Desmitificación de las Especificaciones de Cableado De Categoría 5e a 7A

Las normas de cableado estructurado especifican topologías genéricas de instalación y diseño que se caracterizan por una "categoría" o "clase" de desempeño de transmisión. Estas normas de cableado son tomadas posteriormente como referencia en estándares de aplicación, desarrollados por comités como IEEE y ATM, como el nivel mínimo de desempeño necesario para asegurar la operación de las aplicaciones. Al especificar un cableado estructurado conforme a las normas se obtienen muchas ventajas. Éstas incluyen la garantía de operación de las aplicaciones, la flexibilidad de las elecciones de cables y de conectividad que son interoperables y compatibles con categorías anteriores, y un diseño y topología de cableado estructurado reconocidos universalmente por los profesionales responsables del manejo de agregados, actualizaciones y cambios.

Los comités de la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones (TIA) y de la Organización Internacional para la Normalización (ISO) son los líderes en el desarrollo de normas de cableado estructurado. Los miembros de estos comités trabajan junto con los comités de desarrollo de aplicaciones para asegurar que los nuevos grados de cableado soporten las innovaciones más recientes en tecnología de transmisión de señales. Las especificaciones de las normas TIA son utilizadas a menudo por los usuarios finales de Norteamérica, mientras que las normas ISO son la referencia más común en el mercado internacional. Además de las normas TIA e ISO, hay grupos regionales de normas de cableado que desarrollan a menudo especificaciones locales, tales como la Asociación Japonesa de Normas (JSA/JSI), la Asociación Canadiense de Normas (CSA) y el Comité Europeo para la Normalización Electrotécnica (CENELEC). Estos grupos regionales de normas de cableado contribuyen activamente con los comités de asesoramiento técnico de ISO de sus países, y los contenidos de sus normas generalmente concuerdan con los requisitos de las normas TIA e ISO.

Si bien los requisitos técnicos de las normas TIA e ISO son muy similares para diversos grados de cableado, la terminología relacionada con el nivel de desempeño en las normas de cada comité puede causar confusión. En las normas TIA, los componentes de cableado (por ejemplo, cables, accesorios de conexión y cordones de parcheo) se caracterizan por una "categoría" de desempeño, y se los une para formar un enlace permanente o canal que se describe también por una "categoría" de desempeño. En las normas ISO, los componentes se caracterizan por una "categoría" de desempeño, y los enlaces permanentes y canales se describen por una "clase" de desempeño. Los grados de desempeño equivalentes de las normas TIA e ISO se caracterizan por su ancho de banda, como se indica en la tabla 1.

Cuando los expertos en cableado se enfrentan a la abrumadora tarea de actualizar una red existente o de diseñar una instalación nueva de un edificio, es recomendable que acudan a las normas para obtener orientación sobre consideraciones de desempeño y vida útil. Tanto TIA como ISO afirman que los sistemas de cableado especificados en sus normas están pensados para lograr una vida útil de más de 10 años. Dado que las aplicaciones, por ejemplo Ethernet, suelen tener una vida útil de 5 años, se recomienda especificar sistemas de cableado que soporten dos generaciones de aplicaciones de redes. Para la mayoría de los usuarios finales de edificios comerciales, esto significa especificar una planta de cableado que pueda soportar hoy 1000BASE-T (Ethernet Gigabit) y una actualización planeada a 10GBASE-T en 5 años.

Las categorías TIA y las clases ISO de cableado estructurado que están reconocidas para el soporte de aplicaciones de velocidad de datos, se especifican en las normas indicadas en la Tabla 2.

Tabla 2: Referencias de las normas TIA e ISO.

Si bien las normas de la Categoría 6A, Clase EA y Clase FA no están publicadas en la actualidad, los requisitos de sus borradores han perdurado sin cambios a través de varios ciclos de votación de la industria y son considerados firmes por los expertos en cableado. Estas normas, que se espera se aprueben para su publicación dentro de los próximos 6 meses, se especifican comúnmente en los nuevos diseños de cableado de edificios comerciales. Es importante recordar que las normas TIA e ISO están protegidas por derechos de autor y no están disponibles para el dominio público. Pueden adquirirse copias de estas normas en Internet a través de IHS Global Engineering Documents.

