INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD ADOLFO LÓPEZ MATEOS - ZACATENCO

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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD ADOLFO LÓPEZ MATEOS - ZACATENCO ACADEMIA DE COMPUTACIÓN LABORATORIO DE DESARROLLO DE REDES PRACTICA No.1 México D.F. Febrero de 2004

2 PRÁCTICA Objetivos Al término de esta práctica el alumno será capaz: Comprender la funcionalidad del cableado estructurado Construir diferentes tipos de cables. 2. Introducción El propósito de este documento es proveer de una guía para el diseño de sistemas de Cableado Estructurado para soportar redes de voz y/o datos. La implementación de un sistema de Cableado Estructurado para telecomunicaciones depende de los servicios que se van a proveer, la arquitectura de los edificios y sus dimensiones. Esta práctica provee información para planear y diseñar un sistema de cableado Estructurado de extremo a extremo, con sistema de cables de cobre o como sistema híbrido usando cobre y fibra óptica. En un sistema a base de cables de cobre, estos pueden ser usados para elaborar tanto el Backbone como el cableado horizontal. En un sistema híbrido cobre/fibra óptica, el cobre es utilizado para el cableado horizontal y la fibra óptica para el cableado de Backbone. El sistema de Cableado Estructurado es un sistema modular basado en subsistemas independientes y complementarios. Esto aprovecha las facilidades de crecimiento y cambios de cada uno de los subsistemas sin afectar a otro. El sistema tiene una estructura jerárquica de nodos y enlaces y una topología física de estrella. La facultad de cambios, adiciones y movimientos en el sistema no afectan de manera significativa el trabajo de la red lográndose una administración y soporte adecuados. El sistema de Cableado Estructurado se integra por los siguientes subsistemas. Subsistema de área de trabajo Subsistema horizontal Subsistema de cableado de equipo Subsistema de Backbone Subsistema de administración (cross connect/interconect) Subsistema de campus 2.1 Estándar EIA/TIA-568 El estándar de cableado de telecomunicaciones de edificios comerciales EIA/TIA-568 define un sistema de cableado que soporta un ambiente multivendedor. El propósito del estándar es permitir la planeación e 2

3 instalación del cableado en edificios sin el conocimiento de los dispositivos de telecomunicaciones que serán instalados posteriormente dentro del edificio. El simple hecho es que los mayores vendedores de sistemas de voz, datos y computadoras reconocen los beneficios económicos, en términos de costo inicial, mantenimiento y costos de administración, de colocar un sistema de cableado universal y edificios comerciales al inicio de la construcción o renovación mayor. El estándar EIA/TIA-568 utiliza una topología física en estrella. El ejemplo mostrado aquí ilustra la terminología usada en el estándar y muestra un marco físico típico. Los elementos del sistema de cableado incluyen: Cableado horizontal Cableado de Backbone Área de trabajo Closet de telecomunicaciones Cuartos de equipo Puntos de administración Facilidades de acceso Las distancias máximas de cable especificadas para el UTP por el estándar EIA/TIA-568 son las siguientes: 1. Cableado horizontal 300 ft. (90 m) 2. Cableado de Backbone 2625 ft (800 m) 3. Área de trabajo 10 ft (3m) 4. Closet de telecomunicaciones Terminación de la horizontal 23 ft (7 m) De la horizontal al Backbone 20 ft (6 m) 5. Cuartos de equipo 60 ft (20 m) 6. Puntos de administración Cross-connect principal (mc) 66 ft (20 m) Cross-connect intermedio (ic) 66 ft (20 m) 2.2 Otros estandares EIA/TIA EIA/TIA-569 estándar de edificios comerciales para trayectorias y espacios de telecomunicaciones provee las líneas guía para el diseño de las trayectorias de la horizontal y áreas de trabajo, edificios y facilidades de acceso, closet de telecomunicaciones y cuartos de equipo. 3

