Cableado Estructurado

SISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO.-

 

Introducción.-

Tradicionalmente hemos visto que a los edificios se les ha ido dotando distintos servicios de mayor o menor nivel tecnológico. Así se les ha dotado de calefacción, aire acondicionado, suministro eléctrico, megafonía, seguridad, etc, características que no implican dificultad, y que permiten obtener un edificio automatizado.

Cuando a estos edificios se les dota de un sistema de gestión centralizado, con posibilidad de interconexión entre ellos, y se le otra de una infraestructura de comunicaciones (voz, datos, textos, imágenes), empezamos a hablar de edificios inteligentes o racionalizados.

El desarrollo actual de las comunicaciones, vídeo conferencia, telefax, servicios multimedia, redes de ordenadores, hace necesario el empleo de un sistema de cableado estructurado avanzado capaz de soportar todas las necesidades de comunicación como es el P.D.S. (Premises Distribution Sistem).

Estas tecnologías se están utilizando en: Hospitales, Hoteles, Recintos feriales y de exposiciones, áreas comerciales, edificios industriales, viviendas, etc.

Ventajas.-

En la actualidad, numerosas empresas poseen una infraestructura de voz y datos principalmente, disgregada, según las diferentes aplicaciones y entornos y dependiendo de las modificaciones y ampliaciones que se ido realizando. Por ello es posible que coexistan multitud de hilos, cada uno para su aplicación, y algunos en desuso después de las reformas. Esto pone a los responsables de mantenimiento en serios apuros cada vez que se quiere ampliar las líneas o es necesario su reparación o revisión.

Todo ello se puede resumir en los siguientes puntos:

·         Convivencia de cable de varios tipos diferentes, telefónico, coaxial, pares apantallados, pares si apantallar con diferente número de conductores, etc.

·         Deficiente o nulo etiquetado del cable, lo que impide su uso para una nueva función incluso dentro del mismo sistema.

·         Imposibilidad de aprovechar el mismo tipo de cable para equipos diferentes.

·         Peligro de interferencias, averías y daños personales, al convivir en muchos casos los cables de transmisión con los de suministro eléctrico.

·         Coexistencia de diferentes tipos de conectores.

·         Trazados diversos de los cables a través del edificio. Según el tipo de conexión hay fabricantes que eligen la estrella, otros el bus, el anillo o diferentes combinaciones de estas topologías.

·         Posibilidad de accidentes. En diversos casos la acumulación de cables en el falso techo ha provocado su derrumbamiento.

·         Recableado por cada traslado de un terminal, con el subsiguiente coste de materiales y sobre todo de mano de obra.

·         Nuevo recableado al efectuar un cambio de equipo informático o telefónico.

·         Saturación de conducciones.

·         Dificultades en el mantenimiento en trazados y accesibilidad de los mismos.

Ante esta problemática parece imposible encontrar una solución que satisfaga los requerimientos técnicos de los fabricantes y las necesidades actuales y futuras de los mismos.

Sin embargo entran en juego varios factores que permiten modificar este panorama:

·         Tendencia a la estandarización de Interfases por parte de gran número de fabricantes.

·         Estándares internacionalmente reconocidos para RDSI (Red Digital de Servicios Integrados).

·         Evolución de grandes sistemas informáticos hacia sistemas distribuidos y redes locales.

·         Generalización del PC o compatible en el puesto de trabajo como terminal conectado a una red.

·         Tecnologías de fabricación de cables de cobre de alta calidad que permite mayores velocidades y distancias.

·         Aparición de la fibra óptica y progresivo abaratamiento del coste de la electrónica asociada.

·         Además de todo ello algunas compañías han tenido la iniciativa de racionalizar dichos sistemas, así como dar soluciones comunes.

Aplicaciones.-

Las técnicas de cableado estructurado se aplican en:

·         Edificios donde la densidad de puestos informáticos y teléfonos es muy alta: oficinas,  centros de enseñanza, tiendas, etc.

·         Donde se necesite gran calidad de conexionado así como una rápida y efectiva gestión de la red: Hospitales, Fábricas automatizadas, Centros Oficiales, edificios alquilados por plantas, aeropuertos, terminales y estaciones de autobuses, etc.

·         Donde a las instalaciones se les exija fiabilidad debido a condiciones extremas: barcos, aviones, estructuras móviles, fábricas que exijan mayor seguridad ante agentes externos.