CATEGORÍA 5E/CLASE D

RJ-45 - requisitos de cableado de Categoría 5e/Clase D

Los requisitos de cableado de Categoría 5e/Clase D se publicaron por primera vez en 2000, y tenían por objeto encarar la caracterización adicional de desempeño de transmisión requerida para aplicaciones como 1000BASE-T, que utilizan esquemas de transmisión bidireccionales y enteramente de cuatro pares. La norma añadió margen de maniobra a los límites de desempeño de la Categoría 5 y caracterizó varios criterios nuevos de transmisión que se requerían para el soporte de Ethernet Gigabit en el caso más desfavorable de un canal de cuatro conectores (la aplicación 1000BASE-T fue originalmente destinada a operar con canales de Categoría 5, que sólo tienen dos conectores). Para asegurar el cumplimiento de los márgenes adicionales de desempeño, las especificaciones de la Categoría 5e/Clase D añadieron margen de maniobra a los parámetros de pérdida NEXT, pérdida ELFEXT y pérdida de retorno, y presentaron la caracterización de la diafonía utilizando suma de potencias, lo que aproxima la diafonía total presente cuando todos los pares están energizados, como en un esquema de transmisión de cuatro pares.

Si bien las normas ya no los reconocen para nuevas instalaciones, es probable que una cantidad considerable de los canales de Categoría 5 instalados soporten la aplicación 1000BASE-T. Puede encontrarse información sobre la calificación de instalaciones Categoría 5 para esta aplicación en el anexo M de ANSI/TIA-568-C.2

CATEGORÍA 6/CLASE E

En los últimos 5 años, la mayor parte del cableado estructurado especificado para nuevos edificios ha sido de Categoría 6/Clase E, ya que brindaba el máximo en cuanto a margen de desempeño y rentabilidad de la inversión. El cableado de Categoría 6/Clase E producía el doble de margen de relación señal-ruido (el margen de relación atenuación-diafonía es positivo hasta 200 MHz) que el cableado de Categoría 5e/Clase D, y proporcionaba el margen de desempeño deseado por los usuarios finales para asegurarse de que su planta de cableado pudiera soportar los rigores del entorno de cableado y que además soportara 1000BASE-T cuando fuera el momento para una actualización de la aplicación. El proceso de desarrollo de la especificación del cableado de Categoría 6/Clase E reveló también la necesidad de limitar la conversión de señales de modo diferencial a señales de modo común y viceversa a través de la caracterización de simetría de componentes, lo que dio como resultado sistemas de cableado con un desempeño mejorado en cuanto a compatibilidad electromagnética (EMC).

RJ-45 cableado de Categoría 6/Clase E producía

Por más que el cableado de Categoría 6/Clase E fuera destinado originalmente a soportar las aplicaciones 100BASE-T y 1000BASE-T, la buena noticia es que parte de la base instalada de cableado de Categoría 6/Clase E puede soportar la aplicación 10GBASE-T. Los boletines técnicos TIA TSB-155-A e ISO/IEC 24750 identifican el margen de desempeño adicional, así como los procedimientos y requisitos aplicables para el examen de calificación en campo, que la base instalada de cableado de Categoría 6/Clase E debe satisfacer para soportar la aplicación 10GBASE-T.