4 EIA/TIA-570 Cableado de Telecomunicaciones para residencias y light commercial reemplaza el EIA/TIA-568 como estándar primario para esos ambientes. EIA/TIA-606 estándares de Administración para la infraestructura de telecomunicaciones en edificios comerciales provee las directrices para la etiquetación y administración de los componentes que comprenden un SCS. EIA/TIA-607 requerimientos de Telecomunicaciones, puesta a tierra de edificios comerciales describen un método para la distribución de la señal de tierra a través de un edificio. TSB 67 Especificaciones de Desempeño en Transmisión para pruebas en capo de sistemas de Cableado Estructurado. TSB 72 Especifica directrices de implementación y requisitos de hardware de conexión para sistemas de cableado de fibra óptica centralizados. TSB 75 Especifica Prácticas opcionales para entornos abiertos. Addendum 5 (aprobado) Especificaciones para categoría 5 mejorada (PowerSum NEXT, FEXT) perdidas por entorno. ANSI Fiber Distributed Data Interface (FDDI) describe un grupo de reglas para la implementación de redes de token ring de 100 Mbps sobre sistemas de cableado de fibra óptica, STP y UTP. El método de acceso IEEE CSMA/C describe varias implementaciones de la red Ethernet de 10 Mbps, incluyendo 10Base-T (UTP) y 10Base.FL (fibra) como opciones dependientes del medio físico. El método de acceso IEEE 802,5 Token ring describe la implementación de redes token ring. NFPA 70 National Electric Code describe prácticas necesarias para salvaguardar gente y propiedad de riesgos, tal como choque eléctrico y fuego, derivadas del uso de la electricidad. 4

5 3. Iniciando proceso de Diseño. HC Área de trabajo Backone HC Cable horizontal Closet de telecomunicaciones HC MC Cuarto de equipo Acceso Figura 1. Ejemplo de Cableado Estructurado 3.1 Planeación del área de trabajo El área de trabajo se define como el espacio en el edificio donde los ocupantes interactúan con equipo terminal, a fin de desarrollar actividades productivas ver Figura Requerimientos del área de trabajo Determinar el número de áreas de trabajo por espacio utilizable. Los estándares estiman 1 metros cuadrados por área de trabajo y aproximadamente 100 áreas de trabajo servidas por un TC. Determinar el número de servicios de voz y datos requerido por área de trabajo. Considere como mínimo dos servicios por área de trabajo (1 voz, 1 datos). Para lograr mayor flexibilidad se recomienda cuatro servicios por área de trabajo. 5

6 Cuando el sistema a instalar esta basado en cobre (UTP), se debe considerar para el área de trabajo: Nivel de desempeño requerido (Ps5 o Ps6). Tipo de salidas de Telecomunicaciones (DVO ó MDVO Flex). Número de salidas de telecomunicaciones. Arreglo del montaje en salida. Configuración pin/par (T568A ó T568 B). Longitud del cordón de línea. Construcción del cordón de línea (sólido o multifilar). Tipo de Balum (si es necesario). Cuando el sistema a instalar esta basado en Fibra óptica, se debe considerar para el área de trabajo: Tipo de salida. Tipo de conectorización (conector MTP preterminado, conector optimax). Longitud de cordón de línea. Conectorización del cordón de línea (ST-ST, SC-SC, ST-SC). 4. Planeación de la Distribución horizontal La distribución horizontal consiste de la infraestructura y el medio que enlaza al área de trabajo con el closet de Telecomunicaciones. 4.1 Distribución horizontal (cables horizontales) El sistema de distribución horizontal debe satisfacer requerimientos actuales y debe facilitar el sucesivo mantenimiento y reubicaciones. Considere también cambios futuros de equipos y servicios. Después de la instalación el cableado es menos accesible que otros cableados El cableado horizontal contiene la mayor cantidad de cable en el edificio. Considere la diversidad de posibles servicios/aplicaciones que se usarán. Considere la proximidad de los cables metálicos a posibles fuentes de interferencia electromagnética. 4.2 Topología El sistema de distribución horizontal tiene una topología de estrella La salida / conector de Telecomunicaciones en el área de trabajo se debe conectar directamente a un cruce de conexiones horizontal en el closet de telecomunicaciones. 6

7 Cualquier componente eléctrico para aplicación específica como los dispositivos igualadores de impedancia se deben instalar externamente al sistema de distribución horizontal. No puede haber más de un punto de consolidación. No se permiten derivaciones ni empalmes. 4.3 Distancias Para las distribuciones horizontales efectuadas en cobre, la distancia máxima que se considera es de 90 m (295 ft). Esta distancia máxima es para la cantidad de cable requerida desde el área de trabajo hasta el cruce de conexiones horizontal en el TC. Para cada canal horizontal se permite un máximo de 10 m (33 ft) para cordones de área de trabajo, cordones de parcheo o alambres puente y cordones de equipo en el TC. Se recomienda en el cruce de conexiones que la máxima longitud de cordones de parche/alambres puente usados para conectar cable horizontal a equipo o Backbone no exceda de 6m (20 ft). Se recomienda que la longitud máxima de cordón usado en el área de trabajo no exceda de 3m (9.8 ft). Se recomienda para la distribución horizontal: Cable de 4 pares UTP (Unshielded Twuisted Pair), de 100 ohms Cable de 2 fibras, fibra óptica de 62.5/125 um multimodo. Criterio de selección para el medio Cada área de trabajo debe estar equipada con al menos dos salidas/conectores de Telecomunicaciones. Una salida puede estar asociada con voz y la otra con datos. La primera salida debe estar soportada por un cable UTP de 4 pares, categoría 3 o más alta de 100 ohms. La segunda salida puede estar soportada por uno de los siguientes medios: Cable UTP de 4 pares, 100 ohms. Se recomienda categoría 5 o superior. Cale con 2 fibras ópticas multimodo de 62.5/125 um. 7

