 19

Alcune reti ad alta velocità ottengono prestazioni molto buone trasmettendo i dati contemporaneamente su più di una coppia, o su tutte, delle quattro coppie del link. Il flusso di bit viene scisso dal trasmettitore e ogni porzione viene trasmessa simultaneamente su coppie di differenti. È ovvio che, per ricostruire il messaggio originale, il flusso di dati deve essere ricomposto correttamente dal ricevitore. Per raggiungere tale obiettivo, la relazione temporale va mantenuta da un estremità all altra del link. I bit devono viaggiare circa alla stessa velocità per essere ricevuti nello stesso ordine con cui erano stati inviati. La differenza di ritardo di propagazione misura questa proprietà. Tra i parametri da considerare, molti standard di test hanno recentemente introdotto la differenza di ritardo di propagazione, perché alcuni cavi di Categoria 5 vengono costruiti con materiali isolanti, diversi tra loro, che avvolgono il conduttore in rame. Questo tipo di costruzione è conosciuta come eterogenea. La costruzione omogenea richiede che tutte le coppie abbiano lo stesso tipo di materiale isolante. Il materiale isolante ha forte influenza sul valore NVP del cavo. Un esempio di cavo a costruzione eterogenea normalmente in commercio è il cosiddetto cavo 2+2. In questo cavo i conduttori di due coppie sono isolati con Teflon FEP, mentre i conduttori delle altre due coppie sono isolati con un composto di polietilene. La coppia di conduttori isolata con Teflon FEP mostra un valore tipico di NVP per la Categoria 5 del 69%, mentre le altre coppie trasmettono i segnali un po più lentamente e hanno un valore di NVP di qualche punto percentuale più basso (65% o 66%). La misurazione della differenza di ritardo di propagazione Figura 10. Serie DSP. Risultati di misura del ritardo di propagazione. serve a garantire all utente che questi link possano supportare le future reti ad alta velocità a trasmissione parallela. La Figura 10 mostra i risultati di una misurazione di ritardo di propagazione. In Figura 11 viene mostrata la misura della differenza di ritardo di propagazione per lo stesso link. Per calcolare la lunghezza del link viene utilizzata la coppia che presenta i valori di ritardo di propagazione inferiori. Nell esempio di Figura 10, la coppia collegata ai pin 1 e 2 con il valore di 481 ns ha il più basso ritardo di propagazione. Perciò questa coppia serve da riferimento per il calcolo del ritardo di propagazione del link. Il suo ritardo di propagazione viene posto uguale a 0. Sempre nell esempio di Figura 10, la coppia collegata ai pin 7 e 8 ha un valore misurato di ritardo di propagazione di 484 ns, cioè 3 ns più di quello della coppia più veloce. Quindi il suo ritardo è di 3 ns. Le altre due coppie hanno una differenza di ritardo di propagazione di 5 e 13 ns. Tutti questi valori sono inferiori al limite di Pass/Fail di 50 ns e perciò il link supera il test di differenza di ritardo di propagazione. 20 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

Figura 11. Serie DSP. Risultati di differenza del ritardo di propagazione (delay skew). Attenuazione I segnali trasmessi da un link perdono parte della loro energia mentre viaggiano lungo il link stesso. L attenuazione misura la quantità di energia persa quando il segnale arriva all estremità ricevente del link. Questo fenomeno di perdita di energia elettrica è analogo a quello dell attrito nel mondo della meccanica. Ad esempio se fate rotolare una palla da bowling su un tappeto adagiato su di una spessa imbottitura, la palla affonda nel tappeto e incontra grande resistenza al suo moto. Una quota notevole dell energia con la quale la palla è stata lanciata viene dissipata per vincere questa resistenza e quindi la palla percorre una distanza inferiore. Viceversa, se questa palla da bowling viene lanciata con la stessa forza su una superficie di legno duro e lucidato, essa rotola molto più a lungo e l energia con la quale è stata lanciata viene mantenuta per una distanza maggiore. Anche i segnali elettrici sono soggetti a resistenza o attrito simile a questo e così alcuni link possono trasmettere l energia elettrica molto più lontano di altri. La misura dell attenuazione quantifica l effetto della resistenza che il link offre alla trasmissione dei segnali elettrici. Le caratteristiche di attenuazione di un link cambiano con la frequenza del segnale da trasmettere; ad esempio segnali a frequenze maggiori incontrano una resistenza molto maggiore. In altri termini, il link mostra più attenuazione per segnali a frequenze più alte. L attenuazione deve perciò essere misurata nel campo di frequenze interessato. Se testate ad esempio l attenuazione di un Channel di Categoria 5, dovete verificare l attenuazione per segnali che vanno da 1 MHz a 100 MHz. Per link di Categoria 3, il campo di frequenze si estende da 1 a 16 MHz, mentre per la Categoria 4 si va da 1 a 20 MHz. Inoltre l attenuazione cresce in modo abbastanza lineare con la lunghezza del link. In altre parole, se il link A è lungo il doppio del link B - e tutte le altre caratteristiche sono identiche - l attenuazione del link A sarà due volte quella del link B. L unità di misura dell attenuazione è il decibel [db]. Il decibel è un espressione logaritmica del rapporto tra la potenza di uscita (potenza del segnale ricevuto alla fine del link) e la potenza d ingresso (potenza immessa sul cavo dal trasmettitore). Per le prove di cavi, l espressione della potenza è uguale all espressione del quadrato della tensione dei segnali (tensione di uscita / tensione di ingresso). La Tabella 4 fa notare che la scala dei decibel non è lineare. Rapporto (tensioni dei segnali) Decibel 1/1 0 db 1/2-6 db 1/5-14 db 1/10-20 db 1/20-26 db Tabella 4. Alcuni valori espressi in decibel. Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 21

Se la potenza ricevuta all estremità del link si riduce alla metà della potenza con la quale il segnale è stato lanciato, l attenuazione viene espressa con notazione ingegneristica in -6 db. Siccome l attenuazione risulta sempre negativa, di solito il segno meno viene tralasciato. Se prendiamo questo esempio dove metà dell energia è stata dissipata dal link, nell uso comune si dirà che l attenuazione del link è di 6 db. Analogamente, nel caso che solo 1/20 (cioè il 5%) dell energia immessa nel link sia stata ricevuta all estremità opposta, la perdita per attenuazione sarà di 26 db. È ovvio che è meglio avere la più bassa attenuazione possibile. Ciò significa che la trasmissione sul link ha perso meno energia e che il segnale che arriva all altra estremità contiene ancora energia sufficiente per essere correttamente decodificato dall elettronica del ricevitore. Questo significa anche che valori minori di attenuazione (espressi in db) sono migliori di valori più alti. La Figura 12 mostra la curva delle misure di attenuazione di quattro coppie in un link UTP in un campo frequenze da 1 MHz a 100 MHz. La figura indica anche la curva dei valori di Pass/Fail di Categoria 5 sovrapposta a questo stesso campo di frequenze. Il link supera il test di attenuazione se i valori misurati sono inferiori al limite di Pass/Fail per la frequenza corrispondente. La misurazione Il test dei cavi sul campo richiede due diverse attrezzature: un unità principale con i dispositivi di comando, uno schermo o display, e un unità remota che deve essere collegata all altra estremità del link sottoposto a test. Queste unità collaborano per misurare i diversi parametri di trasmissione. Quando si effettua una misurazione di attenuazione, l unità remota lancia il segnale di test che attraversa il Attenuazione in db 25 20 15 10 Attenuazione di un Basic Link di Categoria 5 lungo 90 m, tutte le coppie Limite 1,2 3,6 4,5 7,8 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Frequenza in MHz Figura 12. Diagramma di una misura di attenuazione. 22 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