Ya que la capacidad de procesamiento de señales digitales (DSP) de la aplicación 10GBASE-T tiene como resultado una anulación total de la diafonía interna entre pares, esta aplicación es particularmente sensible a un acoplamiento de señales no deseadas entre el cableado y los componentes adyacentes. Este acoplamiento se denomina diafonía exógena (alien crosstalk), y la caracterización de la misma en la planta de cableado instalada de Categoría 6/Clase E es el aspecto central de los boletines técnicos TIA TSB-155-A e ISO/IEC 24750. Dado que la diafonía exógena en el cableado UTP de Categoría 6/Clase E es extremadamente dependiente de los procedimientos de instalación (por ejemplo, empaquetamiento de cables, uso de bandas de sujeción y llenado de canalización), los valores de desempeño se desarrollaron en base a un entorno "típico" de caso más desfavorable, lo que significa que la 10GBASE-T debería funcionar con longitudes de canal de cableado UTP de Categoría 6/Clase E de hasta 37 metros, y que podría funcionar con longitudes de canal de cableado UTP de Categoría 6/Clase E de 37 a 55 metros, dependiendo de los niveles reales de diafonía exógena presentes. Ya que la lámina metálica en los diseños de cableado F/UTP de Categoría 6/Clase E reduce significativamente la diafonía exógena, estas limitaciones de longitud no se aplican al cableado F/UTP.

Los boletines TIA TSB-155-A e ISO/IEC 24750 especifican también los procedimientos recomendados de atenuación en caso de que el canal de Categoría 6/Clase E instalado no satisfaga los niveles mínimos de diafonía exógena. Las técnicas de atenuación comprenden el uso de puertos de paneles de parcheo no adyacentes para soportar la aplicación 10GBASE-T, la separación o el uso de cordones de equipos mejorados, el uso de cordones de equipos F/UTP, el desempaquetamiento de cables, la reconfiguración de conexiones cruzadas como interconectadas, y el reemplazo de componentes de Categoría 6/Clase E por componentes de la Categoría 6A/Clase EA.

El cableado de Categoría 6/Clase E no está recomendado para nuevas instalaciones destinadas al soporte de la aplicación 10GBASE-T. La razón de esto es que, mientras los dispositivos de pruebas en campo para determinar el cumplimiento de los nuevos parámetros de pérdida PSANEXT y PSAACRF (previamente conocida como pérdida PSAELFEXT) recién ahora se están presentando en el mercado, la metodología de pruebas continúa demandando un tiempo enorme y siendo de implementación excesivamente onerosa, al tiempo que puede no ser enteramente concluyente. Además, la diafonía exógena deberá ser atenuada en la mayoría de las instalaciones. Ocurre con frecuencia que los métodos de atenuación reconocidos no pueden ser implementados fácilmente, debido a restricciones para el llenado de canalizaciones existentes y la necesidad potencial de reemplazo de componentes. Por añadidura, no hay una orientación respecto a procedimientos de calificación para grandes instalaciones o futuros trabajos de movimiento, adición y cambio (MAC).

Dado que la norma de la Categoría 6/Clase E fue publicada en 2002, se encuentra en la mitad del camino de su vida útil proyectada de 10 años. Los especificadores de cableado de hoy aspiran a niveles aún más altos de desempeño de cables, para asegurar el máximo en desempeño y rentabilidad de la inversión.

CATEGORÍA 6A/CLASE E_A

Cableado de Categoría 6A/Clase E_A

Los requisitos del cableado de Categoría 6A/Clase E_A están cercanos a su finalización. Se desarrollaron inicialmente para encarar el mayor margen de maniobra de ancho de banda y de diafonía exógena necesarios para el soporte de la aplicación 10GBASE-T con un cableado de 100 metros que contenga hasta cuatro conectores. El cableado de Categoría 6A/Clase E_A produce un margen positivo de relación señal-diafonía exógena de hasta 500 MHz, y se lo recomienda como el grado mínimo de cableado capaz de soportar los rigores del entorno de cableado y a la vez servir de soporte a la aplicación 10GBASE-T cuando se le deba actualizar. También se especifican por primera vez los requisitos de simetría para canales y enlaces permanentes, asegurando así un mejor desempeño de compatibilidad electromagnética (EMC) que cualquier generación previa de cableado.

