IL CABLAGGIO STRUTTURATO DEGLI EDIFICI Modelli di connessione
Cos è il cablaggio Il cablaggio è un insieme di componenti passivi posati in opera: cavi, connettori, prese, permutatori, ecc. opportunamente installati e predisposti per poter interconnettere degli apparati attivi (computer, telefoni, stampanti, monitor, ecc.) Sistema di Cablaggio Strutturato (SCS) Sistema multifunzionale Cosa integrare? Reti locali Fonia TV a circuito chiuso Rilevamento presenze Controllo accessi
LA STRUTTURA DI UNA RETE La struttura di una rete è ciò che consente a due estremità della rete (siano host, dispositivi o applicazioni) di essere collegate. Cominceremo con il considerare la struttura fisica della rete. Opereremo delle scelte in termini di topologia, mezzi trasmissivi e apparati seguendo le norme del cablaggio strutturato. L architettura di rete sarà la TCP/IP e i suoi protocolli saranno gli unici ad essere utilizzati. Vedremo come nelle attuali reti aziendali si possano collocare internamente i servizi o o demandarli all esterno o entrambe le cose. Infine affronteremo la virtualizzazione.
TOPOLOGIA FISICA La struttura fisica prevalentemente usata nelle LAN segue la topologia a stella estesa. La topologia a stella estesa (detta anche a stella gerarchica) collega tra loro più topologie a stella. Anche se questa topologia porta ad un aumento del numero dei cavi rispetto, per esempio, a quella a bus o ad anello, essa offe notevoli vantaggi in termini di: fault-tolerance (tolleranza ai guasti): il guasto di un canale o nodo della rete non ne compromette il funzionamento generale; flessibilità ed espandibilità: lo spostamento di un host da un punto ad un altro della rete o l inserimento di un nuovo host non richiedono il fermo della rete. Per contro, tale topologia è vulnerabile negli apparati che fungono da centro stella: infatti se l apparato che svolge questo ruolo si guasta, la rete smette di funzionare.
..Cablaggio strutturato MEZZI TRASMISSIVI Per quanto riguarda le connessioni in rame, l utilizzo del cavo UTP (Unshielded Twisted-Pair) è da preferirsi per l ottimo rapporto costi/benefici. Il cavo UTP ha quattro coppie di fili attorcigliati e non è schermato (unshielded). Ha un impedenza di 100 Ω, attualmente è il più usato nel mondo delle telecomunicazioni ed ogni tratto raggiunge al massimo 100 m. I suoi principali vantaggi sono: Facilità di installazione; Flessibilità, Costi contenuti; Dimensioni piccole (il diametro è circa 0,43 cm); È il tipo di cavo in rame che consente la più elevata velocità di trasmissione.
MEZZI TRASMISSIVI..Cablaggio strutturato I connettori utilizzati sono gli RJ45. Gli standard di cablaggio hanno introdotto due tipologie di cavi: uno per la voce e uno per i dati; quello più frequentemente raccomandato è l UTP categoria 5 (Fast Ethernet) implementato con cavi 100Base-T e 100Base-Txcon velocità fino a 100Mbps su distanze fino a 100 metri. L ultima evoluzione
MEZZI TRASMISSIVI Oltre alla parte cablata, le reti LAN (Local Area Network) prevedono l utilizzo della tecnologia wireless su ampie porzioni della rete. Si crea dunque una rete WLAN (Wireless LAN) connessa al resto della rete mediane opportuni apparati: access point.
