Cableado Estructurado Prof. Wílmer Pereira Universidad Católica Andrés Bello
Cableado estructurado Un sistema de cableado estructurado es el conjunto de cables, conectores y equipos de comunicación para ofrecer servicios de voz, datos y video dentro de una o varias edificaciones siguiendo estándares internacionales La aplicación de cableado estructurado constituye una metodología basada en las buenas prácticas, para tener buenas instalaciones de red. El sistema de cableado estructurado es independiente de las aplicaciones de voz, datos o video que por ella circulen Debe estar concienzudamentre documentada Generalmente se proyecta a largo plazo (> 10años)
Características del cableado estructurado Agregar nuevos puestos de trabajo no implica modificación o manipulación de los ya instalados Los cambios de tecnología en los equipos terminales en la mayoría de los casos son independientes del cableado Las buenas prácticas dan una mejor garantía de la certificación del cableado.
Tiempo de vida estimado de los sistemas
Tipo de par trenzado: Tipos de cables Originalmente se montaban las conexiones con coaxial pero actualmente se usa par trenzado de cobre y fibra óptica UTP: STP: FTP: SFTP: No blindado (Unshielded Twisted Pair) Blindado por pares (Shielded Twisted Pair) Blindaje global (Foiled Twisted Pair) Como el FTP pero más rígido Los cables van trenzados para evita la diafonía e interferencias externas UTP En muchas se usan sólo dos cables: uno para enviar y el otro para recibir. Aunque con las limitaciones de ancho de banda cada vez se usan más cables
Cables blindados Protegen a los datos de interferencias externas y entre los otros pares pero Produce mayores pérdidas por las capacitancias que se producen por el blindaje STP STP es más flexible que FTP FTP es más utilizado en Europa FTP mejor protección al ruido sin ser mucho más costos FTP FTP es más complejo para las conexiones a tierra
Aspectos que afectan al cable no blindado Atenuación: Pérdidas por efectos resistivos del cable que se acentúan a altas frecuencias. Se reduce con la calidad del cable y acortando su longitud. Diafonía: Señales que se producen por efecto de capacitancia e inductancia al tener cables paralelos (efecto antena) electromagnético) que se genera con cable en paralelo. Se evita trenzando el cable SRL: (Structural Return Lost) Pérdidas por reflexión estructural debido a cambios en la impedancia. Conectores mal afianzados tienen un fuerte efecto en este factor. Ruido: Factores físicos como humedad, polvo, malos contactos o inducción por señales externas
Categorías de cableado Cable Ancho de banda Velocidad Distancia máximo máxima máxima Costo 3 16 MHz 16 Mbps 90 m 4 20 MHz 16 Mbps 90 m 5 100 MHz 100 Mbps 100 m 1x 5e 160 MHz 1 Gbps 100 m 1x 6 250 MHz 1 Gbps 100 m 1.3x 6a 500 MHz 10 Gbps 100 m 2x 7 600 MHz 10 Gbps 100 m 2.5x 7a 1 Ghz 100 Gbps 100 m 3x Clasificación según la calidad del cable lo cual implica mayor ancho de banda. Las normas las fija EIA/TIA
Elementos pasivos de la red
Armario de comunicaciones (rack) Sirve de soporte a los paneles de conexión (patch panel) y los equipos de comunicación. Puede estar provisto de ventiladores, extractores de aire y conexiones de energía electrica. Hay modelos abiertos o cerrados con puertas panorámicas. Se acoplan con cables que vienen del cielo raso o el piso falso.
Armario de comunicaciones (rack)
Patch panel Arreglo de conectores hembra RJ45 Cables de conexión entre los puntos de pared y los equipos de comunicación
Patch cord Cable con dos conectores machos RJ45 para interconectar el patch panel con los equipos de comunicación También para unir el jack o hembra del punto de la pared con la tarjeta de red del equipo terminal o computador Sólo debe ser cruzado (crossover) cuando se conectan dos máquinas punto a punto
Punto de pared (face plate) Conectores hembras, jacks, RJ45 o RJ11 (telefónicos). Eventualmente pueden disponerse para conectarse con puertos de consola de routers. Pueden estar empotrados o sobre la pared en cajetines acoplados a canaletas.
Etiquetado de los puntos de red Se realiza tanto en el punto de pared como en el patch panel para facilitar el trabajo de administración y mantenimiento
Hembra RJ45: Jack Son los conectores de los puntos de pared, patch panel y equipos activos (computadores, switches, routers, ) Los ocho contactos llevan una fina capa de oro para dar menor pérdida por reflexión estructural al conectar el macho RJ45 o plug
Macho RJ45: Plug Generalmente está en los patch cord y al igual que el jack, los contactos están recubiertos de oro. Están en una capucha protectora para evitar rompimiento del cable ante la manipulación y una pestaña para hacer el ajuste al jack evitando movimientos
Herramientas de cableado crimping tool Herramienta para acoplar los cables al conector RJ45 macho. Una vez colocado es imposible recuperarlo También permite cortar los cables y pelarlos
Herramientas de cableado punching tool Herramienta para conectar los cables a los jacks en el patch panel o en los conectores del face plate.
