1 Cap 3: Cableado Estructurado V.1.2LABORATORIO _DE _REDES Cap 3: Cableado Estructurado V.1.2

2 Que es cableado estructurado?por definición significa que todos los servicios en el edificio para las transmisiones de voz y datos se hacen conducir a través de un sistema de cableado en común.

3 Componentes Repartidor de Campus (CD; Campus Distributor)Cable de distribución (Backbone) de Campus Repartidor Principal o del Edificio (BD; Building Distributor) Cable de distribución (Backbone) de Edificio Subrepartidor de Planta (FD; Floor Distributor) Cable Horizontal Punto de Transición opcional (TP; Transition Point) Toma ofimática (TO) Punto de acceso o conexión

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6 Componentes para instalar un Cableado estructurado

7 Componentes para instalar un Cableado estructurado ii

8 NORMAS DE CABLEADO ANSI/EIA/TIA 568    Normas para el cableado de telecomunicaciones en Edificios Comerciales. ANSI/EIA/TIA 568-A     Revisión de la 568. ANSI/EIA/TIA 569    Normas para las vias y espacios de telecomunicaciones en edificios comerciales. ANSI/EIA/TIA 570    Normas para cableado de telecomunicaciones en residencias y pequeñas oficinas. ANSI/EIA/TIA 606    Normas para la administración de la infraestructura de telecomunicaciones en edificios comerciales. ANSI/EIA/TIA 607    Requerimientos de aterramiento en edificios comerciales

9 Reflexión de red Cuando los pulsos de voltaje, o bits, son discontinuos, se puede reflejar algo de energía. Dicha energía puede interferir con los bits posteriores. En las señales ópticas se producen por discontinuidades en la fibra de vidrio. SOLUCIÓN: Misma impedancia entre los dispositivos y el medio.

10 Dispersión, desfase y latenciaLa dispersión se produce cuando la señal es más amplia que el tiempo. Alarga la señal digital hasta el punto de que los dispositivos no pueden distinguir donde termina un bit y empieza el siguiente. Desfase es producido por diferentes sincronismos de los equipos origen y destino.Los bits pueden llegar antes o después de lo esperado. Latencia o retraso es provocada por la propia naturaleza del medio y por dispositivos de red.

11 Ruido No existe una señal eléctrica que no tenga ruido. Es aditivo a la señal. Conveniente: ratio Señal/Ruido elevado. Demasiado ruido puede corromper un bit y transformar unos en ceros y a la inversa.

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13 Específicos Fibra óptica es inmune a FEXT/NEXT y al ruido de tierra de referencia y de corriente. Sistemas inalámbricos son propensos a las interferencias EMI/RFI.

14 Soluciones al ruido Ruido térmico provocado por el movimiento aleatorio de los electrones: No se puede hacer nada, salvo dar a las señales la amplitud suficiente. El problema del NEXT se puede corregir con un seguimiento estricto de los procedimientos de terminación estándar y cables de trenzado de calidad. Problema de la corriente y de la tierra de referencia: Trabajar conjuntamente con la compañía eléctrica. Cuadros de protección, cables cortos de tomas de tierra que no se conviertan en antenas etc. EMI /RFI: Apantallamiento y cancelación ( trenzado de cables).

15 Cancelación

16 Atenuación en función de la frecuenciade algunos cables típicos 30 Cable de pares trenzados galga AWG 24 ( 0,95 cm) 10 Cable coaxial grueso ( 0,95 cm) Atenuación (dB/Km) 3 1 1 Fibra óptica 0,3 0,1 1 KHz 1 MHz 1 GHz 1 THz 1 PHz Frecuencia