Topología.-

Para ver las diferencias entre redes estructuradas y las redes convencionales comentaremos ambas:

Redes convencionales.-  Como se puede observar en la figura en las redes interiores actuales, el diseño de la red se hace al construir el edificio y según hagan falta modificaciones se harán colocando cajas interiores, según lo crea oportuno el proyectista y sin ninguna estructura definida. Todo ello tiene el inconveniente de que no siempre tenemos una caja cerca y el cableado hasta la caja, cada instalador la hace por donde lo cree más conveniente, teniendo así el edificio infinidad de diferentes trazados para el cableado.

Además de todo ello para cada traslado de un solo teléfono tenemos que recablear de nuevo y normalmente dejar el cable que se da de baja sin desmontar, siendo este inutilizable de nuevo muchas veces por no saber y otras por la incompatibilidad de distintos sistemas con un cable.

Pero el mayor problema lo encontramos cuando queremos integrar varios sistemas en el mismo edificio. En este caso tendremos además de la red telefónica la red informática así como la de seguridad o de control de servicios técnicos. Todo ello con el gran inconveniente de no poder usar el mismo cable para varios sistemas distintos bien por interferencias entre los mismos o bien por no saber utilizarlo los instaladores. Los cables están por lo general sin identificar y sin etiquetar.

Desventajas:

·         Diferentes trazados de cableado.

·         Reinstalación para cada traslado.

·         Cable viejo acumulado y no reutilizable.

·         Incompatibilidad de sistemas.

·         Interferencias por los distintos tipos de cables.

·         Mayor dificultad para localización de averías.

Redes estructuradas.- A diferencia de una red convencional, en el cableado estructurado, como su mismo nombre indica, la red se estructura (o divide en tramos), para estudiar cada tramo por separado y dar soluciones a cada tramo independientemente sin que se afecten entre sí.

En el tipo de cableado estructurado se han dado solución a muchos de los problemas citados en el apartado anterior, como por ejemplo el poder reutilizar el cable para distintos sistemas así como poder compartirlo entre si sin interferencias. También tenemos que al tratarse de un mismo tipo de cable se instala todo por el mismo trazado (dentro de lo posible) no hace falta una nueva instalación para efectuar un traslado de equipo, siempre que se haya sobredimensionado bien la red, lo cual trae como consecuencia que no existan cables viejos inutilizables.

Ventajas:

·         Trazados homogéneos.

·         Fácil traslados de equipos.

·         Convivencia de distintos sistemas sobre el mismo soporte físico.

·         Transmisión a altas velocidades para redes.

·         Mantenimiento mucho más rápido y sencillo.

Conceptos básicos sobre categorías.-

En los sistemas de cableado estructurado, entran en juego nuevos conceptos que antes no se daban. Para entenderlo, pondremos un ejemplo.

No podremos reutilizar la línea existente entre dos teléfonos para una conexión punto a punto entre dos ordenadores, debido a que no sabemos las características de los cables montados y además, si quisiéramos medirlas, nos saldría más caro ( en tiempo y equipo necesario para cada tipo de cable).

Por ello aparece el concepto de Categoría. Esto significa predefinir varios anchos de banda, y darles a cada una un nombre.

CATEGORÍA	VELOCIDAD MÁXIMA	DISTANCIA MÁXIMA
3	10Mbps	100 m
4	20 Mbps	100 m
5	100Mbps	100 m

Lo que esta tabla quiere decir es que por ejemplo para una categoría 3 la velocidad máxima de transmisión por ella es de 10 Mbps a una distancia de 100 m. Como se puede observar lo que se vende a los clientes es una velocidad máxima de transmisión a una distancia máxima, pero en esto hay que hacer una salvedad, como siempre en una línea si la velocidad de transmisión la bajamos por supuesto la distancia donde llega la señal aumentará. De todas formas todo ello tendría que ser calculado por el técnico que diseñe la red, quién será el que determinará la distancia máxima (en la práctica). No olvidemos que la tabla es el estándar definido internacionalmente y es lo que en los folletos comerciales se les ofrece a los clientes.

Las categorías inferiores no se tratan porque son de características de muy baja calidad para el mercado actual por lo que no se venden.

Debido a las tecnologías de fabricación se pueden conseguir pares sin apantallar para estas velocidades de transmisión. Estos cables se pueden conseguir debido a la calidad del cobre y del trenzado que se construyen mediante tecnología láser.

2. COMPONENTES DE UN SISTEMA.-

 

En conjunto, a todo el cableado de un edificio se llama SISTEMA y a cada parte en la que se subdivide se llama SUBSISTEMA. Se llama estructurado porque obedece a esta estructura definida.

