Cablaggio strutturato

Cablaggio strutturato Creare un infrastruttura di rete,che può essere esteso su più piani o su più edifici viene detto cablaggio. Il cablaggio è l insieme di tutti i componenti passivi (cavi connettori, armadi ecc.) necessari alla realizzazione di una rete informatica (LAN). Esso prenderà il nome di cablaggio strutturato se segue opportune specifiche relative alla tipologia dei componenti, la loro certificazione, la messa in opera, ecc. Il cablaggio strutturato è trasparente ad ogni tipo di applicazione nel senso che tende ad integrare sistemi diversi come dati, videosorveglianza, telefonia, ecc.. Il cablaggio è regolamentato anche esso da standard internazionali: in Europa esiste la normativa ISO/IEC 11801 che fa riferimento alla più nota normativa americana EIA/TIA 568. Queste normative fissano dei paletti per la progettazione e la realizzazione dei cablaggi strutturati: scelta della topologia,scelta dei mezzi trasmessivi,scelta dello standard di accesso al mezzo trasmissivo devono essere l ipotesi di partenza per la progettazione e realizzazione. Gli standard di cablaggio fanno riferimento al concetto di comprensorio o campus costituito da un area privata che po essere costituita da più edifici, ciascuno dei quali può essere organizzato su più piani. Possiamo dunque avere un cablaggio fra edifici, un 1

cablaggio di edificio e i cablaggi dei vari piani. Il cablaggio di piano prende anche il nome di cablaggio orizzontale e connette gli apparati degli utenti agli apparati di rete. Il cablaggio dell edificio si dice invece cablaggio verticale e connette apparati di rete fra loro. In infrastrutture nuove o in fase di ristrutturazione si preferisce realizzare il cablaggio in rame (cavo RJ45 cat.5e o superiore), avvalendosi spesso di dorsali (canali con grossa capacità di dati) orizzontali e verticali o di collegamento tra diversi plessi della stessa rete LAN. EIA / TIA Sono le prime normative del cablaggio strutturato, nascono negli USA nel 1991 e sono prese a riferimento anche in altri Paesi ISO / IEC 11801 - EIA / TIA 568 B Sono lo standard internazionale e americano per il cablaggio delle telecomunicazioni, definiscono un generico sistema di cablaggio e garantiscono la compatibilità fra componenti di differenti costruttori. EN 50173 Sono lo standard europeo per il cablaggio delle telecomunicazioni, derivano dalla norma ISO/IEC 11801. EN 50174 Sono lo standard europeo per il cablaggio strutturato in riferimento all installazione dei componenti. La ISO/IEC 11801 si differenzia dalla EIA/TIA 568 per la nomenclatura diversa, per test e vincoli più restrittivi per i mezzi trasmissivi, per il fatto che non prevede l uso del cavo coassiale. Topologie di rete La topologia di una rete è la disposizione e il conseguente funzionamento dei suoi diversi dispositivi nello spazio. - La topologia fisica descrive la dislocazione spaziale - La topologia logica descrive come avviene il flusso di dati attraverso una determinata dislocazione spaziale Possiamo avere le seguenti tipologie 2

- a bus - a stella - ad anello - ad albero - a maglia 3

Rete a bus Tutti i computer sono collegati ad un unico mezzo trasmissivo. Il cavo deve contenere delle terminazioni hardware che segnino gli estremi della rete per evitare che il segnale rimbalzi lungo il cavo. Pregi * un guasto ad un host non compromette le comunicazioni degli altri Difetti * ogni computer può intercettare le comunicazioni altrui * elevato traffico in tutta la rete Rete a stella Un centro stella mette in comunicazione tutti i nodi della rete. Sono necessarie tante connessioni quanti sono i nodi. In una rete a stella, i segmenti di cavo da un unità centrale di connessione (hub), connettono tutti i computer. In alcuni casi, l hub può prendere anche il nome di concentratore. Questa che impiega un hub è una delle topologie di rete in assoluto più utilizzate. Il vantaggio principale, rispetto ad una rete a bus è che, se un segmento di cavo si rompe, solo l host connesso alla hub su quel segmento di cavo ne è influenzato. Pregi * un guasto ad un host non compromette le comunicazioni degli altri * comunicazioni sicure e difficilmente intercettabili tra un host e l'altro (con l'uso dello switch) * basso traffico di pacchetti per gli host (con l'uso dello switch) Difetti * elevato traffico sul centrostella 5