17 Atenuación en función de la frecuencia de un bucle de abonado típicoFrecuencia (KHz) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 -20 -40 Atenuación (dB) 3,7 Km -60 5,5 Km Esta figura muestra un ejemplo concreto (para el caso de ADSL) de cómo evoluciona la atenuación de la señal en función de la frecuencia para dos longitudes de cable dadas. El grosor del cable también influye en la atenuación. Para una frecuencia dada un cable de mayor grosor tiene menor atenuación. Asimismo en el caso de cables coaxiales la atenuación es menor cuanto mayor es el apantallamiento del cable. -80 -100 -120

18 Atenuación (en dB/100m) de diversos tipos de cable a varias frecuenciasMHz UTP-3 UTP-5 STP RG-58 (10BASE2) 10BASE5 1 2,6 2,0 1,1 4 5,6 4,1 2,2 5 3,2 1,2 10 6,5 4,6 1,7 16 13,1 8,2 4,4 25 10,4 6,2 100 22,0 12,3 300 21,4

19 Cable coaxial Es el que tiene menor atenuación y menor interferencia. La impedancia puede ser de 50 o 75  50 : usado en redes locales Ethernet: 10BASE2 (185 ms) y 10BASE5 (500 ms) 75 : usado en conexiones WAN y redes CATV (Community Antenna TeleVision) o televisión por cable.

20 CORTE DE UN CABLE COAXIALVelocidad y rendimiento: Mbps. Coste promedio por nodo: económico. Tamaño de los medios y del conector: Medio Longitud máxima del cable: 500 m ( mediana)

21 Cable de pares trenzadosLa base del bucle de abonado del sistema telefónico. También se utiliza en todos los sistemas de red local modernos Los pares suelen ir trenzados para minimizar interferencias Inadecuado para largas distancias por la atenuación Según el apantallamiento puede ser: UTP (Unshielded Twisted Pair) o sin apantallar. STP (Shielded Twisted Pair) o apantallado mediante malla de cobre. FTP o ScTP (Foil Twisted Pair o Screened Twisted Pair)

22 CORTE DE UN CABLE UTP Velocidad y rendimiento: 10-100 Mbps.Coste promedio por nodo: El más económico. Tamaño de los medios y del conector: Pequeño Longitud máxima del cable: 100 m ( corta)

23 CORTE DE UN CABLE ScTP Velocidad y rendimiento: 10-100 Mbps.Coste promedio por nodo:Moderadamente caro Tamaño de los medios y del conector: Mediano a grande. Longitud máxima del cable: 100 m ( corta)

24 CORTE DE UN CABLE STP Velocidad y rendimiento: 10-100 Mbps.Coste promedio por nodo:Moderadamente caro Tamaño de los medios y del conector: Mediano a grande. Longitud máxima del cable: 100 m ( corta)

25 Categorías de cables de pares trenzadosVueltas/m Frec. Máx. (MHz) Capac. Máx. datos (Mb/s) 1 No espec. No se utiliza 2 4 (2 pares) 3 10-16 16 100 (2 pares) 4 16-26 20 5 26-33 100 1000 (4 pares) 5e 6 250 ¿4000? 7 (desarrollo) 600 ¿10000?

26 Aplicación de los tipos de cables más habituales10 Gb/s ATM 2,5. Por definir G. Eth. 1 Gb/s Requiere tecnología sofisticada (dudoso) Requiere tecnología sofisticada ATM 622. ATM 155. F. Eth. FDDI 100 Mb/s Requiere tecnología sofisticada T. R. 16 Mb Eth. 10 Mb/s T. R. 4 Mb 1 Mb/s Cat. 3 Cat. 5 Cat. 5E Cat. 6 Fibra

27 Cable propuesto para categoría 7 (STP: Shielded Twisted Pair)

28 Relación entre Atenuación, Diafonía. ACRRatio NEXT= Señal Referencia - Diafonía Potencia de señal (dB) ACR=0 dB ACR (Attenuation/ Crosstalk Ratio) Atenuación 0 dB Frecuencia (MHz) 0 MHz Ancho de banda