link e viene ricevuto e misurato dall unità principale. L unità principale deve però conoscere il livello di riferimento del segnale col quale confrontare il segnale ricevuto. Per questa ragione i due componenti del sistema di test devono essere calibrati assieme. Generalmente, per questa calibrazione di attenuazione le due unità vengono collegate l una all altra utilizzando un cavo molto corto. La calibrazione consiste nel misurare l intensità del segnale ricevuto dall unità remota attraverso questo link cortissimo che, in pratica, non introduce nessuna perdita per attenuazione. Questa misura di attenuazione comporta un rapporto di 1/1, cioè una perdita di 0 db. Gli standard di test TSB-67 stabilisce le formule per calcolare l attenuazione consentita in un link installato, per Channel e Basic Link. TSB-67 fornisce anche una tabella di valori consentiti per Basic Link e Channel, validi a 20 C. L attenuazione cresce con la temperatura: normalmente dell 1,5% per grado Celsius per un cavo di Categoria 3 e dello 0,4% per grado Celsius per cavi di Categoria 4 e 5. Inoltre l attenuazione cresce di un altro 2% o 3% se il cablaggio è all interno di un condotto metallico, ma TSB-67 non tiene in considerazione questo effetto. Il link da provare deve soddisfare i limiti richiesti, che sia installato in un condotto o meno. Un tester da campo deve trovare il caso peggiore di attenuazione per ogni coppia di conduttori del link ed emettere un giudizio di Pass/Fail confrontando il caso peggiore con i valori di attenuazione consentiti. Si otterrà così un rapporto con l indicazione dei seguenti parametri per ogni coppia: Se il risultato è positivo (PASS) La massima attenuazione per la banda di frequenza interessata La frequenza alla quale avviene la massima attenuazione (che è quasi sempre vicino alla massima frequenza) Il limite consentito a quella frequenza Se il risultato è negativo (FAIL) La misura dell attenuazione che provoca il risultato negativo La frequenza alla quale ciò avviene Il limite consentito a quella frequenza Può accadere che il risultato sia molto prossimo al limite di test e che la differenza tra valore misurato e limite cada nella regione d'incertezza (limite di accuratezza) del tester. In questo caso nessuno può garantire che un risultato di PASS fornito dal tester sia un vero PASS o, viceversa, che un verdetto di FAIL sia veramente un FAIL. In questo caso TSB-67 stabilisce che si debba contrassegnare con un asterisco il risultato del test. Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 23

Sono possibili i seguenti risultati di test: Valore di attenuazione misurato Limite di Pass/Fail Risultato di Pass/Fail 20.0 db @ 100 MHz Limite: 21.7 db PASS 21.2 db @ 100 MHz Limite: 21.7 db PASS* 21.7 db @ 100 MHz Limite: 21.7 db FAIL* 23.2 db @ 100 MHz Limite: 21.7 db FAIL Coppia 1,2 3,6 4,5 7,8 Attenuazione (db) 10.1 10.7 10.1 10.1 Limite (db) 21.7 21.7 21.7 21.7 Margine (db) 11.6 11.0 11.6 11.6 Frequenza (MHz) 100.0 100.0 100.0 100.0 Risultato PASS PASS PASS PASS Figura 13. Stampa di un rapporto di test di attenuazione. La Figura 13 mostra una stampa dei risultati dei test ottenuta con un tester Fluke della Serie DSP. Viene registrato e stampato, come richiesto dallo standard, il caso peggiore di attenuazione per ogni coppia di conduttori del link sottoposto a test. Il risultato di una coppia è stampato in una colonna; la colonna identifica la coppia attraverso i numeri di pin della presa modulare a 8 pin. La linea 4 riporta la frequenza alla quale è stata misurato il valore massimo di attenuazione. In questo esempio, il livello peggiore di attenuazione si è presentato in corrispondenza di 100 MHz su tutte le quattro coppie. La riga dell attenuazione indica il valore misurato espresso in db, la riga successiva indica il valore di Pass/Fail alla frequenza elencata per lo standard di test selezionato (in questo caso lo standard di test è TSB-67 Basic Link Classe 5). Il margine è pari alla differenza tra il valore misurato, indicato alla riga 1, e il limite, stampato alla riga 2. Sull ultima riga viene stampato il risultato di Pass/Fail per ciascuna coppia. TSB-67 sancisce che qualsiasi valore misurato di attenuazione inferiore a 3 db non ha effetto su PASS o FAIL o sul risultato marginale evidenziato con un asterisco. L accuratezza di misura richiesta per un tester certificato di Livello I o II non è sufficiente a evitare un gran numero di falsi allarmi (quando il link è corto e a bassa frequenza); il limite inferiore posto a 3 db evita questo problema. Alcuni tester da campo hanno una funzione optional, che consente di ottenere un report con l attenuazione per unità di lunghezza (se la lunghezza del link è di 15 metri o più) e di controllare l attenuazione in proporzione alla lunghezza del link. Paradiafonia (NEXT) La perdita per paradiafonia o NEXT (Near- End Crosstalk) è una misura dell accoppiamento tra una coppia e l altra all interno di un link UTP. Questo tipo di accoppiamento è da evitare perché crea un disturbo nella coppia di conduttori. NEXT è 24 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

un fattore critico per le prestazioni trasmissive dei link UTP. Tutti noi abbiamo sperimentato la diafonia durante una conversazione telefonica nella quale, in sottofondo, sentivamo una conversazione tra due estranei. Ciò dà molto fastidio, ma generalmente i due interlocutori continuano a parlare. I computer invece tollerano molto di meno la diafonia. L effetto della diafonia è assai simile a quello di una linea di trasmissione rumorosa. Il ricevitore potrebbe non essere in grado di distinguere il segnale valido dalla componente di rumore introdotta dalla diafonia. Nella comunicazione dati, la diafonia è quindi un parametro critico per le prestazioni. La misurazione Il tester trasmette un segnale su una coppia del link (segnale di disturbo sulla coppia di disturbo) e misura l intensità del segnale generato in un altra coppia (la coppia disturbata), effetto della diafonia. Questo tipo di misura di diafonia si chiama paradiafonia o NEXT perché la diafonia indotta sulla coppia disturbata viene misurata all estremo del cavo dal quale è stato trasmesso il segnale di disturbo. Fate riferimento alla Figura 14. Questa misurazione deve essere ripetuta per ogni combinazione di coppie e per tutte le frequenze interessate. Come mostrato in Tabella 5 e Figura 15, in un normale cavo UTP a quattro coppie bisogna valutare in questo modo sei combinazioni di coppie. NEXT viene misurato in decibel [db]. È lo stesso decibel utilizzato per misurare l attenuazione. Però c è una differenza molto importante. Nella sezione sull attenuazione si era detto che era preferibile ottenere, come risultato dei test, valori di db i più bassi possibile. Al contrario, per misure di NEXT è desiderabile ottenere valori di db i più alti possibile. I valori, in decibel, di NEXT sono anche in questo caso basati sul logaritmo del rapporto tra l intensità dei segnali. Nel caso di NEXT, si tratta del rapporto tra il segnale disturbato (indotto dalla diafonia) e l intensità del segnale che crea il disturbo. Dato che il disturbo indotto dalla diafonia deve essere ridotto al minimo, il segnale rilevato sulla coppia disturbata deve essere molto basso rispetto al segnale immesso sulla coppia di disturbo. Quindi il valore del Combinazioni di coppie per misure di NEXT in un link UTP a 4 coppie 1,2 3,6 1,2 4,5 1,2 7,8 3,6 4,5 3,6 7,8 4,5 7,8 Tabella 5. Coppie per NEXT. Trasmittente (segnale di disturbo) 100Ω Ricevente (segnale disturbato) 100Ω Figura 14. Misura di diafonia. Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 25