* rottura del centrostella con conseguente interruzione delle comunicazioni per tutti gli host Rete ad anello Ogni nodo dell anello è collegato con l nodo che lo precede e il nodo che lo segue in un percorso chiuso. Si può avere un collegamento unidirezionale (per cui i dati possono percorrere al rete soltanto in un senso) o bidirezionale. Il numero di collegamenti è N-1 per una rete ad anello unidirezionale, mentre è N per un anello bidirezionale. L anello unidirezionale è molto sensibile ai guasti poiché l avaria di un nodo o di un collegamento impedisce ai nodi a monte del guasto di inviare dati ai nodi a valle di esso. L anello bidirezionale consente invece un completo recupero del guasto. Nella disposizione fisica, la rete ad anello sembra seguire lo stesso schema della rete a stella. La differenza sostanziale è l unità di connessione, conosciuta come Multi-Station Access Unit (MAU). Nella MAU, i segnali dei dati passano, in un anello, da un host a quello successivo. I dati sono trasmessi intorno all anello per mezzo di un metodo chiamato passaggio del testimone o passaggio del gettone (in inglese, token passing). 6

Pregi * può coprire distanze maggiori di quelle consentite da altre reti senza l'aggiunta di amplificatori di segnale Difetti * esiste il rischio che gli host possano intercettare comunicazioni altrui * elevato traffico in tutta la rete * il guasto di un host compromette la trasmissione di dati Ring Rete ad albero In questa topologia i costi di connessione sono bassi poiché le connessioni necessarie per una rete di N nodi sono solo N-1 ma vi è una forte vulnerabilità ai guasti. Nell esempio, un avaria del nodo B isola anche i noi D e C. in questa topologia è pensabile un solo percorso fra due nodi della rete. Generalizzazione della topologia bus ottenuta collegando più linee bus tra loro 7

Rete a magliatura Pregi * Affidabilità delle trasmissioni Difetti Ridondanza Topologie ibride 8

Progettazione di un cablaggio strutturato Come tutte le progettazione bisogna fare una buona analisi dei requisiti iniziale e quindi valutare opportunamente il lavoro che si deve fare per realizzare un progetto congruente, economico e quanto più conforme alle esigenze del committente. La valutazione iniziale che bisogna fare deve tener presente: 1. Scegliere la topologia opportuna da adottare seguendo gli opportuni criteri (costo iniziale, costo di comunicazione e Fault tollerance); 2. Scegliere il mezzo trasmissivo da utilizzare seguendo gli opportuni criteri (Capacità del canale bit/s, costo di realizzazione, efficienza e opportunità ); 3. Scegliere il tipo di accesso alla rete più idoneo; LAYOUT E CABLAGGIO STRUTTURATO L analisi della realtà informatizzabile parte dal rilevamento del layout, cioè della disposizione topologica (distribuzione nello spazio) delle varie parti del sistema complesso. Esistono varie categorie di layout, differenziate per estensione. Ad ogni categoria di layout corrisponde una o più soluzioni di collegamento delle parti del sistema. Il cablaggio strutturato è la definizione dei percorsi dei collegamenti e delle tecnologie necessarie per collegare le varie parti definite nel layout. 9

LAYOUT Il punto di partenza per lo studio di una realtà complessa è la definizione della sua struttura topologica, cioè la distribuzione nel territorio locale o remoto delle parti che formano il sistema. Le specifiche del problema possono fornire una descrizione a parole della topologia oppure delle piante o mappe. Nel primo caso si deve ricavare dalla descrizione una pianta o mappa del sistema su cui tracciare i collegamenti tra le parti mentre nel secondo caso si può procedere direttamente alla tracciatura dei collegamenti. In realtà le due situazioni corrispondono a due passi successivi del dimensionamento perché in genere si parte da una descrizione del problema per identificare i confini del progetto e successivamente si passa all analisi delle mappe. CATEGORIE DI LAYOUT Proviamo a dividere i possibili layout in categorie che hanno soluzioni simili: - Il sistema è contenuto in una unica stanza/appartamento - Il sistema è contenuto in un unico edificio su uno o più piani - Il sistema è contenuto in un insieme di edifici che si trovano nella stessa aerea privata (comprensorio o campus). - Il sistema è formato da più sistemi dei casi precedenti che si trovano in aree private distinte nella stessa città o in città diverse. IL SISTEMA È CONTENUTO IN UNA UNICA STANZA/APPARTAMENTO Questa situazione è tipica di una utenza residenziale, cioè un sistema telematico destinato all uso di una singola famiglia per scopi prevalentemente ricreativi. In realtà questo layout si presenta anche in altre situazioni quali piccole aziende del settore dei servizi (il cosiddetto small business ). Alcuni esempi tipici sono: 10

- Studi tecnici (ingegneria, architettura, certificazione ) - Commercialisti e consulenti finanziari - Agenzie erogatrici di servizi (turismo, lavoro interinale ) A partire da questo punto deve essere fatta la distribuzione delle linee secondo i criteri del cablaggio strutturato. Una possibile soluzione è anche il collegamento wireless, che non fa parte dei criteri di cablaggio strutturato, ma consente di evitare modifiche strutturali all edificio al variare della distribuzione. IL SISTEMA È CONTENUTO IN UN UNICO EDIFICIO Questa situazione è tipica di una ente o di una organizzazione di piccole e medie dimensioni. Alcuni esempi tipici sono: - Aziende di piccole e medie dimensioni - Strutture commerciali e di distribuzione - Enti pubblici - Scuole Questa tipologia differisce dalla precedente per la maggiore estensione della superficie e per la possibilità che la superficie si sviluppi su più piani. Inoltre in genere la superficie è suddivisa in aree funzionalmente separate che vanno individuate perché differiranno sia dal punto di vista del cablaggio che dei servizi. Anche nel caso di un edificio si deve individuare il punto di entrata delle linee telematiche. A partire da questo punto deve essere fatta la distribuzione delle linee secondo i criteri del cablaggio strutturato. Anche in questo caso il collegamento wireless può essere una soluzione per parti di rete che non possono essere raggiunte dalla cablatura. IL SISTEMA È CONTENUTO IN UN INSIEME DI EDIFICI CHE SI TROVANO NELLA STESSA AEREA PRIVATA (COMPRENSORIO O CAMPUS). Questa situazione si presenta è nel caso di organizzazioni o enti di dimensioni medie e grandi. 11

Alcuni esempi tipici sono: - Aziende di medie e grandi dimensioni - Enti pubblici - Scuole ed università Questa tipologia che nel cablaggio strutturato viene definita comprensorio (campus) raggiunge grandi estensioni dal punto di vista della superficie quindi richiede specifiche soluzioni per la distribuzione delle informazioni tra punti lontani. Inoltre in genere la superficie è suddivisa in aree funzionalmente separate che vanno individuate perché differiranno sia dal punto di vista del cablaggio che dei servizi. i. Anche in questo si deve individuare il punto di entrata nel comprensorio delle linee telematiche. A partire da questo punto deve essere fatta la distribuzione delle linee secondo i criteri del cablaggio strutturato. Anche in questo caso il collegamento wireless può essere una soluzione per parti di rete che non possono essere raggiunte dalla cablatura. COME PROGETTARE UN CABLAGGIO STRUTTURATO Norme TIA/EIA 568 Esistono delle normative che stabiliscono le regole di cablaggio in caso di costruzione o ristrutturazione degli edifici. Uno standard universalmente accettato è la normativa TIA/EIA 568. E' uno standard americano per il cablaggio strutturato di edifici commerciali. Questo standard specifica i requisiti minimi richiesti per il cablaggio di un edificio o un gruppo di edifici facenti parte di uno stesso comprensorio (campus). I limiti del comprensorio sono i seguenti: - estensione geografica massimo di 3.000 m; - superficie massima degli edifici di 1.000.000 m²; - popolazione massima degli edifici 50.000 persone. - Le specifiche dello standard riguardano: - la topologia; 12

- gli elementi del cablaggio; - i mezzi trasmissivi; - le dorsali; - il cablaggio orizzontale; - le norme d'installazione; - l'identificazione dei cavi; - la documentazione; - tipi di connettori e giunzioni. TOPOLOGIA La topologia del cablaggio deve essere di tipo stellare gerarchica e di conseguenza le altre topologie, ad esempio quella a bus e quella ad anello, tipiche di alcuni standard per LAN, devono essere ricondotte ad una topologia stellare. Questa configurazione è congeniale alla più comune tecnologia per le LAN (Ethernet) mentre richiede adattamenti per altre tecnologie (Token Ring, FDDI) che però sono meno utilizzate. 13