29 Valores de NEXT (Near end crosstalk) , Atenuación y ACR para el cable UTP Nokia UC300 Diámetro: AWG 24 ( 0,51 mm)

30 Atenuación y NEXT en función de la frecuencia para cables categoría 5 y 6 10 20 Aten. Cat. 5 Aten. Cat. 6 30 dB NEXT Cat. 5 NEXT Cat. 6 40 50 60 70 50 100 150 200 Frecuencia (MHz)

31 Valores límite de Atenuación, NEXT y ACR para instalaciones categoría 5 según EIA/TIA 568 Frec. (MHz) Atenuac. NEXT ACR 1 2,1 60 57,9 4 51,8 47,8 8 5,7 47,1 41,4 10 6,3 45,6 39,3 16 8,2 42,3 34,1 20 9,2 40,7 31,5 25 10,3 39,1 28,8 31,25 11,5 37,6 26,1 62,5 16,7 32,7 100 21,6 29,3 7,7

32 CORTE DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICAVelocidad y rendimiento: 100+ Mbps. Coste promedio por nodo: El más caro Tamaño de los medios y del conector: Pequeño Longitud máxima del cable: -Monomodo: 3000 m -Multimodo: 2000 m

33 Fibras ópticas Transmisión simplex: la comunicación bidireccional requiere dos fibras Dos tipos de diodos: LED (Light Emitting Diode) de luz normal (no coherente): corto alcance y bajo costo Semiconductor Láser (luz coherente): largo alcance y costo elevado Dos tipos de fibras: Multimodo (luz normal): 62,5/125 m o 50/125 m Monomodo (luz láser): 9/125 m

34 Tipos de fibras ópticasMultimodo Cubierta 125 m Núcleo 62,5 m Los múltiples modos que se propagan generan un ‘jitter’ que ensancha los pulsos y limita la distancia o la frecuencia Pulso saliente Pulso entrante Monomodo Cubierta 125 m Núcleo 9 m Al propagarse solo un modo no se produce ‘jitter’ y el pulso no se ensancha La dispersión se mide por el ancho de banda, y se expresa en MHz*Km

35 Dispersión en fibras ópticasEn fibra multimodo con luz normal el haz produce un ensanchamiento del pulso debido a los diferentes haces de luz (‘modos’) que viajan por la fibra. La dispersión es provocada por los pulsos de luz que llegan al extremo del cable en momentos distintos. Este efecto es proporcional a la velocidad (anchura del pulso) y a la distancia. Se mide por el parámetro ancho de banda que se expresa en MHz*Km Solo es importante en conexiones de alta velocidad (ATM a 622 Mb/s o Gigabit Ethernet)

36 Cálculo del alcance por dispersiónEnlace ATM a 622 Mb/s sobre fibra Multimodo : Dispersión Máxima tolerable es de 500 MHz * Km Se considera que 622 Mb/s = 622 MHz 500 MHz *Km / 622 MHz = 0,8 Km

37 Comparación de emisores de fibra óptica LED y láserCaracterística LED Láser semiconductor Velocidad máxima Baja (622 Mb/s) Alta (10 Gb/s) Fibra Multimodo Multimodo y Monomodo Distancia Hasta 2 Km Hasta 160 Km Vida media Larga Corta Sensibilidad a la temperatura Pequeña Elevada Costo Bajo Alto

38 Atenuación de la fibra óptica en función de la longitud de ondaPrimera ventana 0,85 m Segunda ventana 1,30 m Tercera ventana 1,55 m 2,0 1,8 1,6 Los picos corresponden a absorción producida por el ión hidroxilo, OH- 1,4 1,2 OH- Atenuación (dB/Km)) OH- 1,0   0,8 OH- 0,6  0,4 0,2 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 Longitud de onda (m) Luz visible Luz infrarroja

39 Atenuación Fibras Ópticas (dB/Km)Tipo Diámetro núcleo Diámetrofunda 1ª V. 850 nm 2ª V nm 3ª V nm Monomodo 5,0 85 ó 125 2,3 8,1 125 0,5 0,25 Multimodo 50 2,4 0,6 62,5 3,0 0,7 0,3 100 140 3,5 1,5 0,9 Núcleo más estrecho en las Monomodo, porque la luz no se dispersa.