Existen varios tipos de cableado estructurados según la aplicación en que se usen, aunque por lo general se les denomina a todas P.D.S. Las variaciones de unas a otras son, el tipo de componentes utilizados según el ambiente donde se usen, como por ejemplo cables y elementos especiales para ambientes ácidos o húmedos.

Los componentes de un sistema son:

·        Puesto de Trabajo.-  Son los elementos que conectan la toma de usuario al terminal telefónico o de datos. Puede ser un simple cable con los conectores adecuados o un adaptador par convertir o amplificar la señal.

·        Horizontal.- Este subsistema comprende el conjunto de medios de transmisión (cables, fibras, coaxiales, etc) que unen los puntos de distribución de planta con el conector o conectores del puesto de trabajo.
Ésta es una de las partes más importantes a la hora del diseño debido a la distribución de los puntos de conexión en la planta, que no se parece a una red convencional.

En una red convencional los puntos de conexión los colocamos donde el cliente nos dice en el momento de la instalación del equipo y cableamos por donde mejor nos conviene. El cableado estructurado no se monta en el momento de la instalación del equipo, sino que se hace un proyecto de ingeniería sobre el edificio y se estudian de antemano donde se pondrán las tomas.

Por ello, la distribución que se aconseja e por metros cuadrados, siendo la densidad aconsejada 2 tomas cada 5 u 6 m² .

·        Vertical.- Está constituido por el conjunto de cables que interconectan las diferentes planta y zonas ente los puntos de distribución y administración (llamado también troncal).

·        Administración (Repartidores).- Son los puntos de distribución o repartidores donde se interconectan los diferentes subsistemas. Mediante la unión con puentes móviles, es posible configurar la conexión entre dos subsistemas, dotando al conjunto de una gran capacidad de asignación y modificación de los conductores. Este subsistema se divide en dos:

Administración principal.- Éste subsistema sería el repartidor principal del edificio en cuestión, que normalmente está ubicado en el sótano o planta baja y es donde suele llegar el cable de la red pública ay donde se instalan la centralita y todos los equipos servidores.

Administración de planta.- Los componen los pequeños repartidores que se ubican por las distintas plantas del edificio.

·        Campus (entre edificios diferentes).- Lo forman los elementos de interconexión entre un grupo de edificios que posean una infraestructura común (fibras ópticas, cables de pares, sistemas de radioenlace, etc.

·        Sala de equipos.- Este subsistema lo constituye el conjunto de conexiones que se realizan entre el o los repartidores principales y el equipamiento común como puede se la centralita, ordenadores centrales, equipos de seguridad, etc. Ubicados todos en esta sala común.

3. FÍSICA DEL SISTEMA.-

 

Ahora estudiaremos los distintos componentes de cada subsistema.

Horizontal.-

En la figura podemos observar lo que incluye el subsistema horizontal desde el repartidor de planta hasta la roseta o conector de puesto de trabajo. Esta es una de las partes más importantes.

Ya que en el 99% de las instalaciones se montará pares trenzados sin apantallar, es por ello que se estudiará este tipo de instalaciones principalmente.

Tendremos en cuenta que las tendencias del mercado es a la instalaciones de RDSI (ó ADSL) en la actualidad, lo que quiere decir que se tiende al RJ-45 y por lo tanto el tipo de cable usado tiene que ser de 8 hilos (4 pares), pudiéndose alcanzar velocidades de 100 MHz.

Cables.- Para el cableado de los puestos de trabajo se usará cable de 4 pares sin apantallar, preferiblemente el de categoría 5, pues su precio que muy económico nos lo permite.

Estos cables constan de unos hilos perfectamente identificables con colores, y bajo ningún concepto se cambiará el orden de cableado de estos hilos.

Conectores RJ.- El conector RJ se ha diseñado en varios estándares distintos, cada uno con una nomenclatura. Los más usuales son el RJ-11 y RJ-45.

·        RJ-11.- Puede albergar como máximo un total de 6 pines, aunque podemos encontrarlo en el mercado con los formatos de 2, 4 ó 6 pines según  la aplicación a la cual estén destinados.

·        RJ-45.-  Puede albergar como máximo un total de 8 pines aunque al igual que el anterior lo podemos encontrar en diferentes formatos según nuestras necesidades. El más usual es el de 8 pines, el cual se usa en el estándar RDSI.