Abbiamo al primo livello gerarchico il centrostella di comprensorio, al secondo livello il centrostella di edifico, al terzo livello il centrostella o armadio di piano. 14

Gli elementi costituenti un sistema di cablaggio sono i seguenti. INTERBUILDING ENTRANCE FACILITY (EF) Identifica un insieme di infrastrutture e di componenti passivi utilizzati per l'ingresso delle dorsali di comprensorio nell'edificio. Nell' EF è richiesto l'utilizzo di protezioni elettriche per i cavi in rame e deve essere particolarmente curato l'aspetto della massa a terra dei vari componenti. MAIN CROSSCONNECT (MC) Permutatore principale, identifica un locale tecnologico od un armadio di distribuzione, situato nell'edificio centrale di un comprensorio, da cui vengono distribuiti i cavi di dorsale degli altri edifici. Esso è il primo livello di gerarchia del cablaggio (centro stella di comprensorio): quindi può essere un CD (Campus Distributor) in un comprensorio o un BD (Building Distributor) nel caso di un solo palazzo oppure un FD (Floor Distributor) nel caso di un solo piano di edificio. 15

Un permutatore è in genere un armadio in cui si attestano, su connettori da pannello (patch panel), i cavi che distribuiscono il segnale nelle varie parti dell impianto. I connettori possono essere collegati tra loro mediante cavetti corti (patch cord) in modo da ottenere un cablaggio flessibile cioè che può essere modificato con facilità. Poiché la struttura è gerarchica deve esistere un MC, in genere in posizione baricentrica. Al MC deve arrivare la connessione con l esterno che però non fa parte del cablaggio strutturato. INTERMEDIATE CROSSCONNECT (IC) Permutatore intermedio, identifica un locale tecnologico od un armadio di distribuzione di un edificio facente parte di un comprensorio, da cui vengono distribuiti i cavi di dorsale di edificio ai vari piani. Esso è il secondo livello di gerarchia del cablaggio (centro stella di edificio): quindi può essere un BD (Building Distributor) nel caso di un comprensorio con un CD come nodo centrale oppure un FD (Floor Distributor) nel caso di un solo edificio che ha un BD come nodo principale. Ogni edificio deve avere un IC. 16

TELECOMMUNICATION CLOSET (TC) Identifica l'armadio di piano da cui vengono distribuiti i cavi che raggiungono l'utente. Esso è il terzo livello di gerarchia del cablaggio (centro stella di piano). INTERBUILDING BACKBONE (DORSALE DI COMPRENSORIO) E' la dorsale di interconnessione tra l'edificio centro stella di comprensorio e un altro edificio. Essa parte dal Main Crossconnect e termina su un Intermediate Crossconnect. INTRABUILDING BACKBONE (DORSALE DI EDIFICIO) E' la dorsale di interconnessione tra il locale tecnologico di edificio e l'armadio di piano. TRANSITION POINT (TP) E' un punto di transizione del cablaggio orizzontale dove un cavetto rotondo di tipo ritorto viene connesso, tramite un giunto meccanico, ad un cavo piatto che è normalmente pre-installato. 17

WORK AREA (WA) Identifica il posto di lavoro dell'utente: nella normativa si prevedono 10 m2 per ogni WA. PATCH PANEL E' il pannello di permutazione per i mezzi trasmissivi che può assumere due forme: per cavi in rame, può contenere uno o più blocchi di terminazione; per fibre ottiche, può contenere una serie di connettori passanti, chiamati barrel o bussole, che servono a permutare le fibre tra pannelli diversi oppure tra un pannello ed un apparato attivo. PATCH CORD E' un cavetto di permutazione per cavi in rame o per fibre ottiche da usare per i collegamenti nel patch panel. Quando è per fibre ottiche assume il nome di bretella ottica. 23

