¿Qué es un cable?

• Es un grupo de conductores metálicos o dieléctricos

desnudos o aislados individualmente para la transmisión

de energía eléctrica o luz, que se aplica para alimentación

de algún sistema o para transmitir algún tipo de señal de

comunicación o control.

• Los cables de cobre más comunes en cableado estructurado son:

• UTP, Unshlelded Twisted Pair

• FTP, Foil Twisted Pair (También llamado ScTP, Screened Twisted Pair)

• STP, Shielded Twisted Pair

• SSTP, Shielded Shielded Twisted Pair

• En todos los casos se trata de 4 pares Calibre, 24 AWG, 100 o 150

Ohms de impedancia

MHz.La unidad de medida internacional de la frecuencia es el Hertz. La frecuencia es el número de veces que una onda senoidal completa un ciclo por segundo. Una frecuencia de 1,000,000 Hz es típicamente expresada como 1 MHZ.

Mientras más alta la frecuencia es más alta la capacidad de llevar información.

Amplitud

Consideraciones de Ancho de Banda

Atenuación

• Atenuación es la perdida de una señal mientras viaja a través de un cableado.

• Es la diferencia entre la señal de entrada y la señal de salida.

• Mientras mas atenuación se tenga, menor es la señal que se tiene en el receptor.

• NOTA: Un numero bajo en atenuación es preferible a uno alto.

ANCHO DE BANDA

El ancho de Banda es el rango de frecuencias que se transmiten por un medio. Se define como BW = Frecuencia Máxima - Frecuencia Mínima (aritmética) o BW = √ (Wo xW1) Geométrica). Por ejemplo en BW telefónico está entre 300Hz y 3400Hz, el BW de audio perceptible por el oído humano está entre 20Hz y 20000Hz, el canal 2 de televisión tiene un BW de 6 Mhz al igual    que los otros y esta entre 54 Mhz y 60 Mhz. por lo general aunque no es lo mismo, cuando hablamos de ancho de banda queremos referirnos a la máxima  velocidad que puedo transmitir. Lo correcto es hablar de esta máxima velocidad.

.Gian Rojas Ghiglino

Un error que se comete siempre es confundir las unidades en que expresamos esta velocidad de transmisión de información. ¿Que será correcto MHz o Mbps ?. Ambos términos son usados para expresar una velocidad potencial de transmisión, pero difieren sustancialmente en lo que representan.

El Bit rate sólo expresa la cantidad de bit que se pueden transmitir por un canal y depende de la aplicación que se este utilizando así como de la codificación. La codificación es necesaria para una transmisión de datos confiable. Algunos sistemas de codificación permiten un bit rate más alto a pesar de las limitaciones del ancho de banda, de este modo se hace posible transmitir más rápido el dato sobre el mismo link

El MegaHertz tiene una relación proporcional o polinomial con el bit rate. Usando diferentes sistemas de codificación, diferentes bit rates pueden ser relacionados por el mismo número de ciclos por segundo (Hz).Dependiendo del sistema e código usado, el flujo de bit se convierte en una señal con un ancho de banda definido. Una solución fast ethernet 100Mbps usando el sistema de codificación 5B6B (IEEE 802.13) requiere de un BW de 25Mhz. Cuando éste se combina con 4B5B se requiere un 25% mas de BW 31.25 Mhz.La conclusión importante sobre los anteriores conceptos, se resume en que es más adecuado expresar la velocidad en Megahertz, puesto que estamos hablando de la velocidad real del enlace, los bit rate dependerán de la codificación y aplicación especifica

CATEGORÍAS

El concepto de categoría dentro de las normas EIA/TIA, se refiere a las diferentes velocidades que puede soportar el

cableado estructurado en toda su extensión, es decir, cables y accesorios de conexión. Las categorías y sus

velocidades son las siguientes:       

CATEGORÍAVELOCIDAD

3 16 MHz

4 20 MHz

5 100 MHz

5e 100 MHz

6 250 MHz

7 700 MHz

 

.Gian Rojas Ghiglino

Decir que un cableado es categoría 5e equivale a decir que soporta una velocidad de 100 MHz, o sea que posee cables y accesorios que soportan 100 MHz y que cumple las especificaciones de instalación y recomendaciones para que se desempeñe óptimamente a esta velocidad, el buen cumplimiento de las características eléctricas ya anotadas, NEXT, ACR, SRL , POWER SUM, DELAY SKEW, FEXT, ELFEXT, entre otras, saeguran que esta alta velocidad y por ende lsa especificaciones de la categoría se efectúen. El montaje de un cableado estructurado no implica sólo la instalación de cada uno de los componentes sino también una prueba exhaustiva de desempeño a la velocidad especifica por la categoria.

.Gian Rojas Ghiglino

CATEGORÍA 5e

Especificada sólo a 100MHz igual que la categoría 5. Especifica los nuevos requisitos de desempeño para

cables, conectrores canales y enlaces.

NEXTMejor NEXT que la categoría 5.

PSNEXTNuevo requisito para la categoría 5e

ELFEXTNuevo requisito para la categoría 5e

PSELFEXTNuevo requisito para la categoría 5e

Pérdida de retornoNuevo requisito para la categoría 5e

Atenuación Igual que la categoría 5.

