Specifiche cat.7

Gli standard di cablaggio strutturato specificano configurazioni generiche di installazione e di progettazione che sono caratterizzate da una “categoria” o “classe” di prestazioni trasmissive. Gli standard applicativi, sviluppati da enti quali IEEE e ATM, si riferiscono di conseguenza a tali standard di cablaggio, identificando le prestazioni minime necessarie a garantire il funzionamento delle applicazioni. Da un cablaggio strutturato conforme agli standard derivano molti vantaggi, tra cui la garanzia di funzionamento delle applicazioni, la flessibilità nella scelta di componenti retrocompatibili e interoperabili, un metodo di progettazione ed un’architettura di cablaggio universalmente riconosciuti dai responsabili di rete

TIA ( Telecommunications Industry Association ) e ISO ( International Standard for Organization) sono enti leader nello sviluppo di standard di cablaggio strutturato. I membri di questi comitati lavorano in collaborazione con gli enti di sviluppo delle applicazioni per garantire che le nuove categorie di cablaggio siano in grado di supportare le più recenti innovazioni della tecnologia di trasmissione del segnale. Gli standard TIA sono specificati per il mercato nordamericano, mentre gli standard ISO si riferiscono più comunemente al mercato globale. Oltre a TIA e ISO, esistono enti normativi per il cablaggio quali JSA/JSI (Japanese Standards Association), CSA (Canadian Standards Association) e CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization) che sviluppano specifiche locali. Questi enti locali di standardizzazione contribuiscono attivamente ai comitati tecnici ISO a livello nazionale e il contenuto di questi standard viene solitamente armonizzato con le specifiche TIA e ISO.

Quando si trovano ad affrontare l’ingrato compito di eseguire l’aggiornamento di una rete esistente o di progettare una struttura per un nuovo edificio, gli esperti di cablaggio sono incoraggiati a farsi guidare dagli Standard nelle considerazioni relative alle prestazioni e alla durata. Sia TIA che ISO affermano che i sistemi di cablaggio specificati negli Standard sono destinati ad avere un ciclo di vita superiore a 10 anni. Dal momento che applicazioni Ethernet hanno solitamente una durata utile di 5 anni, è pratica comune specificare sistemi di cablaggio che supportino due generazioni di applicazioni di rete. Per la maggior parte degli utenti finali, ciò significa specificare un impianto di cablaggio che sia in grado di supportare oggi applicazioni 1000BASE-T (Gigabit Ethernet) ed un’evoluzione programmata a 10GBASE-T nell’arco di 5 anni.

Le categorie TIA e le classi ISO per il cablaggio strutturato riconosciute per il supporto di trasmissione dati ad alta velocità, sono specificate negli Standard elencati nella Tabella 2.

TABELLA 2: RIFERIMENTI PER GLI STANDARD TIA E ISO

Sebbene gli standard di categoria 6_A, classe E_A e classe FA non siano ancora stati ufficialmente pubblicati, le specifiche della bozza attuale sono rimaste invariate nel corso delle diverse fasi di ballottaggio e sono considerati ormai un punto fermo dagli esperti. Si prevede che questi standard saranno approvati per la pubblicazione entro i prossimi sei mesi e sono già comunemente specificati nei nuovi progetti di cablaggio per edifici commerciali. è importante ricordare che gli Standard TIA e ISO sono protetti da copyright e non sono di dominio pubblico. Copie di questi standard possono essere acquistate on-line dal sito IHS Global Engineering Documents.

Le specifiche di cablaggio di Categoria 5e/Classe sono state pubblicate per la prima volta nel 2000 per rispondere alle esigenze di specifiche aggiuntive richieste da applicazioni quali il 1000BASE-T, che utilizza uno schema di trasmissione full duplex su tutte le quattro coppie. Lo Standard ha aggiunto ulteriori margini ai ai limiti di prestazioni della Categoria 5 e ha introdotto nuovi parametri trasmissivi per supportare il Gigabit Ethernet in una configurazione worst case di canale a quattro connessioni (l’applicazione 1000BASE-T era in origine destinata al funzionamento su canali di Categoria 5 con solo due connessioni). Per garantire questi margini supplementari, nelle specifiche di categoria 5e/classe D sono stati innalzati i limiti di NEXT loss, ELFEXT loss e return loss ed è stato introdotto il parametro di crosstalk power sum, , che valuta il crosstalk complessivo di tutte le coppie attive, come avviene in uno schema di trasmissione a quattro coppie.

Sebbene non siano più ammessi dagli Standard per le nuove installazioni, un certo numero di canali installati di Categoria 5 è probabilmente in grado di supportare l’applicazione 1000BASE-T. Informazioni sulla certificazione di installazioni di categoria 5 preesistenti per questa applicazione sono reperibili nell’allegato D di ANSI/TIA/EIA-568-B.2.

La maggior parte del cablaggio strutturato specificato per i nuovi edifici negli ultimi 5 anni è stata di Categoria 6/Classe E perché in grado di fornire le massime prestazioni e il massimo ritorno sugli investimenti. Il cablaggio di Categoria 6/classe E garantisce un valore doppio di rapporto segnale-rumore (attenuazione/crosstalk positivo fino a 200 MHz) rispetto a un cablaggio di Categoria 5/Classe D e offre il margine di prestazioni desiderato dagli utenti finali perché il cablaggio resista a condizioni ambientali rigorose e supporti l’evoluzione verso 1000BASE-T. Il processo di sviluppo delle specifiche del cablaggio di categoria 6/Classe E ha inoltre messo in evidenza la necessità di limitare la conversione da segnali di modo differenziale verso segnali di modo comune e viceversa attraverso la certificazione del bilanciamento dei componenti; ciò ha portato alla realizzazione di sistemi di cablaggio con caratteristiche di compatibilità elettromagnetica (EMC) migliorate.

Sebbene il cablaggio di Categoria 6/Classe E avesse come scopo primario il supporto di applicazioni 100BASE-T e 1000BASE-T, una parte della base installata di Categoria 6/Classe E potrà essere in grado di supportare applicazioni 10GBASE-T. I bollettini tecnici TIA TSB-155 e ISO/IEC 24750 di recente pubblicazione identificano margini aggiuntivi, specifiche e procedure di certificazione in campo che devono essere soddisfatte dalla base installata di Categoria 6/Classe E per supportare l’applicazione 10GBASE-T.

Dal momento che l’elaborazione del segnale digitale (DSP) dell’applicazione 10GBASE-T porta alla completa eliminazione del crosstalk interno coppia-coppia, questa applicazione è particolarmente sensibile ad accoppiamenti indesiderati di segnale tra canali adiacenti. Questo accoppiamento è denominato alien crosstalk e la caratterizzazione dell’alien crosstalk in un impianto di cablaggio installato di Categoria 6/Classe E è l’argomento principale dei bollettini tecnici TIA TSB-155 e ISO/IEC 24750.

Poiché l’alien crosstalk nel cablaggio di Categoria 6/Class E UTP è estremamente dipendente dalle pratiche di installazione (ad es. l’uso di cavi fascettati tra loro e il grado di riempimento delle canalizzazioni), i limiti di prestazione sono stati sviluppati sulla base di un worst case “tipico”, vale a dire che 10GBASE-T dovrebbe funzionare su canali in Categoria 6/Class E UTP fino a 37 metri e potrebbe funzionare su canali di 37 – 55 metri in Categoria 6/Classe E UTP in base ai livelli effettivi di alien crosstalk presenti. Dato che la presenza di un foglio metallico nei cablaggi di Categoria 6/Classe E F/UTP riduce notevolmente l’alien crosstalk, questi limiti di lunghezza non si applicano a cablaggi di tipo F/UTP

TIA TSB-155 e ISO/IEC 24750 specificano inoltre le pratiche di mitigazione raccomandate nel caso in cui un canale installato di Categoria 6/Classe E non soddisfi i livelli minimi di alien crosstalk. Le tecniche di mitigazione per supportare l’applicazione 10GBASE-T includono l’utilizzo di patch panel con porte distanziate, la separazione dei patch cord o l’utilizzo di patch cord migliorati, l’utilizzo di patch cord F/UTP, l’eliminazione delle fascette sui cavi, la riconfigurazione delle permute, e la sostituzione dei componenti di categoria 6/classe E con componenti di categoria 6_A/classe E_A.

Il cablaggio di Categoria 6/Classe E non è consigliato per nuove installazioni destinate a supportare applicazioni 10GBASE-T. Ciò dipende dal fatto che, mentre i tester per la conformità ai nuovi parametri di PSANEXT loss e PSAACRF (precedentemente noto come PSAELFEXT loss) sono appena stati introdotti sul mercato, la metodologia di test rimane estremamente dispendiosa in termini di tempo, eccessivamente onerosa da implementare e può non essere esaustiva. Inoltre, nella maggior parte delle installazioni, potrà essere necessario implementare tecniche di mitigazione dell’alien crosstalk. Spesso i metodi riconosciuti di mitigazione non possono essere implementati con facilità a causa delle restrizioni causate dal grado di riempimento della canalizzazione e dalla possibile sostituzione dei componenti. Inoltre, non esistono linee guida o procedure di qualificazione per grandi installazioni o per future modifiche o aggiornamenti.

Lo Standard di categoria 6/classe E è stato pubblicato nel 2002 e si trova a metà del ciclo di vita previsto di 10 anni. Da qualche tempo i responsabili delle specifiche di cablaggio stanno esaminando categorie superiori per garantire le massime prestazioni e il massimo ritorno sugli investimenti.

Le specifiche di cablaggio di Categoria 6_A/Classe E_A sono in corso di finalizzazione e sono state inizialmente sviluppate per gestire una maggiore larghezza di banda e il valore di alien crosstalk necessario per supportare applicazioni 10GBASE-T su un cablaggio di 100 metri con un numero massimo di quattro connettori. Il cablaggio di Categoria 6_A/Classe E_A garantisce un margine sul rapporto segnale-alien crosstalk fino a 500 MHz ed è consigliato come livello minimo di cablaggio per le rigorose condizioni ambientali del cablaggio e per un upgrade verso applicazioni 10GBASE-T . Anche i valori di bilanciamento di Canale e di Permanent Link sono stati specificati per la prima volta, garantendo una migliore compatibilità elettromagnetica (EMC) rispetto a qualsiasi generazione precedente di cablaggio. Sono stati definiti valori limite per tutti i parametri di trasmissione, incluso il Power Sum Alien Crosstalk, ed i metodi di certificazione in campo e in laboratorio sono stati specificati per un cablaggio di Categoria 6_A/Classe E_A. Il power sum alien crosstalk medio su tutte e quattro le coppie è specificato da parte del comitato IEEE nella definizione della capacità del canale. è interessante notare che il termine “equal level far-end crosstalk loss” (o ELFEXT loss) precedentemente usato nelle specifiche TIA è stato sostituito da “attenuation to crosstalk ratio, far-end” (o ACRF). Lo scopo di questa modifica è per TIA finalizzato ad una armonizzazione con la terminologia ISO e ad una descrizione più accurata dell’attuale configurazione di test.

Il cablaggio di Categoria 6_A/Classe E_A garantisce il massimo ritorno sull’investimento quando i calcoli sono eseguiti considerando un ciclo di vita di 10 anni.

Le specifiche di Classe F sono state pubblicate nel 2002 e descrivono le prestazioni di un mezzo trasmissivo completamente schermato (ovvero un cablaggio con schermo complessivo e coppie individualmente schermate). Un cablaggio di categoria F garantisce valori positivi del rapporto attenuazione-crosstalk fino a 600 MHz e offre una compatibilità elettromagnetica insuperabile (EMC) grazie alla propria struttura schermata.

Grazie alla sua facilità d’impiego, a margini sui valori limite, alla capacità di supportare applicazioni multiple in un unico cavo e alla specifica come interfaccia consigliata di Categoria 7 nello Standard ISO 15018, questa interfaccia di tipo non RJ definita in IEC 61076-3-104:2002 è il connettore più comunemente specificato di Categoria 7.

Questa interfaccia è disponibile sul mercato presso numerosi produttori, i cui componenti risultano essere interoperabili. Esistono prove evidenti della disponibilità del mercato e dei progettisti ad adottare un cablaggio completamente schermato. Ad esempio, il cablaggio di classe F è stato identificato come mezzo trasmissivo in rame preferito in una delle analisi per nuove applicazioni IEEE e lo standard ISO/IEC 14165-114 , dal titolo “A Full Duplex Ethernet Physical Layer Specification for 1000 Mbit/s operating over balanced channels Class F (Category 7 twisted pair cabling)”, specifica un’applicazione su un canale che sia come minimo di classe F.

è interessante notare che, sebbene TIA non stia attualmente sviluppando uno standard per la Categoria 7, è accettabile specificare un cablaggio di classe F anche nei mercati nordamericani. La ragione fondamentale è che, oltre ad essere riconosciuta da BICSI, NEMA, IEEE e altre organizzazioni normative, la classe F è semplicemente una soluzione con requisiti tecnici migliori rispetto alla categoria 6_A TIA. Le specifiche per i test in campo e gli adattatori per la certificazione di un cablaggio di Classe F sono disponibili dal 2002.

Il vantaggio che la classe F offre rispetto ad altri livelli di cablaggio è la possibilità di supportare applicazioni di prossima generazione, oltre 10GBASE-T. Il cablaggio di Classe F è l’unico mezzo trasmissivo ad avere un ciclo di vita atteso di almeno 15 anni, garantendo in tal modo il massimo ritorno sull’investimento.

Le specifiche di Classe FA sono in via di sviluppo e si basano sulle specifiche di classe F e sulla stessa interfaccia presa-spina di tipo non RJ di categoria 7. Il miglioramento delle specifiche di classe FA riguarda l’estensione della banda di frequenza da 600 MHz a 1.000 MHz. Ciò conferisce al cablaggio di classe FA la capacità unica di supportare la totalità dei canali video a larga banda (es. CATV) che operano fino a 862 MHz. è quindi probabile che tutte le soluzioni di cablaggio completamente schermate specificate nel prossimo futuro saranno di Classe FA

La Tabella 3 riepiloga i tipi di cablaggio in grado di supportare le applicazioni comunemente specificate su 100 metri, con topologia a 4 connettori

La Tabella 4 presenta dati comparativi relativi a prestazioni di canale alla frequenza di 100 MHz per canali di Categoria 5e/Classe D, Categoria 6/Classe E, Categoria 6_A/Classe E_A, Classe F e classe FA. Laddove esiste una lieve differenza tra i limiti dei parametri TIA e ISO, i limiti delle prestazioni ISO sono indicate tra parentesi.

Nota: Le specifiche per il cablaggio di Categoria 6_A/Classe E_A e Classe FA non sono ancora state ufficialmente pubblicate.

Durante la progettazione e l’installazione di sistemi di cablaggio strutturato, è consigliabile quindi scegliere la soluzione più affidabile per le esigenze applicative di rete presenti e future. Per garantire il supporto di tecnologie emergenti che utilizzano i più recenti protocolli di comunicazione è fondamentale raccogliere il maggior numero possibile di informazioni. Fare riferimento ai gruppi di lavoro TIA e ISO permette di specificare sistemi di cablaggio completi in grado di garantire da oggi le applicazioni necessarie per le tecnologie future

L’accoppiamento di segnale indesiderato da un componente, canale o collegamento permanente ad un altro è definito con il termine alien crosstalk. Dal momento che l’alien crosstalk è un indicatore di accoppiamento di segnale differenziale (o bilanciato), esso non può subire disturbi di modo comune da parte di elementi (ad es. motori o lampade fluorescenti) presenti nell’ambiente. L’alien crosstalk è specificato dagli Standard per componenti e cablaggio solo come parametro power sum per calcolare in modo approssimativo la potenza indotta quando tutte le coppie sono attive. Il power sum alien crosstalk misurato all’estremità vicina è denominato power sum alien near-end crosstalk loss (PSANEXT loss) e il power sum alien crosstalk misurato all’estremità lontana è denominato power sum alien attenuation to crosstalk ratio, far-end (PSAACRF). Elevati livelli di power sum alien crosstalk possono compromettere il funzionamento delle applicazioni 10GBASE-T.

Il FEXT (Pair-to-pair far-end crosstalk loss) quantifica l’accoppiamento di segnale indesiderato tra coppie adiacenti misurato all’estremità lontana (l’estremità opposta a quella di trasmissione) del cablaggio o di un componente. L’ACRF viene calcolato sottraendo l’insertion loss misurato dal far-end crosstalk loss misurato e produce un valore normalizzato che può essere utilizzato per confrontare prestazioni di cavo e cablaggio indipendenti dalla lunghezza. Scarsi livelli di ACRF possono causare un incremento del bit error rate (BER) e/o ritrasmissione di pacchetto. Si noti che il margine NEXT loss da solo non è sufficiente per garantire adeguate prestazioni di ACRF.

Un elemento critico nella determinazione della capacità di un sistema di cablaggio è costituito dalla differenza tra insertion loss e near-end crosstalk (NEXT) loss. Tale differenza è nota come attenuation to crosstalk ratio (ACR). Valori positivi di ACR indicano che la il segnale trasmesso è superiore rispetto al near-end crosstalk. ACR può essere utilizzato per definire la larghezza di banda di un segnale (ad es.: 200 MHz per la la Categoria 6) dove il rapporto segnale-rumore è sufficiente per supportare alcune applicazioni. è interessante notare che la tecnologia di elaborazione del segnale digitale (DSP) può eliminare il crosstalk consentendo ad alcune applicazioni di incrementare la larghezza di banda utilizzabile fino e oltre il punto in cui l’ACR calcolato è uguale a zero. Anche in questo caso la frequenza massima per la quale è assicurato un ACR positivo costituisce un elemento di riferimento per la valutazione della banda utilizzabile del sistema di cablaggio.

La trasmissione a coppie dipende dalla simmetria o “bilanciamento” del segnale tra i due conduttori di una coppia. Mantenere un bilanciamento corretto garantisce che i sistemi di cablaggio ed i componenti non emettano radiazioni elettromagnetiche indesiderate e non siano sensibili ai disturbi elettrici. Per il cablaggio di Categoria 6/Classe E sono stati specificati i valori di bilanciamento di componente . Per la categoria 6_A/classe E_A e per le categorie superiori sono stati specificati i valori di bilanciamento sia di componente sia di canale . Il bilanciamento può essere caratterizzato da LCL (longitudinal conversion loss), da LCTL (longitudinal conversion transfer loss), da TCL (transverse conversion loss) o da ELTCTL (equal level transverse converse transfer loss).

Vedere la definizione di Attenuation to Crosstalk Ratio, Far-End.

L’insertion loss indica il calo della potenza del segnale lungo la linea di trasmissione. Garantire un’attenuazione minima di segnale è un elemento critico, perché la tecnologia di elaborazione del segnale digitale (DSP) non può compensare perdite di segnale eccessive.

Il NEXT (Pair-to-pair near-end crosstalk loss) quantifica l’accoppiamento di segnale indesiderato tra coppie adiacenti misurato all’estremità vicina (la stessa estremità di quella di trasmissione) del cablaggio o di un componente. Un eccessivo NEXT loss può essere nocivo per le applicazioni che non utilizzano la tecnologia di elaborazione del segnale digitale (DSP) per l’eliminazione del crosstalk.

Tutti i parametri di crosstalk coppia-coppia possono essere espressi come una somma di potenza che approssima il livello di accoppiamento non desiderato di segnale interno al canale quando tutte le coppie sono attive. La caratterizzazione di Power sum NEXT loss, ACRF, ANEXT loss e AACRF permette di verificare che il cablaggio sia sufficientemente robusto da minimizzare il crosstalk indotto da molteplici fonti di disturbo. Questo tipo di caratterizzazione è necessaria per garantire la compatibilità del cablaggio con applicazioni che utilizzano tutte e quattro le coppie per trasmettere e ricevere segnali simultaneamente, come 1000BASE-T, e con applicazioni sensibili all’alien crosstalk quali 10GBASE-T.

Il ritardo di propagazione è la quantità di tempo che intercorre tra la trasmissione di un segnale e la sua ricezione all’estremità opposta di un canale di cablaggio. L’effetto è simile al tempo che intercorre tra il fulmine e il tuono, ad eccezione del fatto che i segnali elettrici viaggiano più velocemente del suono. Il delay skew è

la differenza tra i tempi di arrivo della coppia con il ritardo minore e la coppia con il ritardo maggiore. Gli errori di trasmissione associati ad un eccessivo ritardo e delay skew portano ad un aumento del jitter e del bit error rate.

Il Return loss misura riflessioni di segnale che si verificano lungo una linea di trasmissione e si riferisce a disadattamenti presenti lungo il canale di cablaggio. Poiché le applicazioni emergenti quali 1000BASE-T e 10GBASE-T si basano su schemi di codifica di trasmissione full duplex (i segnali di trasmissione e ricezione sono sovrapposti sulla stessa coppia di conduttori), esse sono sensibili agli errori che possono risultare da valori limite di return loss.

L’efficacia della schermatura caratterizza la capacità dei cavi schermati (F/UTP) e completamente schermati (S/FTP) e dell’hardware di connessione di massimizzare l’immunità da fonti di rumore esterne e di ridurre al minimo le emissioni irradiate. L’impedenza di trasferimento misura l’efficacia della schermatura; bassi valori di impedenza di trasferimento sono correlate ad una migliore efficacia della schermatura