Para manejar estos conectores se usarán herramientas diseñadas para tal efecto, recomendándose una de tipo universal para RJ, que es válida para todo tipo de conectores RJ en el mercado.

Norma de conexión de RJ para P.D.S..-

Para conectar el cable al RJ-45 se hace de la misma manera en todas las instalaciones de P.D.S., ya que esta es una de las normas del cableado estructurado. Como se puede ver hay dos formas de hacerlo, pero se elegirá la forma europea, ya que es el estándar R.D.S.I.

Cada hilo tiene su posición, por lo que las conexiones no se pueden trastocar bajo ningún concepto, ni en caso de avería en el cableado (en tal caso se cambiará la manguera completa, aunque solo tenga mal un par). En el otro extremo se conectará un repartidor (panel de parcheado) y desde éste se gestionará toda la red de puestos de trabajo.

Impedancia característica.- Es una de las características más importantes de un cable así como para todos los elementos de la red, que indica la resistencia a la corriente alterna entre hilos que ofrece el cable a las distintas frecuencias. En este caso es de 100 W a 1-16 MHz, variando con la frecuencia.

Atenuación.- Esta característica nos indica la pérdida en dB/m que tiene el cable que puede estar en 7dB/305 m a una frecuencia de 1MHz y 35 dB/305 m a 16 MHz.

Resistencia a la corriente continua.- Esto como su nombre indica nos da la resistencia por metros a la c.c. que suele estar alrededor de los 10 W / 100 m.

Calculo de una red.-

Para calcular la distancia máxima que podremos dar a una tirada de cable para el horizontal se calculará de la siguiente manera.

Supongamos que queremos montar una red local de las características siguientes:

-          Frecuencia de transmisión por la red 100 MHz.

-          Nivel de salida de la tarjeta 10 dB.

-          Nivel mínimo de entrada –10 dB.

Si usamos un cable que tiene una atenuación de 47,5 dB /305 m entonces aplicando una regla de tres:  de 10 dB a –10 dB hay una caída de 20 dB que es lo máximo permitido.

x = 128,4 m es la distancia máx. que permite una tirada.

                        47,5                                         305

20                                                                                        x

                                                         

Administración (Repartidores o paneles de parcheado).-

Para el subsistema de administración se usarán paneles de parcheado para cables de par trenzado sin apantallar o fibra óptica.

Estas regletas puedes ser de 19 “, lo que facilita la instalación en armarios metálicos para tal fin. Estos armarios permiten albergar distintos dispositivos, y los hay de diferentes unidades de altura.

Para realizar las  conexiones en los paneles de parcheado se necesita una herramienta de inserción o llave de impacto, que permite introducir el hilo en su alojamiento y seguidamente lo corta.

Se deberán identificar correctamente todos los cables con etiquetadotas especiales.

Será necesario realizar puentes con latiguillos prefabricados con categoría adecuada a la instalación que se lleve a cabo.

Vertical.-

Para este subsistema se emplearán los medios que se han visto para los anteriores, salvo pequeñas modificaciones:

·        Para circuitos de ancho de banda vocal usaremos hilos de pares de teléfono.

·        Para uniones de datos entre plantas cercanas sin mucha demanda, cable de categoría.

·        Cable de fibra óptica par la comunicación de datos entre plantas lejanas o con mucha densidad.

El tipo de fibra óptica que se suele utilizar en redes interiores es fibra multimodo que es más barata y la pérdidas no son muy grandes a ser recorridos cortos.

En los extremos de la fibra se colocarán conectores ST adecuados, y éstos irán a un equipo de comunicaciones, que adaptan la señal eléctrica/óptica. Para enviar varias señales por la fibra óptica se recurrirá a un concentrador. Sin embargo como es un sistema caro, la telefonía se montará sobre los enlaces de pares normales.

En definitiva, entre administradores de distintas plantas montaremos dos sistemas paralelos uno de pares y otro de fibra, así como enlaces con cable o mangueras de categoría 3 ó 5 según nuestras necesidades. Los cables de pares y pares trenzados terminarán en un repartidor o panel de parcheado.

Los cables de fibra óptica terminarán en un repartidor con conectores ST.

Campus (entre edificios diferentes).-

Para este subsistema se utilizarán  los mismos medios que en el anterior ya que no habrá grandes distancias entre los distintos edificios, terminando cada fibra y en un repartidor principal así como los pares de cobre para telefonía.