rapporto di NEXT deve essere il più basso possibile, sicuramente molto minore di 1. Il logaritmo di tale rapporto dà una cifra elevata di valore negativo. Analogamente a quanto detto per l attenuazione, il segno meno riferito ai valori in db viene generalmente tralasciato e per indicare la perdita dovuta a NEXT si utilizza il solo valore assoluto. A titolo esemplificativo, supponiamo che un segnale di disturbo di 1 volt venga trasmesso su una coppia. Supponiamo anche che il tester rilevi un segnale di 1 mv (0,001 V) come effetto del disturbo creato dalla diafonia all interno del link. Il rapporto di diafonia tra questi segnali è pari a 0,001 e il valore risultante è -60 db. In pratica diciamo che la perdita dovuta a NEXT tra queste due coppie è di 60 db. Se invece fosse stato misurato un segnale - effetto del disturbo - di 8 mv, il rapporto sarebbe stato di 0,008 e quindi il valore sarebbe stato di -42 db. Anche in questo caso, si tralascia il segno meno e si dice che la perdita dovuta a NEXT è di 42 db. I valori di perdita dovuta a NEXT, espressi in numeri positivi, dovrebbero essere i più grandi possibile. Per quanto detto sopra, la misurazione il cui risultato è stato di 60 db corrisponde a un segnale indotto dalla diafonia molto più debole di quello la cui misura è stata di 42 db. Misurazione a entrambe le estremità di un link Molti standard di test richiedono che la perdita dovuta a NEXT sia misurata a entrambe le estremità del link. Un esempio chiarirà meglio il perché di questa richiesta. Consideriamo un link lungo 100 metri, con cavo e hardware di connessione ottimi, ma che a un estremità ha un connettore difettoso che presenta problemi di diafonia. La Figura 16 mostra questa situazione in forma schematizzata. Supponiamo ora di sapere che la diafonia, per un segnale con frequenza di 62,5 MHz, è pari a 24 db. Secondo lo standard TIA TSB-67 questo valore di NEXT non è accettabile, in quanto l hardware di connessione UTP dovrebbe ottenere, a 62,5 MHz, un valore di almeno 44 db. NEXT di un Basic Link di Categoria 5 lungo 90 m, tutte le combinazioni di coppie Perdita dovuta a NEXT in db 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Frequenza in MHz Limite 1,2-3,6 1,2-4,5 1,2-7,8 3,6-4,5 3,6-7,8 4,5-7,8 Figura 15. Diagramma di misure di perdita dovuta a NEXT. 26 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

NEAR END FAR END 1 2 3 6 COPPIA Tx COPPIA Rx 1 100 2 3 100 6 Figura 16. Test di NEXT con problemi all altra estremità. Misuriamo poi la paradiafonia di questo Channel all estremità con il connettore che funziona correttamente (che in Figura 16 è denominato Near End): molto probabilmente il test darà esito positivo. Vediamo più in dettaglio che cosa succede a una frequenza specifica: 62,5 MHz. Supponiamo che l attenuazione del link per questo segnale di prova sia di 10 db; ciò è accettabile perché il limite di attenuazione per la Categoria 5 a 62,5 MHz è di 18,5 db. La diafonia o il disturbo si origina al connettore posto all altra estremità e il segnale che ne risulta deve tornare indietro fino all estremità dove si trova il tester (Near End), dove viene rilevato e misurato. In questo esempio, la misura di diafonia è leggermente inferiore a 44 db. Come si giunge a questo valore? Il segnale che crea il disturbo è soggetto a 10 db di attenuazione quando arriva al connettore difettoso. Qui la diafonia genera un segnale disturbato di 24 db; questo segnale ritorna indietro sul link fino all estremità dove è collegato il tester, e anch esso è soggetto a un attenuazione di 10 db durante il viaggio di ritorno. Perciò la perdita dovuta a NEXT, causata da questo connettore difettoso, è di 44 db (pari alla somma di 10+24+10 db). La misura effettivamente ottenuta è molto probabilmente di poco inferiore a 44 db a causa del cavo e di altri connettori del link. Il limite di accettazione per Channel completo a 62,5 MHz è di 30,6 db. Quindi Channel darà probabilmente esito positivo per il test di NEXT, se misurato all estremità con il connettore non difettoso. In Figura 17 il segnale di disturbo viene immesso all altra estremità del link (Far End), cioè quella dove è localizzato il difetto, mentre la perdita dovuta a NEXT continua a essere misurata a questa estremità (Near End), come nella prova precedente. Ciò descrive la situazione in cui l unità remota del tester esegue il test di NEXT dall estremità opposta del link. In questo caso l attenuazione gioca un ruolo molto contenuto e il problema di diafonia viene rilevato correttamente. La misurazione di NEXT fornirà ora 24 db a 62,5 MHz, che è inferiore al limite di Pass/ Fail di NEXT (30,6 db) per un link TIA di Categoria 5 a questa frequenza; il test dà quindi risultato negativo e rileva correttamente un problema. Gli standard di test Come detto in precedenza, NEXT rappresenta un fattore critico per le prestazioni dei link UTP. È anche il più difficile da misurare accuratamente, specie Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 27