40 Alcance y usos de la fibra ópticaLa ventana utilizada depende del tipo de aplicación. Por ejemplo, primera ventana cuando se requiere gran velocidad pero bajo alcance. Las ventanas a mayores longitudes de onda tienen menor atenuación pero un mayor coste de la optoelectrónica necesaria ( pérdidas menores a un 5 % por km en la 2ª y 3ª). Ventana Fibra Alcance (Km) Costo opto-electrónica Usos 1ª Multimodo 0,2 – 2 Bajo LAN 2ª 0,5 - 2 Medio Monomodo 40 Alto LAN, WAN 3ª 160 Muy alto WAN

41 Factores que influyen en la atenuación de un trayecto de fibra ópticaDistancia a cubrir Latiguillos, empalmes y soldaduras Curvas cerradas en la fibra Suciedad en los conectores Variaciones de temperatura Envejecimiento de los componentes

42 Cálculo del alcance por dispersiónEnlace ATM a 622 Mb/s sobre fibra multimodo de 500 MHz*Km de ancho de banda. Supongamos que 622 Mb/s = 622 MHz Aplicamos la fórmula: Dispersión = Frecuencia * Distancia 500 (MHz*Km) = 622 (MHz) * X (Km) X = 500/622 = 0,8 Km = 800 m

43 Dispersión F. O. multimodoDiámetro (m) Fibra o estándar BW modal 1ª vent. (MHz*Km) BW modal 2ª vent. (MHz*Km) 62,5/125 EIA/TIA 568 160 500 ISO/IEC 11801 200 Alcatel GIGAlite BRUGG FG6F 300 1200 50/125 ISO/IEC propuesto ANSI Fibre Channel 700 BRUGG FG5F 600

44 Fibra vs cobre Se recomienda utilizar fibra cuando:Se conectan edificios diferentes (posible diferencia de potencial entre tierras) Se prevé utilizar velocidades altas o muy altas (valorar en ese caso el uso de fibras monomodo) Se quiere cubrir distancias de más de 100 m Se requiere máxima seguridad frente a intrusos (la fibra no puede ‘pincharse’) Se atraviesan atmósferas corrosivas Se corre el riesgo de tener fuerte interferencia electromagnética Si no se da ninguno de estos factores es preferible utilizar cobre, ya que los equipos de emisión recepción son más baratos

45 Los aspectos relevantes al crear una red son:fiabilidad (con posibilidad de detección y reparación de errores) conectividad de fácil uso, modificación e implementación (basada en estándares)

46 El diseño de redes tiene como objetivos:Funcionalidad: favorecer el nivel de aplicación entre usuarios y sus prestaciones (velocidad, seguridad, etc) Escalabilidad:permita el crecimiento sin grandes modificaciones Adaptabilidad:capaz de integrar nuevas tecnologías Manejabilidad:que permita una fácil monitorización Disponibilidad: respecto a la red, las prestaciones como tiempo de respuesta, productividad y acceso de los recursos

47 Componentes críticos en el diseño-emplazamiento de servidores (localización de los servidores, que se pueden clasificar en de enterprise (ej DNS, , etc) y de trabajo en grupo (ej, impresora, etc)) -detección de colisiones (segmentación)

48 Normativas (1/2) El cableado estructurado se describe en varias normativas como TIA/EIA 568-A (impedancias, colores, cableado horizontal) y TIA/EIA 569-A (distribución de cableado, backbones, armario de cableado, terminales, canalizaciones).

49 Normativas (2/2) La topología de la red es en estrella extendida tal como se recoge en TIA/EIA 568-A, de forma que el nodo central queda cerca del POP donde se encuentra la acometida de las operadores y podemos acceder a los enlaces WAN y la red de voz. A partir de dicho nodo central arranca tanto la red de datos como la red de voz, como parte del cableado estructurado.