Para este tipo de instalaciones no conviene utilizar ningún tipo de cable apantallado pues las corrientes que se pueden crear entre las tierras de distintos edificios pueden ser bastante fuertes, pudiendo producir más problemas que beneficios.

Puesto de trabajo.-

En este subsistema tendremos que prestar especial atención ya que tendremos que interconectar dos o más sistemas. Así podemos encontrarnos con diferentes sistemas que tengan que convivir con el mismo cable.

Para ello existen soluciones en el mercado, cables RJ45-RJ45, RJ45-BNC, RJ45-RS232, etc.

Los adaptadores pueden ser de dos tipos:

·        Adaptadores que conectan dos medios balanceados.

o        RJ45 a RJ45

o        RJ45 a RS232

·        Balunes (balun) que adaptan un medio balanceado a otro no balanceado.

o        RJ45 a BNC

o        RJ45 a TNC

o        RJ45 a Twinaxial.

Los conductores balanceados tiene ambos la mismas características eléctricas (pares trenzados) y los no balanceados son diferentes, haciendo normalmente de pantalla eléctrica o masa alguno de los conductores (coaxial).

Cuando queremos conectar además de un ordenador un teléfono a la misma toma, existen adaptadores especiales para ello. Tendremos en cuenta que el teléfono viene cableado en los pines 3 y 4 del RJ11 o lo que es lo mismo, en los pines centrales o también en el par 1 del RJ 45. De hecho se puede conectar un macho RJ11 en una base RJ45, y tendremos señal en el teléfono. 

4. CONEXIÓN DE SISTEMAS.-

 

Sistema de telefonía.-

Para esto únicamente tendremos en cuenta que el teléfono utiliza dos hilos de línea coincidentes con el par 1 de P.D.S., y prácticamente puede convivir con casi cualquier tipo de redes.

Redes locales.-

Tenemos básicamente tres tipos de topología de red, que son: en estrella, en BUS, en Anillo, o bien alguna combinación de alguna de ellas.

En los últimos años estamos asistiendo a un auge en el montaje de redes locales, con todas las ventajas que ello conlleva.

Los concentradores se suelen instalar en el RAC 19” de la red P.D.S., debido a su pequeño tamaño y facilita las conexiones.

5. INFRAESTRUCTURA NECESARIA PARA LA INSTALACIÓN.-

 

CANALIZACIONES DE EDIFICIOS.-

Para La instalación de un sistema de cableado estructurado se puede usar toda la canalización de comunicaciones del edificio, siempre que permita su instalación el diámetro de los conductores. Por esto, es preferible realizar el proyecto del edifico teniendo en cuenta las instalaciones que necesitará en cuanto voz, datos, seguridad de robo e incendios, etc.

Las canalizaciones pueden ser del tipo ackermann (bandeja metálica y registros incrustados bajo el cemento del suelo, tubo corrugado, tubo de PVC, falso techo, falso suelo, etc.

Falso suelo.-

La instalación en este medio es una de las más fáciles ya que sólo tendremos que levantar las baldosas para realizar el tendido del cable y para sacarlo a la superficie, será suficiente con un taladro y si el mecanismo va empotrado hay que mecanizar la baldosa. La ventaja es que no tenemos que usar canalizaciones ni escaleras.

Canalizaciones.-

También se puede usar la canalización existente en el edificio para lo cual tiene que tener suficiente sección para albergar las mangueras y repartidores de planta.  Esas podrán ir a la altura del suelo, por el rodapié, o por las paredes.

Falso techo.-

Para instalaciones de este tipo no es necesario instalar prácticamente ningún elemento adicional, salvo en algunos casos que no tengamos las suficientes verticales dentro de la sala para acceder a algunos lugares, pudiéndose instalar columnas metálicas para descender hasta el puesto de trabajo. Este tipo de columna es aluminio prefabricado y viene con unas guías para su sujeción de mecanismos pero tendremos que mecanizarla (hacer los taladros o ranuras necesarias) para poder instalar los mecanismos.

Sala de equipos.-

En la sala de equipos, donde se encuentra las centrales de abonados así como servidores, se ubicarán todos los elementos necesarios distribuidos sobre una pared, o preferiblemente en un armario o armarios de 19”. Se podrán añadir elementos que mejoren el servicio como SAI’s, etc.

 

Repartidores de planta.-

Para ubicar en las distintas planta las regletas de parcheado, se pueden usar cajas metálicas de 19” de superficie o empotradas en la pared. Si la planta es demasiado grande, se pueden colocar concentradores.