Canaletas y ductos Permite proteger los cables que podrían ir por la pared o por el piso. Este último no se aconseja si existe la posibilidad de inundaciones. Es recomendable usar los codos para evitar giros no normados y también proteger los cables
Estandar EIA/TIA 568 Normas y buenas prácticas que describe las condiciones estructurales de todo el sistema de cableado Las partes son: Area de trabajo Cableado horizontal Cableado vertical Cajetín de telecomunicaciones Cuarto de equipos Entrada al edificio
Estandar EIA/TIA 568
Características de EIA/TIA 568 El cableado vertical puede ser entre pisos o entre edificios Debe haber al menos un cuarto de equipos por edificios Los cables para el cableado horizontal y vertical son más rígidos. De hecho los patch cords son multifilares por lo que son resistentes a manipulaciones frecuentes. El cableado vertical puede ser en par trenzado o fibra óptica La entrada a los edificios puede ser cableada o inalámbrica
Area de trabajo Lo ideal es una estación de trabajo cada 10 m 2. Debe seguirse una de las dos normas: 568A o 568B Los cables cruzados sirven para conectar computadores punto a punto. Los directos para computador contra dispositivos de comunicación
Cableado horizontal Va desde los puntos de pared hasta los cajetines de telecomunicaciones o hasta los cuartos de equipos El cableado desde el punto de pared hasta el patch panel no debe superar los 90 mts. Para los patch cords: Punto de pared área de trabajo, máximo 3 mts. Patch panel equipo de comunicación, máximo 7 mts. Normalmente se usa par trenzado rígido monofilar. Si la red es de alta velocidad (para clusters) puede ser fibra óptica
Cableado horizontal
Cableado vertical Interconexión entre cajetines de telecomunicaciones, cuartos de equipos o cableado entre edificios Si se usa par trenzado la distancia máxima es 90 mts para datos. Para voz la distancia puede ser mayor, hasta 700 mts. En el caso de fibra óptica monomodo puede llegar hasta 3 Km.
Cuarto de equipos Espacio para los racks y equipos de telecomunicaciones Es donde termina el cableado horizontal y comienza el cableado vertical (deben usarse conexiones cruzadas) El ambiente debe ser controlado en temperatura (18-24 grados) y humedad (30-55%) Debe haber UPS para controlar las caidas de tensión y una puesta a tierra externas para las descargas de subida repentinas de tensión
Entrada al edificio Conexión a la WAN o al troncal (backbone) de la LAN corporativa Puede ser cableada o inalámbrica Puede haber router o switch dependiendo del tamaño de la LAN
Verificación y certificación La verificación es el aseguramiento de la conectividad para que cada componente este efectivamente bien conectado La certificación evalúa los parámetros de operación del cableado para asegurarse que cumplen con los estándares de una conexión eficaz
Certificación
Desempeño de los cables 5, 5e y 6
Equipos de interconexión en redes Concentrador Los computadores están conectados en estrella y entre ellos forman un árbol (sin ciclos). Operan en capa física. La transmisión de los computadores puede tener colisiones que sólo son detectadas por las tarjetas de red de las máquinas (no controla el dominio de colisión) ineficiente Permite pasar las tramas de difusión (broadcast) por lo que no permite controlar explicitamente el dominio de difusión. El concentrador no asocia sus puertos a los computadores. Cada paquete lo difunde por todos los puertos conectados. Si tiene autosensing se adapta a la velocidad de la tarjeta de red Se conectan en cascada usando cable cruzado
Equipos de interconexión en redes Switch También están conectados en estrella formando un árbol que se construye dinámicamente. Operan en capa de enlace. La transmisión de los computadores puede tener colisiones pero a diferencia del concentrador, son detectadas por el switch (controla el dominio de colisión) más eficiente Permite controlar las tramas de difusión (broadcast) conduciendo explícitamente la difusión mediante VLAN s El switch asocia a cada computador un puerto usando la dirección física (Mac Address). Con esa tabla de dirección física y puerto tiene predefinido cada camino en el árbol de switches. Algunos switches tiene puerto de alta velocidad para interconectarse entre ellos y un puerto espejo o promiscuo para recibir todo el tráfico de la red
Equipos de interconexión en redes Router No se conectan directamente computadores y se organizan como un grafo, donde puede haber ciclos o caminos redundantes. Operan en capa de red. Sólo los router de borde tienen LAN s la mayoría conectan otros routers Permite pasar las paquetes de difusión (broadcast) de WAN más no lo broadcast de LAN. Cada router conoce, desde cada puerto, los computadores a los puede llegar por el número IP (tablas de enrrutamiento). Esas tablas se construyen estática o dinámicamente
Equipos de interconexión en redes Gateway Permite traducir información para poder interconectar dos tipos de redes. Es un traductor entre dos sistemas que no utilizan el mismo protocolo, formato de datos o direcciones, Comunmente es un software que corre en un router o un computador a dos tarjetas de red. Un ejemplo es la máquina que corre NAT. Bloquea los paquetes de difusión si no son pertinentes entre las distintas LAN s que conecta Generalmente corre en capa de red, transporte o aplicación.