TELECOMMUNICATION OUTLET (TO) E' la presa utente che può contenere due o più connettori. Mezzi trasmessivi I mezzi trasmissivi ammessi sono i seguenti: - cavi coassiali da 50 ohm; - fibre ottiche multimodali 62.5/125 µm; - cavi UTP a 4 coppie; - cavi UTP multicoppia; - cavi STP a 150 ohm. Dorsali 25

Le dorsali sono gli elementi portanti del cablaggio e possono interconnettere, con topologia stellare gerarchica: - edifici diversi con l'edificio centro-stella del comprensorio (interbuilding backbone); - armadi di piano diversi con l'armadio di edificio (intrabuilding backbone). Le distanze ammesse per le dorsali variano a seconda dei mezzi trasmissivi utilizzati e di ciò che essi interconnettono: Cablaggio orizzontale Interconnette i vari posti di lavoro all'armadio di piano e deve essere progettato per fornire almeno i seguenti servizi: - trasporto di fonia; - trasmissione dati in modalità seriale; - trasporto dati per le reti locali; 26

- trasporto di segnali per il controllo di dispositivi all'interno dell'edificio. La topologia è di tipo stellare a partire dall'armadio di piano. Le distanze ammesse per i cavi di distribuzione e i cavetti di permutazione sono indicati in figura. I cavi ammessi sono i seguenti: - cavo UTP a 4 coppie con impedenza da 100 ohm; - cavo STP a 2 coppie con impedenza da 150 ohm; - cavo coassiale da 50 ohm, tipo Ethernet sottile (thin), intestato alle due estremità con appositi connettori BNC; - fibra ottica multimodale 62.5/125 µm. La placchetta o presa a muro, relativa al singolo posto di lavoro, deve almeno contenere due cavi, di cui almeno uno deve essere di tipo UTP a 4 coppie di categoria 3 o superiore. Il cavo UTP va intestato su una presa RJ45. Il secondo cavo può essere uno qualunque dei cavi ammessi per il cablaggio orizzontale sopra elencati, compreso un secondo cavo UTP, che è attualmente la soluzione più adatta La figura precedente mostra un collegamento fra armadio di distribuzione di piano ed un area di lavoro con elementi di interconnessione come patch cords. i tratti A+B+C 27

devono raggiungere al massimo 9 metri. Mentre il collegamento permanente deve essere al massimo di 90 metri.. Nella figura seguente abbiamo invece una connessione diretta. Anche in questo caso i cordoni di connessione devono raggiungere una lunghezza complessiva A+E = 90 metri. Identificazione dei cavi 28

Lo standard specifica che i cavi di dorsale devono avere un numero unico che deve contenere almeno due campi indicanti: - l'identificativo del cavo; - il numero di coppie, nel caso di cavo multicoppie, o il numero di fibre nel caso di cavo multifibra. Ogni posto di lavoro ed il relativo cavo sono identificati con una targhetta, composta normalmente da 8-10 caratteri, che può contenere numeri o lettere alfabetiche. La numerazione deve contenere: - il riferimento al piano dell'edificio dove è situato il posto di lavoro; - il riferimento all'armadio di piano a cui il posto di lavoro è stato collegato; - un campo di tre caratteri che identifica il posto di lavoro stesso. Normalmente gli armadi di piano vengono identificati con delle lettere alfabetiche. 29

ESEMPIO Come si numera il posto di lavoro ed il relativo cavo con la targhetta "PD02109A" PD indica "Palazzo Dante" 02 indica il piano del posto di lavoro 109 indica il posto di lavoro A indica l'armadio di piano a cui il posto di lavoro è stato collegato. DOCUMENTAZIONE DI PROGETTO Deve comprendere: - il disegno logico dell'intero comprensorio o del singolo edificio; - una tabella per indicare le dorsali; - una tabella di armadio che indichi le connessioni tra l'armadio di piano e i posti di lavoro. - La tabella di documentazione delle dorsali deve contenere: - gli identificativi di tutti i cavi ed il loro corrispondente numero di coppie o fibre; - la localizzazione e l'identificativo dei due armadi a cui ogni cavo è attestato. - Ogni armadio di piano deve contenere la documentazione consistente in una tabella delle permutazioni, tramite cui è possibile ricostruire il percorso del cavo 30

che, partendo da una certa posizione del permutatore, raggiunge il posto di lavoro. Vanno inoltre indicate le coppie attive ed il loro utilizzo. 31