8 5. Planeación del closet de Telecomunicaciones. El TC es un espacio que actúa como el punto de transición entre trayectorias de Backbone y distribución horizontal. Contiene equipos de telecomunicaciones, terminaciones de cables y alambrado de conexiones cruzadas. 5.1 Consideraciones generales de diseño La ubicación del closet de Telecomunicaciones debe hacerse tan cerca como sea práctico del centro del área del piso a ser servido. El espacio del closet no se debe compartir con instalaciones eléctricas. 5.2 Tamaño y consideraciones de espacio Se recomienda tener un TC por piso, se recomienda TC s adicionales cuando: El área utilizable a ser servida es mayor que 1000 m 2. Una regla práctica estima al espacio de piso utilizable al 75% del espacio total del piso. La longitud del cable de distribución horizontal requerido para llegar al área de trabajo es mayor a 90 m (295 ft). Cuando se tienen múltiples TC s en un único piso, se recomienda interconectar esos múltiples closets con al menos un tubo (de tamaño comercial) o su equivalente. Asumiendo un área de trabajo de 10 m 2 se debe dimensionar de acuerdo a la tabla siguiente:: Estaciones Dimensión de cuarto en mts 2 Hasta a a a Planeación del Backbone El cable de Backbone provee la comunicación entre TC s. El Backbone incluye: Cables de Backbone (cobre ó fibra óptica) Cruce de conexiones intermedias y principal Terminaciones Cordones de parcheo o puentes para conexiones Backbone a Backbone El Backbone incluye también los cables para la conexión entre edificios. 8

9 En la distribución primaria de la red de comunicaciones de los edificios comerciales. El sistema riser backbone provee la facilidad de traer cables del cuarto de equipo principal a varios pisos del edificio. El sistema riser backbone puede consistir en: Conduit Ranuras (sleeves) Ejes Registros (slots) Los risers son usados en grandes edificios y consisten en una serie de closet alineados verticalmente con aberturas a través del piso. En edificios donde cada piso esta hecho de distintas divisiones o tienen pisos con áreas de distribución muy grandes, considere dos o más risers para establecer una cobertura adecuada y proveer el servicio demandado por los propietarios del edificio. La determinación del número de riser ejes y closet es determinada por el espacio de piso a ser servido. Si todas las IOs a ser alimentadas en un piso dado dentro de 300 ft (90 m), el closet de riser propuesto, un simple sistema de riser eje es adecuado. Donde no puede cumplirse este requisito, las alternativas son dos riser ejes o closet de telecomunicaciones satélites enlazados al closet de riser vía corridas laterales de cable. En riser de closet de Telecomunicaciones, localice las ranuras o registros adyacentes a una pared en la cual los cables puedan ser soportados. Las ranuras o registros no deben obstruir el espacio de terminado. 6.1 Topología El sistema Backbone de distribución debe seguir una topología de estrella jerárquica. Cada cruce-de-conexiones horizontal de un TC, se cablea hacia un crucede-conexiones principal, o hacia un cruce-de-conexiones intermedio y después hacia un cruce-de-conexiones principal. No puede haber más de dos niveles jerárquicos de cruce-de-conexiones. En una mayoría de las veces, se puede pasar a través de un cruce-deconexiones para ir de un cruce-de-conexiones horizontal hacia el cruce-deconexiones principal. Se puede pasar a través de tres o menos cruces de conexiones para ir de un cruce-de-conexiones horizontal hacia un segundo cruce-de-conexiones horizontal. 9

10 Figura 2. Topología de Backbone. Los sistemas diseñados para configuraciones que no sean de estrella tales como anillo, bus ó árbol, usualmente se pueden acomodar en la topología de estrella jerárquica. Si se espera tener requerimientos especiales para configuraciones de bus o anillo, es permitido cablear directamente entre closet de telecomunicaciones. Ese cableado es en adición a la topología básica de estrella. 6.2 Medios reconocidos para el Backbone. Los medios reconocidos se pueden usar individualmente o en combinación. Esos medios son: Cables UTP, 100 ohms Cable STP-A, 150 ohms Cable fibra óptica uni-modo Cable coaxial 50 ohms todavía es un medio reconocido pero no se recomienda para nuevas instalaciones. 10