Standard principali TIA/EIA 568B standard americano per i cablaggi di edifici commerciali di tipo office oriented ISO/IEC 11801 standard internazionale per i cablaggi di edifici commerciali di tipo office oriented EN 50173 standard europeo derivata da ISO/IEC 11801 TIA/EIA 569, IS14763, EN 50174: definiscono le caratteristiche delle infrastrutture per il cablaggio e le norme per l installazione TIA-606: contiene direttive per l etichettatura e l amministrazione dei componenti di un sistema di cablaggio strutturato. TIA/EIA TSB 67, TSB 95 standard americani: stabiliscono le modalità di test e certificazione di un sistema di cablaggio strutturato
Topologia di un Sistema di Cablaggio Strutturato Gli standard EIA/TIA 568B, ISO/IEC 11801, EN50173 adottano la medesima topologia stellare gerarchica (detta anche a stella estesa )costituita da: centro stella di comprensorio (primo livello gerarchico) centro stella di edificio (secondo livello gerarchico) centro stella (armadio) di piano (terzo livello gerarchico)
Architettura di un Sistema di Cablaggio Strutturato
Dettaglio edificio TO = presa utente FD = distribuzione di piano (o centro stella di piano) BD = distribuzione di edificio (o centro stella di edificio) CD = distribuzione di comprensorio (o centro stella di comprensorio)
IS11801: Legenda
TIA-568B: Legenda
Modello stellare gerarchico
Il distributore : Nodi di distribuzione è un punto di configurazione del cablaggio, cioè un punto di definizione della interconnessione tra i vari sottosistemi Collega linee di dorsale di un livello con linee di dorsale di un livello inferiore oppure con connessioni dirette verso i TO è un concentratore di connettori di terminazione per il mezzo trasmissivo utilizzato, doppino o fibra, che permette la distribuzione del cablaggio e la connessione tra apparati attivi Il collegamento tra connettori o tra connettori e apparati attivi avviene tramite bretelle in rame o in fibra dette patch cord Pannello connettori di un generico distributore (patch panel) Simbolo distributore
Nodi di distribuzione e apparati attivi I distributori realizzano le connessioni tra i sottosistemi di cablaggio che possono essere: Attive se i distributori contengono apparati attivi come switch, routers, etc Passive se i distributori contengono solo componenti passivi I punti di transizione CP non possono contenere apparati attivi Gli apparati attivi non fanno parte della normativa sul cablaggio
Divisione in sottosistemi
Alternativa affidabile: albero ridondato
Schema riassuntivo
ISO/IEC 11801 Cabling Architecture: distanze massime
Componenti base del cablaggio
Componenti di un cablaggio tipico Cablaggio orizzontale doppino in rame a 4 coppie (UTP) di categoria 6 prese RJ45 di categoria 6 (almeno due per posto di lavoro)
Componenti di un cablaggio tipico Dorsali di edificio (cablaggio verticale) doppino multicoppia (cavi a 25, 50, 100,.. coppie) per la telefonia ed eventuali altri servizi fibra ottica multimodale per la rete dati
Componenti di un cablaggio tipico Dorsali di comprensorio doppino multicoppia (cavi a 25, 50, 100,.. coppie) per la telefonia ed eventuali altri servizi fibra ottica multimodale/monomodale per la rete dati
Componenti di un cablaggio tipico Cavi in rame hardware di permutazione od interconnessione di tipo 110 Wiring blocks (100 and 300 pairs) 110 connecting blocks Connecting blocks
Componenti di un cablaggio tipico Patch panel e pach cord
Componenti di un cablaggio tipico Interconnessione dei cavi in fibra ottica Lightguide Interconnection Unit (LIU) Bretella ottica Connettori ST Connettori SC Connettori LC
Modelli di canale
Classificazione per tipo di mezzo Rame Fibra Misti (rame e fibra), tipicamente fibra per le dorsali e rame per il cablaggio orizzontale. Passaggio da un mezzo all altro mediante giunzione realizzata con un convertitore fibra ottica -cavo rame costituito da un apparecchiatura con porte optolettroniche e porte rame, come: Switch fibra-rame con porte in fibra native oppure inserite mediante moduli convertitori (GB IC o altro) Switch rame e un Media converter esterno collegati con un cavo EC attraverso le porte in rame
Modelli di canale orizzontale La normativa prevede 4 modelli di interconnessione: 1. Interconnessione diretta TO 2 connettori, cioè un permutatore e una presa TO 2. Interconnessione indiretta TO 3 connettori, cioè due permutatori e una presa TO 3. Interconnessione diretta -CP TO 3 connettori, cioè un permutatore, un consolidation point e una presa 4. Interconnessione indiretta -CP TO 4 connettori, cioè due permutatori, un consolidation point e una presa
Interconnessione diretta TO rappresenta una soluzione consentita quando le apparecchiature sono collocate nell armadio per telecomunicazioni. un solo permutatore (di colore blu) ospita le terminazioni del cablaggio orizzontale porte delle apparecchiature collegate direttamente al permutatore mediante dei cordoni di permutazione.
Esempio di Interconnessione diretta TO Hub/switch
Aspetto del distributore in una interconnessione diretta TO Interconnessione diretta tra FD e cablaggio orizzontale (esempio di distributore per doppino con apparato attivo e un patch panel)
Interconnessione indiretta TO Apparecchiature terminate in un campo di terminazione (permutatore) a sé stante (di colore viola) porte delle apparecchiature collegate al circuito di cablaggio orizzontale mediante dei cordoni di permutazione. Canale orizzontale terminato in un permutatore a sé stante (di colore blu)
Esempio di Interconnessione indiretta TO Hub/switch work area cable 110 patch cord
Aspetto del distributore in una interconnessione indiretta TO Interconnessione indiretta tra FD e cablaggio orizzontale (esempio di distributore per doppino con apparato attivo e due patch panel)
Interconnessione diretta -CP TO All interno del TC è come la interconessione diretta TO Presenza di un Consolidation Point in un punto intermedio del canale Il CP non può contenere prese ed è ospitato in un sottopavimento o in un controsoffitto Il CP può essere collegato ad un MUTO posto in una posizione accessibile all utente
Interconnessione indiretta TO All interno del TC è come la interconessione indiretta TO Presenza di un Consolidation Point in un punto intermedio del canale Il CP non può contenere prese ed è ospitato in un sottopavimento o in un controsoffitto Il CP può essere collegato ad un MUTO posto in una posizione accessibile all utente
Optical fiber backbone application TC Apparato di rete ER Apparato di rete
Campi di terminazione in un Telecommunication Closet Blue Cavi orizzontali verso i TO serviti dal TC Bianco Cavi di dorsale verso le Equipment Room (ER) Grigio Cavo di dorsale verso un altro armadio TC nello stesso piano viola Collegamenti verso le apparecchiature comunemente collocate all interno di un TC (switch, routers, modem, LAN Hubs, etc.)
Modelli di dorsale
Modello diretto Prevede solo 2 connessioni È il modello preferibile Sia per doppino che per fibra
Modello indiretto Prevede 4 connessioni È il peggiore e, possibilmente, da evitare Sia per doppino che per fibra
Lunghezza massima dorsale Dorsale in doppino: Per la classe A la lunghezza fisica del cavo di dorsale non deve superare i 2000 metri Per la classe B la lunghezza fisica del cavo di dorsale non deve superare i 240 metri Per la classe C la lunghezza fisica del cavo di dorsale non deve superare i 160 metri Per le classi D, E ed F la lunghezza del cavo di dorsale non deve superare i 100 metri Dorsale in fibra MMF (cavo OM1, OM2 e OM3, OS1) e SMF (OS1): Classe OF-300 la lunghezza fisica del cavo non deve superare i 300 metri Classe OF-500 la lunghezza fisica del cavo non deve superare i 500 metri Classe OF-2000 la lunghezza fisica del cavo non deve superare i 2000 metri Nel caso di cablaggio di un edificio con lunghezza massima inferiore ai 200 metri è preferibile, l utilizzo di una dorsale di edificio su doppino.