Recomendaciones para el diseño del cableado Los dobleces de los cables deben ser menores a cuatro veces el diámetro del cable. El atado de cables no debe ser demasiado ajustado para evitar deformaciones Los cables deben estar alejados del tendido eléctrico, luces fluorescentes (balastros), calefacción, impresoras, aire acondicionado, ascensores, hornos de microondas, ascensores, etc. No colocar cableado UTP al exterior de los edificios ni engraparlo para su sostén. Lo ideal es usar canalizaciones y ganchos especialmente diseñados. La tensión no debe exceder las 25 libras.
Recomendaciones para el diseño del cableado Seleccionar cuidadosamente el tipo de cable para el tipo de tendido (cableado horizontal, vertical, última milla, ) Los cuartos de equipos o cableado deben estar en un lugar que permita respetar la longitud máxima de 100 mts por conexión. Si los cuartos de cableado están en PB, deben asegurarse que no sean vulnerables a inundaciones. Cuando se construyen tabiquería es preferible empotrar los cables. En caso de colocar canalizaciones o ductos nunca a nivel de piso para evitar el agua producto de la limpieza
Aspectos organizacionales al montar una red Levantamiento de información Planificación Negociación Instalación Verificación Certificación Documentación Permite la correcta instalación y administración de la red lo que facilita la gerencia comunmente llevada a cabo por el administrador de la red.
Levantamiento de información A partir del plano del edificio identificar: paredes con dry wall y macizas, cielo raso, piso falso, tendido eléctrico, grandes equipos eléctricos, mobiliario, etc para adecuarlo o evitarlos en las particularidades del cableado. Definir la utilización que se hará de cada espacio: cuarto de cableado, salas de máquinas, espacios de oficinas, etc. Además de las aplicaciones que se correrán Estimado de la carga de red para cumplir con las expectativas previstas en el futuro cercano (capacity planning). Realizar un informe con las expectativas del cableado, limitaciones físicas, estructurales, organizacionales, presupuestarias, etc.
Planificación El objetivo es generar un informe con: Cambios estructurales a realizar para la instalación del cableado y elementos de comunicación Costos Cronograma de instalación Algunos detalles del diseño propuesto en el informe: Plano de edificios: Puntos de red Canaletas Cuartos de equipos Costos de instalación Cables Nuevas paredes o modificaciones Equipos de comunicación Estimaciones de tiempo para la instalación
Negociación Negociar con los usuarios, gerentes, arquitectos y cualquier otro persona relacionada con el uso de los espacios físicos. Producto de las conversaciones, se verifica la factibilidad técnica, financiera y organizacional. Rehacer el informe con las nuevas modificaciones.
Instalación Instalar efectivamente todos los componentes: canaletas, cables, acondicionamiento de cuartos de equipos, cambios de la estructura,... Rehacer el informe con las modificaciones que surgen justo al momento del montaje de todos los componentes de red.
Verificación y certificación Mientras se instala, se verifica la operatividad de los diferentes componentes de la red. Probar el nivel de operación bajo diferentes condiciones, para segurarse que cumple con los estándares mínimos de calidad de la instalación. Se incluye al último informe, los resultados de la certificación.
Documentación de la red Informe final o libro de vida de la red que plasma el estado actual de la red y las condiciones de cada componente instalado. Probar el nivel de operación bajo diferentes condiciones, para segurarse que cumple con los estándares mínimos de calidad de la instalación.
Algunos estándares de cableado de red ANSI/TIA/EIA-568-B: Cableado de telecomunicaciones en edificios comerciales. ANSI/TIA/EIA-569-A: Normas de recorrido de cableado y espacios de equipos en edificios comerciales. ANSI/TIA/EIA-606-A: Normas de administración de infraestructura de telecomunicaciones en edificios comerciales. ANSI/TIA/EIA-607: Requerimientos para instalación de puesta a tierra de telecomunicaciones en edificios comerciales. TIA/EIA 568-B3: Cableado con fibra óptica.