11 6.3 Criterio para la selección de medios La elección el medio para Backbone de distribución dependerá de las características de aplicaciones especificas. Los factores a considerar al hacer la selección incluyen: Flexibilidad con respecto a los servicios soportados. Vida útil requerida del Backbone Tamaño del sitio y población de usuarios Distancias de cableado Backbone dentro o entre edificios Las distancias máximas recomendadas son dependientes de la aplicación. No se asegura que todas las aplicaciones funcionen correctamente sobre las distancias especificadas. Tipo Medio HC a MC HC a IC MC a IC Fibra óptica 800 m (2624 ft) 500 m (1640 ft) 300 m (984 ft) 62.5/125 um Fibra óptica unimodo 2000 m (6560 ft) 500 m (1640 ft) 1500 m (4920 ft) 3000 m (9840 ft) 500 m (1640 ft) 2500 m (8200 ft) El uso de cable Backbone categoría 3,4 ó UTP ó STP-A 150 ohms se debe limitar a una distancia total de 90 m (295 ft); esto asegura 5 m (16 ft) en cada extremo para conexión a equipo La capacidad de fibra óptica uni-modo puede alcanzar distancias de hasta 60 km (37 millas); Sin embargo, eso está fuera del alcance del estándar. 6.4 Trayectorias de Backbone dentro de edificios Se usan las trayectorias de Backbone dentro del edificio para colocar cable de: El cuarto de equipo a la acometida La acometida a los closet de telecomunicaciones El cuarto de equipo a los closet de telecomunicaciones 6.5 Trayectorias vertical de Backbone Hecha a base de closet de telecomunicaciones verticalmente alineados. Los closet ubicados en pisos separados se conectan con mangas o ranuras, no se debe utilizar a los tiros de elevadores para ubicar trayectorias de Backbone. 11

12 6.6 Trayectoria horizontal de Backbone Si un closet de telecomunicaciones no está verticalmente alineado con el que está arriba o abajo o si un closet no puede alinearse verticalmente con la facilidad de entrada (acometida) entonces se debe usar una trayectoria horizontal de Backbone para conectarlos. 6.7 Trayectorias Backbone entre edificios Se usan las trayectorias de Backbone entre edificios, para conectar edificios separados. Tales trayectorias se encuentran con frecuencia en ambientes tipo campus. Los tipos de trayectorias incluyen Subterráneo Enterrado Aéreo Túnel 7. Desarrollo práctico. El objetivo principal de esta práctica es conocer los diferentes tipos de cable y conectores, y aprender a construir cada uno de estos. Nos enfocaremos a construir solamente los de par trenzado, ya que es el más común. Material y herramienta empleados: Material por alumno: 4 mts. de cable UTP categoría 5 4 conectores plug RJ-45. Material proporcionada por el laboratorio: Pinzas para ponchar patch coros Pinzas de punción 110 (para el patch panel) Navaja peladora de cable UTP Pinzas de corte Equipo utilizado (proporcionado por el laboratorio de redes) Medidor de cable de categoría 5 Fluke 620 (o equivalente) 12

13 7.1 Identificación de cables y conectores Esta parte de la práctica es demostrativa y tiene por objeto que el alumno conozca cada uno de los tipos de cable y sus respectivos conectores a) Par trenzado Cable UTP Cable FTP Cable STP Conectores de RJ-45 (jacks y plugs) Paneles de parcheo (patch panel) Patch cords (Rectos y cruzados) 7.2 Construcción y conectorización de cables a) Par trenzado a.1. el propósito es construir dos patch coros: uno de ellos tendrá una configuración de cable recto (straight through) y el otro será un cable cruzado (cross-over). Para esto, siga las instrucciones de las figuras 1.8 (a y b) 13

14 a.2 Conectorizar un cable UTP en un jack de nivel 5 (roseta). Esto es muy fácil, ya que las rosetas tienen el código de color impreso a.3 Conectorizar un cable UTP en un patch panel a.4 Probar la calidad del cable, tanto de los patch cords armados como del cableado horizontal rematado en el patch panel y en la roseta. Para esto nos auxiliamos de un scanner o medidor de cables de categoría 5. Anexo de imágenes del Closet de Telecomunicaciones. Figura 3. Patch Panel con barra de soporte unversal 14

15 Figura 4. Patch Panel de estilo categoría 5. 15

16 Figura 5. Sistema de administración de cableado horizontal Figura 6. Ejemplo de Rack de 19 16

17 Figura 7. Panel para administración de cableado Bibliografía: Manual de Cableado Estructurado ANSI EIA/TIA 568 ANSI EIA/TIA 569 ANSI EIA/TIA 606 ANSI EIA/TIA 607 Referencias en Internet: