Il cablaggio strutturato degli edifici Data presentazione 07 marzo 2016 Claudio Vian V ASR
Panoramica Cenni storici Cos è il cablaggio strutturato Gli standard normativi Tipologia di un Sistema di Cablaggio Strutturato Elementi costitutivi L armadio di permutazione I cavi RJ45 Accessori degli armadi rack La fibra ottica Postazione utente Test e certifica
Cenni storici I Fino a metà degli anni 80 i cablaggi per la trasmissione dei dati e dell informazione in generale, si sono sviluppati attorno ai vari sistemi proprietari, realizzati cioè su specifiche fornite dagli stessi produttori delle apparecchiature (si ricorda Token ring dell IBM) Non era particolarmente sentita la necessità di avere un sistema con caratteristiche di universalità (condivisione di soli file e stampanti). Telefonia su impianto separato. Sistemi di videosorveglianza su impianto separato.
Cenni storici II Token ring IBM Topologia ad anello
Cenni storici III Topologia a bus
Packet Tracer by Cisco
Cenni storici IV Topologia a stella
Cos è il cablaggio strutturato Il Sistema di Cablaggio Strutturato (SCS) 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, switch, router, stampanti di rete, telefoni, ecc. E un sistema multifunzionale usabile per: Reti locali Fonia (sia analogica che digitale che IP) TV a circuito chiuso o webcam Rilevamento presenze Controllo accessi Automazione a distanza
Standard principali - I Cosa è uno standard? Uno standard per il cablaggio è un documento che descrive un accordo sulle specifiche tecniche dei componenti, sulle caratteristiche esattamente definite, sulle regole e le linee guida da utilizzare per il test e per l utilizzo, per fare in modo che i materiali, i prodotti, i processi di fabbricazione siano conformi alle prestazioni e allo scopo che il sistema deve soddisfare. In particolare, gli standard ricoprono aspetti legati a: Il progetto dell intero sistema La definizione dei componenti e loro caratteristiche Il comportamento alla fiamma Le normative sulle emissioni elettromagnetiche Procedure e parametri di test Schermature e messa a terra Gestione dei cavi
Standard principali - II Ovviamente questo a tutela di: prestazioni richieste, installatore e cliente Cablaggi di qualità scadenti sono responsabili del 77% del tempo di interruzione del servizio. Il cablaggio è il componente che ha il ciclo di vita più lungo di tutta la rete e costituisce circa solo l 8 % dell investimento totale.
Standard principali - III 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
Standard principali - IV 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 costituita da: centro stella di comprensorio (primo livello gerarchico) centro stella di edificio (secondo livello gerarchico) centro stella di piano (terzo livello gerarchico)
Topologia di un Sistema di Cablaggio Strutturato I
Topologia di un Sistema di Cablaggio Strutturato II
Modello stellare gerarchico
Cablaggio orizzontale Esempio di progetto Cablaggio verticale
Topologia di un Sistema di Cablaggio Strutturato III
Cablaggio orizzontale Elementi costitutivi Armadio di permutazione Cavi RJ45 Prese operatore Canaline
Cablaggio orizzontale Armadio di permutazione I In un cablaggio strutturato corretto, tutti i cavi vengono concentrati su uno o più armadi di permutazione localizzati in modo tale da poter servire tutti i locali della scuola. Dimensione orizzontale 10 19 pollici Dimensione verticale espressa in Unità
Cablaggio orizzontale Armadio di permutazione II La scelta di utilizzare uno o più armadi dipende dalle dimensioni dell edificio: la lunghezza massima di un cavo RJ-45 è di 90 metri (+10 di patch cord) e questa lunghezza determina la zona che un armadio può servire. Quando occorrono cavi di lunghezza maggiore bisogna porsi il problema di predisporre altri armadi in altre zone. Se abbiamo più armadi questi saranno collegati tra loro da una dorsale che può essere realizzata in cavo RJ45 oppure, per le distanze maggiori di 100 mt, in fibra ottica. La scelta delle dimensioni dipende inoltre da quante apparecchiature attive deve contenere ed eventualmente se deve contenere uno o più server. In questo caso è fondamentale la profondità.
I cavi Tipologia (per cablaggio orizzontale) - I Si definisce Categoria il parametro che si riferisce alle prestazioni di un singolo componente del sistema di cablaggio, in particolare al cavo. Si riferisce in particolare alla banda passante minima e pertanto di conseguenza alla velocità massima Cat. 5 è il cavo più lento del gruppo e, anche se in grado di gestire velocità 10/100 Mbps (Fast Ethernet) a larghezza di banda fino a 100 MHz. Categoria ormai obsoleta. Cat. 5e (Cat 5 enhanced) è attualmente il più usato nei nuovi impianti di rete, capace di ridurre notevolmente le interferenze. La Cat 5e ha una velocità massima di 1 GB al secondo.
I cavi Tipologia (per cablaggio orizzontale) -II Cat. 6 è un grande miglioramento rispetto Cat 5e, adatto per reti ethernet veloci da 10 gigabit con larghezza di banda fino 250 MHz. E un cavo con separatore interno che isola le coppie di fili l'una dall'altra. Cat. 6e con larghezza di banda fino a 500 Mhz (si riduce la lunghezza max a 55 mt.).
I cavi Tipologia (per cablaggio orizzontale) - III Cat. 7 è un ulteriore miglioramento per reti a 10 gigabit con larghezza di banda fino 600 MHz. Cat. 7e con larghezza di banda fino a 1000 Mhz (10Gbit / 40Gibt / 100Gbi si riduce la lunghezza max 100m / 50m / 15m). Cat. 8 per larghezza di banda fino 1400 MHz. (sperimentale)
I cavi Tipologia in base alla schermatura FTP UTP STP Con alluminio e guaina S-FTP Con alluminio e guaina S-STP
Cavi - UTP/STP/FTP UTP - Unshielded Twisted Pair Foglio per coppia STP - Shielded Twisted Pair FTP - Foil screened Twisted Pair Alluminio Filo guida Alluminio
Cosa prevedono le normative? Forza di trazione (150N per i cavi UTP, 250 per quelli STP) Raggio di curvatura (max due curvature di 90 gradi per tratta) Altre curve dipendono dal tipo di cavo Compressione (ex le fascette devono permettere il movimento) Distanze tra i cavi di rete e quelli elettrici (Distanze di rispetto) Cavo elettrico Cavo rete Senza separatore metallico Con separatore non metallico Con separatore metallico Non schermato Non schermato 200 mm 100 mm 50 mm Non schermato Schermato 50 mm 20 mm 5 mm Schermato Non schermato 30 mm 10 mm 2 mm Schermato Schermato 0 mm 0 mm 0 mm
Cablaggio orizzontale Armadio di permutazione III Accessori: Negli armadi di permutazione sono presenti i pannelli di permutazione (patch panel) per cavi RJ45.
Cablaggio orizzontale Armadio di permutazione IV Occupa 2 U in altezza
Cablaggio orizzontale Armadio di permutazione V Pannello di permutazione: Da scegliere in base alla categoria del cavo usato Numero di porte in base ai cavi di cablaggio Esistono pannelli già assemblati oppure pannelli modulari E il punto di arrivo del cavo proveniente dalla postazione operatore
m 90 m ax 10 0 m m ax Hub/switch Esempio di sottosistema orizzontale: architettura di interconnessione
Cablaggio orizzontale Armadio di permutazione VI Altri accessori per l armadio di permutazione: Mensole per apparecchiature
Cablaggio orizzontale Armadio di permutazione VII Altri accessori per l armadio di permutazione: Pannello passacavo per armadio rack Pannello cieco
Cablaggio orizzontale Armadio di permutazione VIII Altri accessori per l armadio di permutazione: Ventole per armadio rack Barra prese elettriche
Cablaggio orizzontale Armadio di permutazione IX Altri accessori per l armadio di permutazione: Pannello per boccole fibra
I cavi in fibra Tipologia (per dorsali >100 mt) MULTIMODE Source Cladding Detector Core multiple light paths Dimensioni tipiche: 50/125 m, 62,5/125 m SINGLEMODE Source Detector one light path Dimensione tipica: 10/125 m Minuscolo e flessibile filo di vetro costituito da due parti con indici di rifrazione diversi.