50 Términos MDF (o MCC): main distribution facilities (servicio): Armario de distribución principal o punto de control central de la red. IDF ( o HCC / ICC ): intermediate distribution facilities MCC: main cross connect: Conecta cableado backbone de LAN con Internet. HCC: horizontal cross connect. Conecta cableado horizontal con patch panel. ICC: intermediate cross connect. POP: point of presence. Conecta a los servicios de telecomunicación. Cableado vertical Cableado horizontal

51 Especificaciones estándarCableado horizontal reconocido: UTP de 4 pares de 100 ohmios  Fibra óptica de 2 fibras (dúplex) 62,5/125 µm o multimodo (nota: se permitirá el uso de fibra 50/125 µm multimodo en ANSI/TIA/EIA-568-B) Nota: ISO/IEC recomienda UTP de 120 ohmios Ω y fibra óptica multimodo 50/125 µm. Cableado backbone (TIA/EIA -568-A) 100 Ω UTP (cuatro pares) 150 Ω STP-A (dos pares) Fibra óptica multimodo 62,5/125 µm fibra óptica monomodo

52 Esquema general de cableadoSegún la distancia, se pueden utilizar diferentes tecnologías LAN, p.ej para 2km 100BaseFX, para 500m 100BaseFX, 1000BaseSX,10Base5. Se recomienda al menos un IDF por edificio y nunca más de un IDF entre MCC y HCC. La ubicación de los servidores principales en el MDF, mientras que los servidores de grupo serían los IDF.

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54 Topología en estrella extendida /cableado vertical en un edificio de varios pisosLa TIA/ EIA-569 especifica que cada piso debe tener como mínimo un IDF/MDF y los adicionales debe estar situados cada 1000 m2 , cuando el área del piso que se sirve exceda dicha superficie, o cuando la distancia del cableado horizontal sobrepase los 90 metros. MDF centrado aunque el POP este en el primero o sótano.

55 Topología en estrella extendida /cableado vertical en un campus de varios edificios

56 Cableado backbone y horizontal

57 Topología Ethernet en estrella

58 Topología en estrella extendidaCon los repetidores se evita el problema de atenuación de la señal. Estos repetidores se sitúan en los IDF´s. Se conectan mediante cableado backbone al MDF ( hub central).

59 Estructura del sistema de cableado horizontal.El cableado horizontal se debe de configurar en una topología en estrella, cada toma de la estación de trabajo se conecta a un cable de conexión cruzada horizontal (HCC) en un centro de telecomunicaciones (TC).

60 Componentes del cableado horizontal 568A

61 Cableado backbone de tipo A con fibra óptica monomodo ( max 3000 mts)

62 Tipo B

63 Distancias recomendadas tendido backbone

64 Cableado horizontal / Área de Trabajo

65 Nombres de especificación de red10 Base T Velocidad ( 10 = 10 Mbps, 100 = 100 Mbps, 1000 = 1Gbps) Tecnología de transmisión ( Base = banda base la señal usa todo el ancho de banda , Ancho = Banda ancha capacidad del enlace se divide en varios canales) Medio Físico que se usa para trenzado ( T = par trenzado, F = Fibra ...)

66 Ejemplos de especificacionesEthernet 100BaseTx /Fast Ethernet (cat 5): 100 Mbps , 100 m Ethernet 100BaseFx /Fast Ethernet, Multimodo de dos hileras por enlace: 100 Mbps, 2000 m 1000BaseFx, Ethernet Gigabit sobre cableado de fibra óptica,Monomodo: 1Gb, 3000 m 10Broad36, Ethernet a 10 Mbps que usa cableado coaxial de banda ancha; límite 3,6 Kms.

67 Cableado 1000Base-Sx-Lx

68 Cableado UNAP Ethernet GigaBit Fibra Optica Cableado UTP