NEAR END FAR END 1 100 2 3 100 6 COPPIA Tx COPPIA Rx 1 2 3 6 Figura 17. Test di NEXT effettuato dall estremità difettosa. all aumentare della frequenza del segnale. TSB-67 specifica che NEXT per un link di Categoria 5 deve essere misurato nel campo di frequenze da 1 MHz a 100 MHz (vedere la Tabella 1). Come per il test di attenuazione, un link di Categoria 3 deve essere verificato nel campo da 1 a 16 MHz, mentre un link di Categoria 4 deve essere verificato da 1 a 20 MHz. La Figura 15 e la Figura 18 mostrano curve tipiche di NEXT in funzione della frequenza. Osservando la forma irregolare di queste curve, è ovvio che, se NEXT non viene misurato in molti punti del campo delle frequenze, i punti con risultato basso (casi peggiori di NEXT) potrebbero facilmente sfuggire. Per questo TSB-67 stabilisce un passo massimo di frequenza per la misurazione di NEXT, mostrato in Tabella 6. La perdita dovuta a NEXT deve essere misurata per ciascuna combinazione di coppie di un link UTP. Ciò significa, per un Campo di Intervallo frequenze (MHz) massimo (MHz) 1-31.25 0.15 31.26-100 0.25 Tabella 6. Esempio di intervallo per test di NEXT. normale link a quattro coppie, sei combinazioni di coppie. Alcune altre apparecchiature di test permettono all utente di selezionare intervalli di frequenza più ampi per abbreviare il tempo necessario per il test di NEXT del link. Ciò non è assolutamente conforme allo standard. La tecnica digitale di test di Fluke, utilizzata nei tester della Serie DSP, fornisce misure precise di NEXT a intervalli di 100 KHz su tutto il campo di frequenze. La velocità propria di un test digitale elimina la necessità di scendere a compromessi sull accuratezza per risparmiare tempo. Presentazione dei risultati di test NEXT TSB-67 definisce le formule per calcolare la perdita dovuta a NEXT ammissibile per ciascun modello di link (Channel e Basic Link) nel campo di frequenze. Un tester da campo può presentare un risultato di test di NEXT positivo in uno o due modi: (1) il margine peggiore di NEXT, oppure (2) il valore peggiore di NEXT. Per un test che ha dato esito negativo o marginale, il tester presenterà il margine peggiore di NEXT. Inoltre verranno riportati, in ogni caso, la frequenza e il valore limite per il test in corrispondenza del caso peggiore. 28 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

Figura 18. Il margine peggiore di NEXT si ha in corrispondenza delle frequenze più basse. Il margine di NEXT è definito come la differenza tra il valore misurato e il limite di Pass/Fail applicabile. Siccome la diafonia generalmente aumenta con la frequenza dei segnali, i valori misurati per la perdita dovuta a NEXT (espressi in db) diminuiscono al crescere della frequenza del segnale. Gli standard di test richiedono anche una migliore separazione della diafonia alle frequenze più basse (valori espressi in db). Ad esempio una misurazione Basic Link secondo TIA dovrebbe fornire un NEXT minimo di 60 db a 1 MHz, mentre il limite di Pass/Fail a 100 MHz è di 29,3 db. La forma della curva limite di Pass/Fail, in Figura 15, fa capire meglio questa specifica. Proprio a causa della forma della curva limite di Pass/Fail e del fatto che i requisiti dovuti a NEXT sono molto più stringenti alle frequenze più basse che a quelle più alte, il margine minimo può verificarsi a qualsiasi frequenza nel campo di misura. Sembra perciò più prudente e significativo riportare il margine di NEXT in tutti i casi. In altre parole, anche se il test di NEXT ha esito positivo, il tester dovrebbe identificare la frequenza alla quale il valore misurato mostra il minor margine rispetto al limite di Pass/Fail (come mostrato nel diagramma dei dati della perdita dovuta a NEXT, in Figura 18). Molto spesso ciò accade alle frequenze più basse e lo si può notare nella stampa dei risultati di test per le combinazioni di coppie 1,2-4,5, in Figura 19. Il Worst Case NEXT Margin è il punto dove si verifica il margine peggiore di NEXT; a qualsiasi altra frequenza nel campo di test il margine di NEXT è migliore (maggiore). La Figura 18 mostra la rappresentazione grafica di un diagramma Coppie 1,2-3,6 1,2-4,5 1,2-7,8 3,6-4,5 3,6-7,8 4,5-7,8 NEXT (db) 38.8 57.2 40.1 34.6 39.4 39.4 Limite (db) 29.4 50.9 32.7 30.6 30.5 32.2 Margine (db) 9.4 6.3 7.4 4.0 8.9 7.2 Frequenza (MHz) 99.4 4.6 62.5 84.7 85.6 67.3 Risultato PASS PASS PASS PASS PASS PASS NEXT @ Remote (db)49.3 56.9 46.2 36.6 42.6 59.6 Limite (db) 38.1 50.7 36.4 30.6 30.0 51.2 Margine (db) 11.2 6.2 9.8 6.0 12.6 8.4 Frequenza (MHz) 29.3 4.7 37.3 84.6 91.2 4.4 Risultato PASS PASS PASS PASS PASS PASS Figura 19. Stampa di risultati di test di NEXT. Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 29

su video della misura di NEXT sullo schermo di un tester della Serie DSP, con evidenziato il punto di margine peggiore. I risultati di misura in Figura 18 mostrano che il margine peggiore di NEXT si è verificato a 2,7 MHz. Il valore peggiore di NEXT si ha alla frequenza in corrispondenza della quale è stato ottenuto il minor valore in db. Come mostrato in Figura 15, le curve di NEXT sono casuali nella forma ma scendono verso destra. In altre parole il valore di NEXT misurato diventa più basso al crescere della frequenza e il valore peggiore (valore più basso) viene solitamente riscontrato alle frequenze più alte del campo di test (vicino o a 100 MHz). Presentando il solo valore peggiore si ha una sola informazione riguardo alle prestazioni nel resto dello spettro delle frequenze: il test ha esito positivo. Non si sa con quale margine il link superi i requisiti minimi di Pass/Fail. La stampa dei risultati di test Risultati analoghi vengono mostrati nella stampa dei risultati dei test di NEXT in Figura 19. Daremo spiegazione delle molte cifre riportate, utilizzando l esempio della combinazione delle coppie 1,2 e 4,5 (fate riferimento alla colonna 1,2-4,5). Come si può notare, il margine peggiore di NEXT per questa combinazione di coppie è di 6,3 db. Ciò avviene a 4,6 MHz (linea della frequenza). Il valore di NEXT misurato a questa frequenza viene stampato sulla prima linea: NEXT (db) 57,2 Lo standard selezionato pone il limite di Pass/Fail per la frequenza di 4,6 MHz a 50,9 db (indicato sulla seconda linea). Il margine, come detto sopra, è pari alla differenza tra il valore misurato di 57,2 db e il valore limite di Pass/Fail di 50,9 db, che dà il margine di 6,3 db riportato. Questo test non ci dice esplicitamente il valore di NEXT alle altre frequenze, ma indica che il margine è migliore di 6,3 db per qualsiasi altra frequenza misurata. Noi sappiamo che il test è stato superato e che il valore di Pass/Fail per NEXT a 100 MHz per un Basic Link di Categoria 5 (che è lo standard selezionato, evidenziato nella colonna sinistra dell intestazione del rapporto) è di 29,3 db. Perciò il valore misurato di NEXT per questa combinazione di coppie a 100 MHz è migliore (maggiore) di 29,3 + 6,3 cioè 35,6 db. Il caso peggiore per il margine di NEXT è, a nostro giudizio, il migliore tra i due schemi alternativi di rapportistica, perché pone in risalto le condizioni marginali alle frequenze più basse. Queste condizioni non vengono messe in luce quando si riporta solo il minor valore misurato di NEXT. È molto importante comprendere che scarse prestazioni di NEXT alle frequenze più basse possono essere molto dannose per la qualità di trasmissione del link. La maggior parte degli schemi di codifica del segnale immette sul link molta più energia alle basse frequenze dello spettro piuttosto che a quelle più alte. Inoltre, dato che si tratta del punto in cui si hanno le prestazioni peggiori, si sa che a qualsiasi altra frequenza dello spettro le prestazioni, riferite allo standard selezionato, sono migliori che in questo caso. Anche i tester Fluke della Serie DSP utilizzano il peggiore in assoluto tra tutti i valori rilevati per il margine peggiore per stabilire quanto sia la capacità residua di un link. È un buon modo di indicare con un solo numero la qualità di un link. Gli standard industriali richiedono che la perdita dovuta a NEXT di un link sia misurata a entrambe le estremità del link. 30 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