Interconnessione dei cavi in fibra ottica Bretella ottica Connettori ST Connettori SC Connettori LC
Cavi in fibra ottica - I Da usare per distanza > 100 mt pertanto in linea di massima per le dorsali. Immune alle interferenza -> maggiori distanze e larghezza di banda Sfrutta la luce di un laser
Cavi in fibra ottica - II (+) totale immunità ai disturbi elettromagnetici, non impiegando materiali conduttori e trasportando particelle (fotoni) elettricamente neutre (+) sicurezza (+) elevata banda trasmissiva (+) bassa attenuazione: alcuni decimi di db/km (-) monodirezionalità servono sempre due fibre per un canale bidirezionale (-) rispetto al rame maggior costo di installazione maggior costo dei dispositivi attivi coating cladding core
Postazione operatore Generalmente vengono installate nei pressi di ogni postazione operatore almeno 2 prese RJ45 di categoria compatibile all impianto (altrimenti l impianto viene declassato). Una presa per PC ed una presa per il telefono. Prese aggiuntive per stampanti di rete, NAS, Telecamere,.
Approfondimenti sulla trasmissione
Il doppino (TP:Twisted Pair) Costituito da una coppia (pair) di conduttori di rame ricoperti di guaina isolante e ritorti (binati, twisted) al fine ridurre le interferenze elettromagnetiche Ridotta emissione di disturbi Ridotta sensibilità ai disturbi esterni Impiegato in fonia, reti locali, cablaggio strutturato le caratteristiche elettriche richieste per impiego sulle reti locali sono nettamente superiori a quelle per impieghi in fonia Costi ridotti, installazione semplice, flessibilità necessario adottare passi di binatura differenziati da coppia a coppia per ridurre la diafonia tra le coppie
Trasmissione bilanciata su doppino: riduzione dell emissione dei disturbi
Trasmissione bilanciata su doppino: immunità ai disturbi
Attenuazione perdita o diminuzione del segnale nell attraversamento di un mezzo trasmissivo Transmitter Receiver
Diafonia (Crosstalk) misura in db di quanto un cavo disturba un altro cavo vicino spesso è data come attenuazione di diafonia e, quindi, come parametro di merito ( quanto è attenuato un segnale indotto da un cavo vicino ) Transmitter Receiver Local End Attenuation NEXT Receiver Transmitter Undesired noise (caused by crosstalk) Far End
Paradiafonia (Next) Transmitter NEXT Receiver peggiora con l'aumentare della frequenza e si stabilizza dopo una quindicina di metri Differenza tra segnale iniettato nella coppia di trasmissione e quello indotto dalle altre coppie. PSNEXT (Power Sum NEXT): misura tutti i disturbi indotti da tutte le coppie vicino a quella in esame
Telediafonia (Far end cross-talk) Transmitter FEXT Receiver simile alla NEXT ma viene misurata all estremo opposto del trasmettitore è un parametro critico nelle trasmissioni full duplex la PSFEXT è la sommatoria dei disturbi di tutte le coppie verso la coppia in esame
Attenuation to Cross-Talk ratio (ACR) Esprime la capacità del ricevitore di interpretare il segnale attenuato in presenza di (para)diafonia PSACR è il Power Sum ACR, ovvero l'acr considerando la PSNEXT e non solo la NEXT Transmitter NEXT Receiver
Attenuation to Cross-Talk ratio (ACR) 100 m UTP Link 70 NEXT Cable& 2 Conn. (Cat 5) 60 Attenuation (Cat 5 ) 50 40 30 20 Channel ACR 10 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 Frequency (MHz)
Equal level Far end cross-talk (ELFEXT) È l'acr utilizzando il valore di FEXT anziché di NEXT PSELFEXT usa PSFEXT anziché FEXT. Transmitter FEXT Transmitter Receiver
Impedenza caratteristica e return loss II ZO VS ZL VI TRANSMISSION MEDIA ZIN l Receiver Transmitter Energia riflessa da variazioni indotte da componenti
Propagation Delay e Delay Skew Cable Far End Cable Near End PAIR 1 PAIR 2 PAIR 3 PAIR 4 0 Propagation Delay Delay Skew Misura il ritardo di propagazione del segnale tra due coppie dello stesso cavo. T(ns)
Esempio di report Il test viene effettuato per ogni tratta. L impianto è certificato solo se tutte le tratte superano il test Costo di circa 15 euro a tratta