El margen de desempeño se ha incorporado a todos los parámetros de transmisión, incluida la diafonía exógena de suma de potencias, y se especifican tanto los métodos de calificación de laboratorio como de pruebas en campo para el cableado de Categoría 6A/Clase E_A. El comité IEEE especifica el uso de la diafonía exógena de suma de potencias promedio a través de los cuatro pares en el modelado de capacidad de canales. Es importante remarcar que el término "pérdida de telediafonía de igual nivel" (o pérdida ELFEXT), usado previamente en las especificaciones de TIA, ha sido reemplazado por "relación atenuación-telediafonía" (o ACRF). El propósito de este cambio es que las normas TIA concuerden con la terminología de las normas ISO, y que describan de manera más precisa la configuración real de las mediciones de prueba.

El cableado de Categoría 6A/Clase EA proporciona una rentabilidad de la inversión máxima si se calcula una vida útil de 10 años.

CLASE F

Los requisitos de la Clase F se publicaron en 2002 y describen criterios de desempeño para medios del tipo completamente blindado (por ejemplo, cableado con blindaje total y pares blindados en forma individual). El cableado de Categoría F produce un margen positivo de relación atenuación-diafonía hasta 600 MHz, y su desempeño en cuanto a compatibilidad electromagnética (EMC) no ha sido superado gracias a su construcción blindada.

El conector de Categoría 7

Debido a su facilidad de uso, margen de desempeño, capacidad de soporte de múltiples aplicaciones bajo una envoltura y su especificación como interfaz de Categoría 7 recomendada en la norma ISO 15018, la interfaz macho-hembra de tipo no RJ especificada en IEC 61076-3-104:2002 es el conector de Categoría 7 más comúnmente especificado. Distintos fabricantes, cuyos productos son interoperables, comercializan esta interfaz. Existe evidencia suficiente que indica que la industria del cableado y los desarrolladores de aplicaciones están listos para adoptar un tipo de cableado completamente blindado. Por ejemplo, el cableado de Clase F fue identificado como el medio de cobre elegido en un llamado a interesados de IEEE sobre nuevas aplicaciones, y la norma de aplicación publicada ISO/IEC 14165-114, titulada "Especificación de capa física Ethernet dúplex total (full duplex) para operación a 1000 Mbit/s en canales simétricos Clase F (cableado de par trenzado de Categoría 7)", especifica la operación con un canal Clase F de clasificación mínima. Es interesante remarcar que, aunque TIA no está actualmente desarrollando de forma activa una norma para la Categoría 7, es aceptable especificar un cableado de Clase F en los mercados norteamericanos. El motivo para esto es que, además de estar reconocida por BICSI, NEMA, IEEE y otras organizaciones de normas, la Clase F incluye y excede los requisitos de TIA para la Categoría 6A. Los adaptadores y requisitos de pruebas en campo para la calificación del cableado de Clase F están disponibles comercialmente desde 2002.

La ventaja que la Clase F posee respecto a otros grados de cableado es que está destinada al soporte de aplicaciones de próxima generación, más allá de la 10GBASE-T. El cableado de Clase F es el único medio que posee una vida útil de 15 años y proporciona una rentabilidad de la inversión que es máxima si se calcula una vida útil de 15 años.

CLASE F_A

Los requisitos de la Clase F_A se basan en los requisitos existentes para el cableado de Clase F y en la interfaz macho-hembra no RJ de la Categoría 7. La mejora más importante en las especificaciones de la Clase F_A es la extensión del ancho de banda de la caracterización, de 600 MHz a 1000 MHz. Esta mejora hace que el cableado de Clase F_A tenga una capacidad exclusiva para el soporte de todos los canales de video por banda ancha (por ejemplo, CATV) que funcionan hasta 862 MHz. Es probable que todas las soluciones de cableado completamente blindado que se especifiquen en el futuro cercano sean de Clase FA.

SOPORTE PARA APLICACIONES

La Tabla 3 resume los tipos de cableado capaces de soportar aplicaciones comúnmente especificadas con topologías de 100 metros de cuatro conectores.