Campi di terminazione in una Equipment Room Blue White Cavi orizzontali verso i TO serviti dal TC Cavi di dorsale verso i Telecommunication Closet (TC) Marrone cavi di campus verso altri edifici Viola Verde Yellow Grigio Collegamenti verso le apparecchiature comunemente collocate all interno di un TC (switch, routers, modem, LAN Hubs, etc.) cavo di collegamento verso la centrale telefonica circuiti vari cavi di collegamento verso altri dispositivi o Equipment Room ER
Canale combinato (solo per fibra ottica) Serve a portare la fibra fino alle prese utente TO senza l utilizzo di apparecchiature di trasmissione intermedie nel distributore di piano FD Gli FD contengono solo apparati passivi Si può realizzare in tre modi: Con l utilizzo di bretelle ottiche (connessioni) nel distributore di piano FD Con l utilizzo di giunzioni (splices) nel distributore di piano FD Senza l utilizzo di un distributore di piano FD, cioè con un collegamento diretto, realizzando il Fiber to the desk (noto come FTTD)
Canale combinato con bretelle (patched combined) Utilizza bretelle ottiche passive L armadio di piano FD non è alimentatoe non esegue commutazioni
Canale combinato con giunzioni (spliced combined) Utilizza un cassetto ottico con un alloggiamento per le giunzioni detto splice tray
Canale combinato diretto (direct combined) La fibra attraversa l armadio di piano senza discontinuità Il permutatore di piano è in pratica inesistente per cui tutti i TO si collegano direttamente al permutatore di edificio
Centralizzazione della distribuzione ottica I modelli di canale visti in precedenza permettono al progettista dell impianto di cablaggio e/o al progettista della rete LAN la scelta tra due strutture: 1. Struttura distribuita. Prevede: 1. un cavo di dorsale in fibra ottica e il cablaggio orizzontale in doppino o in fibra. 2. una conversione elettro-ottica all interno dell armadio di piano 3. una distribuzione attiva (alimentata) all interno del TC di piano e una distribuzione passiva nel BD 4. funzioni di commutazione all interno del TC di piano 2. Struttura centralizzata: 1. Prevede la fusione tra dorsali e cablaggio orizzontale utilizzando la fibra ottica per tutto il canale trasmissivo. 2. È una delle maniere di portare all utente finale la fibra sul posto di lavoro 3. ha una distribuzione passiva (non alimentata) all interno del TC di piano 4. Determina la creazione all interno del BD di switch farms in abbinamento con server farms che si occupano di gestire la commutazione di tutti i TO dell edificio
Struttura distribuita Non prevede apparati attivi dentro il BD
Struttura centralizzata In base ai modelli combinati sono possibili: centralizzazione diretta, centralizzazione con distributore passivo (bretelle di permutazione) e centralizzazione a giunzione
Vantaggi della distribuzione centralizzata I vantaggi sono: Bandal evata, fino a 10Gbps su fibra multimodale Immunità alle interferenze, non è suscettibile a disturbi RFI e EMC Sicurezza, molto difficile da intercettare Ridotte dimensioni fisiche, il diametro di un cavo in fibra per sei utenze ha lo stesso diametro di un cavo in rame categoria 5 Elevate distanze di collegamenti, potendo realizzare canali con lunghezze superiori a 100 metri Eliminazione dei permutatori di piano FD Semplificazione della manutenzione Creazione di switch farms in abbinamento con server farms Massimizzazione della banda a disposizione dell utilizzatore Espansione futura, utilizzabile nel futuro per supportare le applicazioni più evolute Gli svantaggi sono: Minore flessibilità Maggior costi
cavo F.O. monomodali cavo F.O. multimodali cavo UTP cat3 100 cp Esempio rete dati: schema di distribuzione Fiorini TC i-esimo W h i t e B l u e cavi UTP cat5 24AWG agli altri due TC LIU L2switch ER B r o w n W h i t e LIU cavo UTP cat3 100 cp W h i t e B l u e L3switch ISUFI LIU L2switch
Esempio di schema di distribuzione ER PABX AR-A MGS200 MGS200 2 cavi 3071 2 cavi 3071 da P3ST18-1 a P3ST25bis-1 MGS200 2 cavi 3071 2 cavi 1010 100cp AR-B TC PIANO 3 da PLST12/A-1 a PLST12/O-2 da P2ST01-1 a P2ST17-1 PIANO 2 MGS200 2 cavi 3071 Pull-Through cables da P1ST26-1 a P1ST49-2 PIANO 1 MGS200 2 cavi 3071 da PTST38-1 a PTST44-2 PIANO TERRA
2 cavi di dorsale 100cp 1010 Esempio di schema di distribuzione: campi di terminazione AR-A PABX P u r p l e W h i t e cavi 3071 AR-B W h i t e B l u e Interconnect LAN Equipment
Dimensionamento Area di Lavoro Il dimensionamento consiste nello stabilire il numero di postazioni, di TO e cavi dell area di lavoro WAC in base alle superfici da servire e alle eventuale indicazioni sul numero dei servizi da attivare esempio: un edificio su 3 piani con 100mq per il primo, 120mq per il secondo e 80mq per il terzo piano di superficie per l area di lavoro. Utilizzando le formule, con i valori di default, dello schema a fianco si ottengono 30 posti di lavoro WAn con 60 prese utente TOn e 60 cavi di collegamento WACn tra le prese e i terminali (30 computer e 30 telefoni).