I motivi di questa imposizione sono stati spiegati precedentemente. La Figura 19 mostra un estratto di un report di test di paradiafonia per tutte le sei combinazioni di coppie a entrambe le estremità del link. I dati sotto a NEXT @ Remote sono misurati dall unità di test remota. I dati riassuntivi annotati in questo rapporto per ogni combinazione di coppie soddisfano le informazioni richieste dallo standard TIA TSB-67. Viene messo in evidenza la frequenza alla quale è stato rilevato e misurato il caso peggiore di margine di NEXT. Rapporto attenuazione/ diafonia (ACR) Durante la trasmissione di un segnale su una coppia intrecciata sono simultaneamente presenti sia l attenuazione che la diafonia. L effetto combinato di questi due parametri è un indicatore molto valido della qualità reale di trasmissione del link. Questo effetto combinato è caratterizzato dal rapporto attenuazione/diafonia o ACR (Attenuation-to-Crosstalk Ratio). ACR è abbastanza simile al rapporto segnale/disturbo (ACR però esclude l effetto di rumore esterno che potrebbe avere conseguenze sul segnale di trasmissione). La Figura 20 mostra in formato grafico i valori limite di Pass/Fail stabiliti da TIA TSB-67 per Channel di Categoria 5. ACR è un valore calcolato, per ogni frequenza, come differenza tra i valori di attenuazione e perdita dovuta a NEXT espressi in db. Per poter avere una trasmissione affidabile con un BER uguale o minore di 10-10, il valore minimo di ACR del sistema di cablaggio nella banda di interesse dovrebbe essere maggiore di 10 db (solitamente il minimo si ha alle frequenze alte della banda). Limiti di attenuazione, NEXT e ACR per Channel secondo TIA Perdita in db 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 ACR = 4 db (segnale = 1.6 *rumore) minimo richiesto per comunicazione dati Paradiafonia Attenuazione In questo campo di frequenze l'intensità del rumore supera l'intensità del segnale, quindi il link diventa inutilizzabile per qualsiasi tipo di comunicazione! Rapporto attenuazione/diafonia (ACR) 0.0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Frequenza in MHz Figura 20. Limiti di attenuazione, NEXT e ACR per Channel TIA. Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 31

Una misurazione significativa fino a 155 MHz Se un link soddisfa separatamente i requisiti di test di NEXT e attenuazione, allora soddisfa anche i limiti di Pass/Fail di ACR stabiliti nello stesso standard di test. Tutti gli standard di test, americani o internazionali, specificano le prestazioni che la coppia di conduttori intrecciati deve avere soltanto da 1 MHz fino a un massimo 100 MHz. Al momento non ci sono standard industriali che stabiliscano le performance di un qualsiasi parametro del link oltre i 100 MHz. Quindi non esistono limiti di Pass/ Fail per le misurazioni di questi parametri trasmissivi oltre i 100 MHz. Il modello teorico che sta alla base dei limiti di test definiti nel TSB-67 non è stato provato per frequenze oltre 100 MHz. Quindi non si possono estendere questi limiti oltre i 100 MHz semplicemente inserendo nelle formule valori di frequenza più alti. Il rapporto attenuazione/diafonia è un ottimo indicatore delle caratteristiche trasmissive di un link. Ciò è vero in particolar modo nella regione in cui non esistono limiti di Pass/Fail stabiliti da nessuno standard. Più alto è il valore di ACR, migliori saranno le caratteristiche trasmissive di un link e minore sarà il tasso di errore prevedibile. Se, per qualsiasi ragione, si deve controllare l installazione a frequenze oltre 100 MHz, il parametro di valutazione più significativo è ACR (fate riferimento all esempio in Figura 21). Il link che ha fornito i risultati di test mostrati in Figura 21 ha prestazioni trasmissive molto buone fino a 155 MHz. Il margine peggiore di ACR nella regione nella quale gli standard definiscono i limiti è di 20 db. Il valore di ACR è appena inferiore a 40 db in tutto il campo di frequenze sottoposto a misurazione. Un link del genere funzionerà molto bene e avrà un tasso di errore molto basso. Lo standard di test TIA TSB-67 non richiede né di calcolare né di creare rapporti contenenti ACR. Bilanciamento di segnale Per la trasmissione del segnale su una coppia di conduttori intrecciati si suppone che il segnale su ogni conduttore sia bilanciato rispetto a terra.ciò significa che, in qualsiasi punto del cavo si misuri rispetto a terra il segnale su uno dei conduttori della coppia, il segnale sull altro conduttore della stessa coppia sarà esattamente identico in intensità ma di fase opposta. Se si riesce a ottenere questa situazione ideale, la coppia intrecciata non emette nessuna interferenza elettromagnetica o EMI (Electro-Magnetic Interference), e inoltre non è soggetto a interferenze a radiofrequenza o RFI (Radio Frequency Interference) prodotte da sorgenti esterne quali stazioni radio, segnali aeronautici e altri sistemi di comunicazione che utilizzano le radio frequenze. Anche la diafonia interna al link è ridotta al minimo. Molte delle raccomandazioni per gli installatori hanno lo scopo primario di mantenere il miglior bilanciamento di segnale possibile. Ogni collegamento o connettore in un link disturba, in un modo o nell altro, il bilanciamento. Una grande attenzione nel cercare di mantenere l intrecciamento fino al punto più vicino possibile alla terminazione migliora il bilanciamento di segnale e la qualità trasmissiva totale del link. Misurazioni come ad esempio NEXT verificano in modo indiretto che il bilanciamento di segnale del link sia accettabile. Gli standard futuri per sistemi di cablaggio ad alta velocità potranno prevedere misurazioni aggiuntive, 32 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

Posizione iniziale del cursore: punto con il peggior margine di ACR ACR del link, in base alle misure di attenuazione e NEXT Limiti di test per ACR secondo TIA TSB-67 (da 1 a 100 MHz) Valore del margine ACR in corrispondenza del cursore (frequenza) Figura 21. Schermata di un tester Fluke DSP-100 con i risultati della misura di ACR. per garantire che un link installato soddisfi i migliori standard di trasmissione. Il bilanciamento di segnale è un parametro molto importante per le prestazioni, ma anche molto difficile da verificare. Per garantire prestazioni di misura accurate, lo standard TIA TSB-67 specifica e chiede che venga misurato, per i tester di cablaggio, il bilanciamento di segnale in uscita. I requisiti sono molto più restrittivi per i tester con Accuracy Level II (prestazioni più precise) che per quelli con Accuracy Level I. Interferenza elettromagnetica L interferenza elettromagnetica, o EMI, è generalmente conosciuta come rumore elettrico che inficia la chiarezza del segnale. Ricordate che il disturbo prodotto dalla diafonia è un altra forma di rumore sul segnale trasmesso. I metodi di trasmissione e codifica del segnale utilizzati dalla maggior parte degli standard per reti locali (LAN) sono stati concepiti per creare un sistema robusto e affidabile di trasmissione e di condivisione delle risorse tra computer. Un installazione corretta del cablaggio fisico assicurerà il raggiungimento del tasso di errore (BER) desiderato. Come detto precedentemente, la caratteristica di bilanciamento per i sistemi di cablaggio basati su coppia intrecciata può veramente essere il parametro più critico per garantire le prestazioni di BER volute. Il parametro NEXT è quello che, per quanto riguarda i test sul campo, può attualmente rilevare nel modo più affidabile gli effetti della caratteristica di bilanciamento e la capacità del link di respingere l influenza delle sorgenti di rumore esterne (EMI e RFI). I tester da campo come i Fluke della Serie DSP rilevano e riportano la presenza di rumore esterno durante la misurazione di NEXT. Molto spesso, i tester Fluke della Serie DSP sono in grado di determinare il vero valore di NEXT e completare il test del link. Ciò Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 33

dissipa ogni dubbio se sia il cavo stesso a essere difettoso e quindi a non superare il criterio di NEXT, oppure se la colpa sia da attribuire a un disturbo proveniente dall esterno. Per un tecnico, un messaggio di allarme del genere è preoccupante, perché trovare rimedio al rumore potrebbe avere costi elevati. In effetti si tratta di un problema serio. Per trovare la sorgente del disturbo il tecnico dovrebbe prima stabilire se il rumore compare sul link a impulsi o spike, oppure se è la risultante di segnali di una o più frequenze (che d ora in avanti chiameremo rumori casuali, cioè segnali composti da un numero casuale di frequenze). I rumori impulsivi causano un disturbo maggiore agli schemi di trasmissione digitale del segnale utilizzati nelle LAN. Gli impulsi possono danneggiare un impulso digitale valido tanto da renderlo irriconoscibile per il ricevitore. Ciò produce un errore di trasmissione di uno o più bit e, a meno che la LAN utilizzi un meccanismo di correzione degli errori, la stazione dovrebbe ritrasmettere il messaggio ricevuto in errore. Un numero notevole di ritrasmissioni fa rallentare la rete. I rumori impulsivi possono essere rilevati e misurati da molti tester da campo, come i tester Fluke della Serie DSP. La sorgente di rumore impulsivo è, molto spesso, un apparecchiatura elettromeccanica che parte, accelera e si ferma a intervalli regolari (motori elettrici, ascensori, condizionatori d aria o saldatrici ad arco). I rumori casuali possono produrre danni inferiori alle trasmissioni in rete. I segnali a bassa frequenza e d intensità limitata hanno scarso o nessun effetto sulla trasmissione in una LAN. Si raccomanda di analizzare i link interessati per determinare lo spettro di frequenze della sorgente, in modo da stabilire l origine o la causa del rumore. Una componente molto concentrata di frequenza a 91,8 MHz potrebbe far pensare a una trasmittente FM nelle vicinanze. Per risolvere i problemi dovuti al rumore occorre procedere come segue: Spostare il cablaggio di qualche metro Far passare i link in un condotto metallico (separato) messo a terra in maniera perfetta Sostituire il cablaggio con conduttori schermati con calza o foglio d alluminio Sostituire i link interessati con cavi in fibra ottica Per migliorare le prestazioni della schermatura e risolvere i problemi di rumore bisogna fare molta attenzione che la schermatura avvolga bene i conduttori, che sia collegata da un estremità all altra e che sia effettivamente messa a terra a entrambe le estremità del link (si dovrebbe verificare la differenza di potenziale prima d inserire questi collegamenti a terra). Parametri del link testati secondo TSB-67 Lo standard di test TIA TSB-67 stabilisce i parametri che devono essere verificati sul campo per un link UTP installato; sono i seguenti: Wire Map Lunghezza del link Attenuazione Paradiafonia o NEXT Questi parametri, come anche i criteri di Pass/Fail per ciascuno di essi e i requisiti di rapportistica, sono stati descritti dettagliatamente nelle sezioni precedenti di questo capitolo. Giudizio complessivo di Pass/Fail Mentre i risultati dei singoli test (attenuazione, NEXT, ecc) possono essere PASS, PASS *, FAIL, FAIL *, il risultato complessivo di test di un link può essere solo PASS o FAIL. Si dà un risultato totale di PASS quando i risultati di test di tutti i singoli parametri sono PASS o PASS *. Si ha invece un risultato complessivo di FAIL se uno qualsiasi dei singoli test ha fornito un risultato di FAIL o FAIL *. 34 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

Accuratezza del tester Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 35

Accuratezza del tester da campo Livelli di accuratezza È molto importante che tutti i parametri riguardanti le prestazioni trasmissive vengano misurati con un elevato livello di accuratezza per garantire che il giudizio di Pass/Fail per un link sia preso con un alto grado di affidabilità. Ciò significa che l utente può fidarsi dei risultati di Pass/Fail ottenuti dal tester. Tutti i parametri di test specificati dagli standard sono importanti, ma la lunghezza è il meno critico se tutte le altre misurazioni forniscono risultati positivi. Lo standard TIA TSB-67 ha dato un contributo significativo alla definizione degli standard di accuratezza per i tester da campo. Questo standard definisce due modelli di link e ne specifica separatamente i requisiti di accuratezza (v. Tabella 7). TSB-67 stabilisce per i tester due livelli nelle prestazioni di accuratezza. Accuracy Level II [Livello di Accuratezza II] è il livello con prestazioni migliori. Questo standard specifica un modello per quantificare l effetto che gli errori di misura producono sull accuratezza generale di un test. TSB-67 stabilisce che Il livello di accuratezza dovrà essere specificato per entrambe le configurazioni Basic Link e Channel (Paragrafo A.1 Accuracy Requirements, pagina 15). La Tabella 7 riassume i livelli di accuratezza del tester calcolati, in accordo con le formule contenute nel TSB-67, per ciascuna delle configurazioni del link a 100 MHz. Queste cifre si ottengono sostituendo i parametri peggiori del tester nelle equazioni stabilite dal modello di errore. TSB-67 indica nell Allegato B la metodologia da seguire per confrontare i risultati ottenuti da un analizzatore di rete - uno strumento di test da laboratorio, per uso generico e molto preciso - con quelli provenienti da un tester da campo. Questo Allegato ha lo scopo di garantire che vi sia concordanza tra le misurazioni effettuate da tester da campo e quelle fatte da strumenti da laboratorio. Il parametro di test più difficile da soddisfare per l accuratezza, e al tempo stesso il più critico per riuscire a raggiungere un alta qualità trasmissiva in un link, è la paradiafonia o NEXT. L accuratezza di misura di NEXT è perciò il Channel Basic Link Accuracy Level I Attenuazione ±1.3 db ±1.3 db NEXT ±3.4 db ±3.8 db Lunghezza ±1m ±4% ±1m ±4% Accuracy Level II Attenuazione ±1.0 db ±1.0 db NEXT ±1.5 db ±1.6 db Lunghezza ±1m ±4% ±1m ±4% Tabella 7. Specifiche di accuratezza dei tester secondo TSB-67. 36 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

parametro più citato in relazione ai livelli di accuratezza specificati nel TSB-67. Tuttavia molti produttori di tester forniscono le prestazioni di NEXT delle loro apparecchiature solo per Basic Link, perché molti dei più recenti modelli di tester raggiungono le prestazioni Accuracy Level II soltanto per Basic Link. Grazie alla loro tecnologia digitale di trattamento del segnale, i tester Fluke della Serie DSP sono i soli tester da campo che gli Underwriters Laboratories, Inc. (UL) classificano in Accuracy Level II sia per Basic Link sia per Channel, come stabilito in TSB-67. Importanza dell accuratezza Il tester da campo è lo strumento che emette un verdetto di Pass o di Fail per ciascun link installato che viene sottoposto a test. Se il tester fornisce la risposta esatta, tutti gli interessati dovrebbero esserne contenti, anche se la risposta è Fail. Si dovrà poi indagare sulla causa del difetto utilizzando le funzioni di ricerca guasti offerte dal tester. Dopo che è stato localizzato il difetto e sono state intraprese le azioni necessarie per correggerlo, il link dovrebbe superare il test e fornire le prestazioni desiderate. I problemi sorgono quando un tester da campo fornisce risultati sbagliati. Si devono distinguere due casi: quello in cui il tester respinge un cavo che non ha problemi, oppure quello in cui promuove un cavo difettoso. Nel primo caso - in cui il tester respinge un installazione corretta - probabilmente il cavo ha prestazioni al limite. Qualche indagine aggiuntiva può evidenziare il difetto potenziale o il problema e si può ottenere, dopo le opportune azioni correttive, un link qualitativamente migliore (e non è certo un male!). Il vero problema si ha quando il tester promuove un link difettoso, cioè un link che non raggiunge o oltrepassa il limite di Pass/ Fail per il valore misurato. Il tester emette un giudizio positivo per questo link, così ognuno è contento e il lavoro si può considerare finito. Questo link può però cominciare a funzionare male qualche mese più tardi, quando viene installata una nuova rete ad alta velocità. Giunti a quel punto, lo sforzo richiesto per cercare il difetto costerà molto di più del semplice test del link. Gli ingegneri di rete Level I Level II Distanza dal (% errata) (% errata) limite del test NEXT Accuratezza NEXT Accuratezza (db) 4 db 3 db 2 db 1 db 1 30.9 25.2 15.9 2.3 2 15.9 9.1 2.3 0.0 3 6.7 2.3 0.1 0.0 4 2.3 0.4 0.0 0.0 5 0.6 0.0 0.0 0.0 Tabella 8. Probabilità di errore nel giudizio di Pass/Fail. Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 37

impiegheranno del tempo ad analizzare che cosa sta succedendo, gli utenti rimarrano sconcertati e subiranno ritardi nel loro lavoro ma, alla fine, il link difettoso verrà identificato. La Tabella 8 indica le probabilità che un tester prenda una decisione di Pass/Fail sbagliata in base allo scostamento vero (ma sconosciuto) dal limite di Pass/Fail ( Margine vero in colonna 1 della Tabella 8) e all accuratezza con la quale è stato ottenuto il valore misurato. Ad esempio, se il margine vero è di 3 db e Channel viene provato da un tester con Accuracy Level I, avete 67 probabilità su 1000 che il tester fornisca una diagnosi errata di Pass/Fail. D altra parte un tester con Accuracy Level li fornirebbe la risposta sbagliata, nelle stesse condizioni, con una probabilità di 1 su 1000. Durante una normale giornata di test, si riscontrano abitualmente margini di NEXT pari a 4 db o inferiori. L accuratezza è il risultato dell hardware del tester Una proprietà veramente cruciale per il link è la perdita dovuta a NEXT, che è anche il parametro più difficile da misurare accuratamente. Molte delle ricerche che hanno condotto alla formulazione di TSB- 67 hanno posto l accento sui problemi che ruotano attorno alla misurazione di NEXT. Lo standard proposto stabilisce due livelli di prestazioni per i tester da campo. I criteri in base ai quali sono definiti questi due livelli riguardano fattori che influenzano l accuratezza di misura di NEXT, cioè rumore casuale di fondo, NEXT residuo, bilanciamento di segnale in uscita, scarto della misura, attenuazione di riflessione e accuratezza dinamica. Nel campo di frequenze da 1 MHz a 100 MHz viene stabilito a chiare lettere un livello di prestazioni per ciascuno di questi fattori e per ciascuno dei due livelli. Inoltre lo standard specifica i livelli di accuratezza per attenuazione e lunghezza. È importante notare che queste caratteristiche prestazionali non sono il prodotto delle funzionalità software di un tester ma, al contrario, vengono determinate dalla progettazione dell hardware, dalla selezione dei componenti elettronici e dal layout della scheda. Sebbene sia senz altro facile scaricare del software per elaborare nei modi più disparati i dati misurati, è assolutamente impossibile modificare le prestazioni elettriche di base di un tester solamente scaricando una nuova versione di software. Collegamenti alle estremità e i due modelli di link La definizione dei link esclude i connettori terminali, come già detto nella Sezione 1.3. Il connettore finale di un link - quasi sempre una spina modulare a 8 pin (generalmente conosciuta come RJ-45) per i sistemi di cablaggio UTP - e le sue prestazioni trasmissive sono considerate parte integrante dell apparecchiatura utente; è per questo che la definizione di link non comprende la spina modulare a 8 pin all estremità. Lo stesso ragionamento vale per i tester da campo. Quando si collega il tester al link, le prestazioni del collegamento sono funzione tanto delle caratteristiche del tester quanto della spina all estremità del link. Lo standard richiede che gli effetti di questo collegamento vengano esclusi ai fini della valutazione del link sotto test. Questo requisito è importante per stabilire l accuratezza della misura di NEXT. 38 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

NEXT, come dice l acronimo stesso, è molto sensibile alla diafonia che si manifesta nei pressi della sorgente di segnale. Gli onnipresenti connettori modulari a 8 pin contribuiscono in modo imprevedibile alla diafonia e ciò può portare a un errore apprezzabile nella misurazione della perdita dovuta a NEXT di un link (2 db o più). Per limitare questa perdita si possono prendere alcune precauzioni in fase progettuale, ma le connessioni rimangono purtroppo una causa imprevedibile e significativa della perdita dovuta a NEXT. Ciò rappresenta un problema rilevante per i tester da campo che devono misurare accuratamente NEXT. Quando si prova un Basic Link, vengono usati i cavetti del tester per collegarlo al link. La progettazione del tester può limitare l incertezza della misura di NEXT (incrementandone l accuratezza) attraverso l utilizzo di un connettore con NEXT basso, come un connettore tipo db (DB-9 o db-15), oppure un altro tipo speciale di connettore. La precedente tecnologia analogica di test, che per misurare NEXT utilizza un approccio a gradino o a scansione di frequenza, non riesce a raggiungere un Accuracy Level II se non sostituendo il connettore modulare a 8 pin presente sul tester con un connettore a basso NEXT. È per questo che tutti i tester da campo che usano questa tecnologia hanno sostituito il tipo di connettore sul tester stesso. Tuttavia questi connettori e cavetti speciali limitano l accuratezza di questi strumenti quando si cerca di compiere misurazioni di Channel. Infatti Channel comprende i cavetti utente e le sue prestazioni devono essere misurate Adattatore da connettore speciale per tester a presa modulare 8 pin Tester per cavi analogico Channel sottoposto a test, con terminazione a presa modulare 8 pin Special Connector Cause di errori di misura: Connessione modulare a 8 pin Collegamento del cavo nell'adattatore Connettore speciale del tester Cablaggio interno al tester Figura 22. Accuratezza di misura Channel per un tester per cavi analogico con adattatore. Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 39

collegando questi cavetti direttamente al tester. I cavetti di rete hanno quasi sempre un connettore modulare a 8 pin da inserire nel concentratore (Hub o MAU) a un estremità, e nella scheda di rete di una stazione all altra estremità. I tester da campo attrezzati con connettori speciali a basso valore di NEXT devono interfacciarsi alle spine modulari a 8 pin all estremità del Channel utilizzando degli adattatori, come mostrato in Figura 22. Questi adattatori sono in grado di alloggiare, da un lato, una spina modulare a 8 pin. Essi introducono però la stessa incertezza di misura che aveva portato alla scelta progettuale di sostituire i connettori del tester per soddisfare le specifiche, più restrittive, di Accuracy Level II (per Basic Link). Alcuni costruttori hanno allora inventato la storia che Accuracy Level II sia stato definito per Basic Link, e che Accuracy Level I si applichi invece alle misurazioni di Channel. Niente di più falso. L accuratezza di misura si riferisce alla tecnologia di misura e non ai tipi di link. Come già detto, TSB-67 richiede che il livello di accuratezza venga specificato per entrambi Basic Link e Channel. Verifica dell accuratezza del vostro tester I semplici test che seguono non determinano in modo sicuro l accuratezza assoluta del tester, ma vi danno comunque una certa fiducia nella ripetibilità dei risultati di test (che è una condizione necessaria ma non sufficiente per l accuratezza). Questi test vengono descritti anche nella Sezione 7 di TSB-67. Ripetibilità. Per verificare la ripetibilità del tester, misurate lo stesso link più volte e confrontate i risultati di tutti questi test. Queste misurazioni ripetute delle stesse coppie (attenuazione) o combinazioni di coppie (NEXT) devono differire tra loro non più dell accuratezza specificata. Il confronto va fatto in corrispondenza dei punti peggiori (risultati di misura che sono i più vicini ai valori limite per il test) all interno della banda di frequenza interessata. Simmetria di attenuazione. Misurate l attenuazione a entrambe le estremità di un link. La simmetria di attenuazione richiede che i valori misurati ad ambedue le estremità differiscano tra loro non più dell accuratezza specificata. Ciò vale per ogni coppia di un cavo a 4 coppie. Se state valutando un tester che misura NEXT a entrambe le estremità di un link, potete ripetere il test del link scambiando le posizioni del tester e dell unità all altra estremità del link (che chiameremo unità remota). Confrontate i risultati ottenuti dal tester con i risultati dell unità remota in entrambi i casi. Questi risultati devono discostarsi al massimo quanto la normale accuratezza del tester. Ricordatevi di ripetere l esperimento sia per Channel che per Basic Link. Raccomandazioni Gli standard di cablaggio giocano un ruolo importante per tutte le parti coinvolte nell installazione e nella manutenzione di sistemi di cablaggio per LAN. Per l installatore essi stabiliscono il livello di prestazioni da raggiungere. Gli standard garantiscono inoltre al proprietario della rete, o al manutentore, che il cablaggio soddisfi le esigenze trasmissive di rete per il prossimo futuro. Molte organizzazioni di utenti vogliono garantire che gli investimenti in sistemi di cablaggio possano 40 Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN

soddisfare le aspettative prestazionali di un futuro standard di rete veloce (Ethernet 100 Mbps, 100VG-AnyLAN, ATM 155 Mbps, ecc.). Perché questo scenario ideale diventi realtà, occorre stabilire nelle Condizioni d Ordine e negli altri documenti contrattuali gli standard di test adeguati. Molti di questi documenti definiscono i requisiti di test in modo così superficiale da non garantire veramente nessun livello di prestazioni. Una frase del tipo l installazione dovrà essere sottoposta a test utilizzando uno <specifico tester>, si presta troppo all interpretazione dei tecnici. La maggior parte dei tester per LAN supporta diversi standard di test. La frase suddetta implica la selezione di un determinato standard? Non affidatevi alla fortuna. Non sorprendetevi se poi il vostro cablaggio di Categoria 5 non soddisfa le aspettative, dopo che i tecnici hanno eseguito tutti i test selezionando lo standard 10BASE-T. Altre espressioni come l installazione dovrà supportare 100 Mbps sono, dal punto di vista tecnico, generiche e imprecise. L installazione va provata con un tester BER (Bit Error Rate)? Quale sistema di codifica del segnale verrà utilizzato? Quali schemi di dati dovranno provare i test? I tecnici come dovranno segnalare e riparare i malfunzionamenti? Invece d improvvisare, specificate uno standard di test adatto facendo riferimento alla Tabella 1, TIA-568-A Categorie di link. Solitamente lo standard raccomandato per il test di certificazione è uno degli standard generici TIA o ISO che stabiliscono i parametri di test e i criteri di Pass/Fail, che sono indipendenti dalla rete specifica o dalle caratteristiche fornite dal costruttore. Se desiderate ottenere prestazioni migliori rispetto a quelle stabilite o prescritte dagli standard generici, accertatevi di come verranno verificate (in accuratezza e affidabilità) queste prestazioni dopo che è stato installato il cablaggio. Il personale responsabile della manutenzione della rete e del relativo sistema di cablaggio deve essere ben conscio che molti link sono soggetti ad aggiunte, spostamenti o cambiamenti, che richiedono il rifacimento del cablaggio o delle terminazioni. Dopo ciascuno di questi interventi bisognerebbe testare il link interessato per ricertificarlo. Infatti molti problemi di cablaggio si manifestano in corrispondenza delle terminazioni o delle connessioni. Occorre inoltre utilizzare i cavetti e i cavi delle apparecchiature corretti. Una volta che il fornitore ha effettuato il test Basic Link, per il quale è responsabile, c è comunque il rischio d introdurre nuovi problemi utilizzando cavetti e cavi di apparecchiature che degradano le prestazioni di Channel. Concludendo, l investimento in ricerca che ha condotto allo sviluppo dello standard attuale TSB-67 ha creato basi solide che soddisfano l esigenza di un metodo di certificazione comune. TSB-67 stabilisce, per i sistemi di cablaggio UTP, standard prestazionali che saranno adottati dai progettisti di reti e dagli sviluppatori. Per il cablaggio fisico che utilizza come mezzo di trasmissione cavi in rame UTP, TSB stabilisce livelli di prestazioni che sono indipendenti dallo standard di rete. Il livello prestazionale previsto per la Categoria 5 diventerà presto un comune denominatore nelle istallazioni di cablaggio per il prossimo futuro. Principi fondamentali dei test di cablaggio per le reti LAN 41

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