CUADRO COMPARATIVO DE DESEMPEÑO:

La Tabla 4 compara el desempeño de canales a 100 MHz para los canales de Categoría 5e/Clase D, Categoría 6/Clase E, Categoría 6A/Clase EA, Clase F y Clase FA. En los lugares en que hay una leve diferencia entre los límites de desempeño de TIA e ISO, los límites de desempeño de ISO se indican entre paréntesis.

1. Especificado como pérdida ELFEXT para Categoría 5e/Clase D y Categoría 6/Clase E.
2. Especificado como pérdida PSELFEXT para Categoría 5e/Clase D y Categoría 6/Clase E.
3. ELTCTL está especificado a 30 MHz.

Nota: Las especificaciones de la industria para los cableados de Categoría 6A/Clase EA y Clase FA no han sido publicados todavía.

CONCLUSIÓN:

Al diseñar e instalar sistemas de cableado estructurado, elija la base más firme para el soporte de sus necesidades presentes y futuras de aplicaciones de redes. Para asegurarse el soporte de tecnologías emergentes que utilicen los avances más recientes en esquemas de señalización, es fundamental estar lo más informado posible. Confíe en los grupos de desarrollo de las normas TIA e ISO para la especificación de criterios completos de cableado, capaces de proporcionar hoy una garantía de funcionamiento de las aplicaciones para las tecnologías del mañana.

DEFINICIONES IMPORTANTES

Diafonía exógena

La diafonía exógena (alien crosstalk) se define como el acoplamiento de una señal no deseada de un componente, canal o enlace permanente a otro. Ya que la diafonía exógena es un indicador de acoplamiento de señal diferencial (o simétrico), no puede sufrir un impacto desfavorable por el ruido de modo común (por ejemplo, ruido de motores o luces fluorescentes) que esté presente en el ambiente. La diafonía exógena sólo se especifica en las normas como un parámetro de suma de potencias para componentes y cableado, para aproximar la energía presente cuando todos los pares están energizados. La diafonía exógena de suma de potencias medida en el extremo cercano se llama pérdida de paradiafonía de suma de potencias (pérdida PSANEXT), y la diafonía exógena de suma de potencias medida en el extremo lejano se llama relación atenuación-telediafonía de suma de potencias (PSAACRF). Los niveles altos de diafonía exógena de suma de potencias pueden comprometer el funcionamiento de la aplicación 10GBASE-T.

Relación atenuación-telediafonía (ACRF) (previamente conocida como pérdida ELEFXT)

La pérdida de telediafonía de par a par (FEXT) cuantifica la cantidad de acoplamiento de señal no deseada entre pares adyacentes en el extremo lejano (el extremo opuesto al extremo de transmisión) de un cableado o componente. ACRF se calcula restando la pérdida de inserción medida de la pérdida de telediafonía medida y arroja un valor normalizado que puede utilizarse para comparar desempeños de cableados y cables independientemente de su longitud. Los niveles bajos de ACRF pueden llevar al aumento de las tasas de errores de bits y/o paquetes de señal que no se pueden enviar. Tenga en cuenta que el margen de pérdida NEXT por sí solo no es suficiente para asegurar un desempeño correcto de ACRF.

Relación atenuación–diafonía (ACR)

Una consideración fundamental al determinar la capacidad de un sistema de cableado es la diferencia entre la pérdida de inserción y la pérdida de paradiafonía (NEXT). A esta diferencia se la conoce como relación atenuación-diafonía (ACR). Los valores positivos de ACR significan que la fuerza de la señal transmitida es mayor que la de la paradiafonía. ACR puede utilizarse para definir un ancho de banda de señal (por ejemplo, 200 MHz para la Categoría 6) en el que las relaciones señal-ruido sean suficientes para soportar determinadas aplicaciones. Es interesante tener en cuenta que la tecnología de procesamiento de señales digitales (DSP) puede lograr una anulación de la diafonía, lo que permite que algunas aplicaciones amplíen el ancho de banda utilizable hasta el punto en el que la ACR calculada es igual a cero. Aún así, la máxima frecuencia para la que se asegura una ACR positiva proporciona un parámetro para estimar el ancho de banda utilizable de los sistemas de cableado de par trenzado.

Simetría

La transmisión de par trenzado depende de la simetría o "equilibrio" de señales entre los dos conductores de un par. Mantener una simetría correcta asegura que los componentes y sistemas de cableado no emitan radiación electromagnética indeseada, y que no sean susceptibles al ruido eléctrico. Los requisitos para la simetría de componentes están especificados para el cableado de Categoría 6/Clase E. Los requisitos para la simetría de componentes y de cableado están especificados para el cableado de Categoría 6A/Clase EA y grados más altos. La simetría puede caracterizarse como pérdida de conversión longitudinal (LCL), pérdida de transferencia de conversión longitudinal (LCTL), pérdida de conversión transversal (TCL) o pérdida de transferencia de conversión transversal de igual nivel (ELTCTL).

Pérdida de telediafonía de nivel ecualizado (ELFEXT)

Véase la definición de Relación atenuación-telediafonía.

Pérdida de inserción (atenuación)

La pérdida de inserción es una medida de la reducción en la fuerza de la señal a lo largo de una línea de transmisión. Es fundamental asegurarse una atenuación mínima de la señal, ya que la tecnología de procesamiento de señales digitales (DSP) no puede compensar una pérdida excesiva de señal.

Pérdida de paradiafonía (NEXT)

La pérdida de paradiafonía de par a par (NEXT) cuantifica la cantidad de acoplamiento de señal indeseada entre pares adyacentes en el extremo cercano (el extremo de transmisión) de un cableado o componente. Una pérdida NEXT excesiva puede ser perjudicial para aplicaciones que no emplean la tecnología de procesamiento de señales digitales (DSP) para anulación de la diafonía.

Suma de potencias

Todos los parámetros de diafonía de par a par pueden expresarse como una suma de potencias, lo que aproxima el nivel de acoplamiento interno de señales indeseadas que está presente cuando todos los pares están energizados. La caracterización de suma de potencias de pérdida NEXT, ACRF, pérdida ANEXT y AACRF confirma que el cableado es suficientemente resistente como para minimizar la diafonía producida por fuentes de perturbación múltiples. Este tipo de caracterización es necesario para asegurar la compatibilidad del cableado con aplicaciones que utilizan los cuatro pares para transmitir y recibir señales simultáneamente, como la 1000BASE-T, y con aplicaciones que son sensibles a la diafonía exógena, como la 10GBASE-T.

Retardo de propagación y diferencia de retardos

El retardo de propagación es la cantidad de tiempo que transcurre entre la transmisión de una señal y su recepción en el extremo opuesto de un canal de cableado. El efecto es semejante al retardo de tiempo entre el momento en que cae un rayo y el momento en que se oye el trueno, excepto que las señales eléctricas viajan mucho más rápido que el sonido. La diferencia de retardos es la diferencia entre los tiempos de llegada del par con menor retardo y el par con mayor retardo. Los errores de transmisión que están asociados con un retardo excesivo y con la diferencia de retardos incluyen el aumento de la fluctuación (jitter) y de la tasa de errores de bits.

Pérdida de retorno

La pérdida de retorno es una medida de las reflexiones de señal que ocurren a lo largo de una línea de transmisión, y se relaciona con desadaptaciones de impedancia que se hacen presentes a través del canal de cableado. Debido a que las aplicaciones emergentes como 1000BASE-T y 10GBASE-T se basan en esquemas de codificación de transmisión dúplex total (las señales de transmisión y recepción están superpuestas sobre el mismo par conductor), son sensibles a los errores que puedan producirse por un desempeño con pérdida de retorno marginal.

Impedancia de transferencia

La efectividad del blindaje caracteriza la capacidad de los cables y accesorios de conexión apantallados (F/UTP) y completamente blindados (S/FTP) de maximizar la inmunidad contra fuentes externas de ruido y de minimizar las emisiones irradiadas. La impedancia de transferencia es una medida de la efectividad del blindaje; los valores más bajos de impedancia de transferencia se relacionan con una mejor efectividad del blindaje.