.Gian Rojas Ghiglino

LA CATEGORÍA 5e SE DISTINGUE DE LA CATEGORÍA 5 EN :

La Categoría 5E tiene parámetros recientemente especificados de FEXT y pérdida de retorno. De igual manera, tiene mejor NEXT que la categoría 5. El beneficio principal de la categoría 5e es un mejor margen de operación para señales 1000 Base-T. Los sistemas de la categoría 5e existentes con cables de 350 MHz  mejorados pueden cumplir con las recomendaciones de TSB-95 y probablemente satisfacerán los requisitos de canales de la categoría 5e, pero no los requisitos de componentes de la categoría 5e (en lo que se refiere a la interoperatividad).

DIFERENCIAS DE LA CATEGORÍA 6 CON LA CATEGORÍA 5e

La categoría 6 se distingue de la categoría 5e en todos los parámetros especificados recientemente

Atenuación Mejor que la categoría 5e

NEXT y PSNEXT Mejor que la categoría 5e

FEXT, ELFEXT y PSELFEXT Mejor que la categoría 5e

Pérdida de retorno Mejor que la categoría 5e

 

.Gian Rojas Ghiglino

LINEAS DE TRANSMISIÓN

Una línea de transmisión es un par de conductores que permiten la transferencia de una señal desde una fuente hacia una carga, y cuyo comportamiento es complejo y depende de la frecuencia, del medio y de la distancia. El estudio de las líneas de transmisión demanda de una gran teoría en electromagnetismo, en física de las materiales, entre otros fundamentos. Nuestro repaso estará encaminado a conocer las aspectos básicos de una LT (Línea de Transmisión), para entender la naturaleza de las normas existentes para cableado estructurado.

.Gian Rojas Ghiglino

si dirigimos nuestro análisis del comportamiento  eléctrico de un par de cables telefónicos, nos encontramos con varios problemas que se pueden resumir en:

Pérdidas por atenuación de la señal que proviene de la planta telefónica o del aparato terminal.

Diafonía, es decir, cruce de señales entre diferentes pares, la cual perjudica la claridad de la señal y limita la privacidad de la conversación.

.Gian Rojas Ghiglino

Inducción de señales externas de alguna fuente de RFI o EMI, que igualmente degradan la calidad de la comunicación.

Ruidos por males Contactos, humedad, etc, que atentan  contra una buena relación señal / ruido.

Los anteriores son algunos inconvenientes que se vienen a través de una llamada telefónica. Pues bien, este cable durante una comunicación telefónica sólo está transportando señales que se encuentran dentro del rango del ancho de banda telefónico comercial de 300Hz a 3400Hz, El cable utilizado para cableado estructurado, es trenzado y de cobre al igual que el cable telefónico ya analizado.

Por lo anterior se suscita una pregunta ¿Como es posible transmitir datos con velocidades hasta 100.000.000Hz a través de un cable cobre si a una velocidad de 3400 presenta tantos problemas para una optima comunicación?. La respuesta nos la da la teoría de líneas de transmisión, con la cual sólo teniendo en cuenta ciertas consideraciones electromagnéticas es posible alcanzar tan altas velocidades. Las normas emitidas por la EIA / TIA (Electronic Industries Association / Telecomunication Industries Association), aclaran estas consideraciones y brindan una guía práctica para una instalación técnica adecuada.A continuación se analizarán los fundamentos de LT que ayudarán a comprender las normas de cableado estructurado:

.Gian Rojas Ghiglino

REPRESENTACIÓN DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN.

A partir de este momento consideremos un par de cobre como una sucesión de inductancias y resistencias en serie

y capacitancia y conductancias en paralelo como lo muestra la figura.

.Gian Rojas Ghiglino

Nuestro par telefónico deja de ser una resistencia para asumir un comportamiento a altas frecuencias. La línea bajo estas condiciones presenta comportamientos indeseados de inducción y grandes atenuaciones y de cuyo manejo adecuado del cable depende el disminuir su magnitud e influencia sobre el comportamiento eléctrico. La aparición de la resistencia de debe al comportamiento resistivo del material del cual esta hecho el cable. las inductancias son un efecto de la circulación de la corriente, la capacitancia se debe al almacenamiento de cargas y al paralelismo entre cada uno de los conductores y la conductancia es problema del medio que separa los conductores.

.Gian Rojas Ghiglino

IMPEDANCIAS CARACTERÍSTICAS

Es uno de los parámetros mas importantes de una línea de transmisión.Es una medida de los valores de los elementos pasivos asociados a la LT: Resistencia, Inductancia, Capacitancia y Conductancia. Es un valor constante en todo el trayecto del cable, sólo depende de la frecuencia de operación. El fabricante del cable UTP debe asegurar la impedancia característica de 100W  para una frecuencia de 100Mhz. Se representa por Zo y se expresa bajo la fórmula:

Impedancia característica  (Zo) =   √   [(R + JWL) / (G + JWC)]

.Gian Rojas Ghiglino

Para  altas frecuencias el termino JW se vuelve tan grande que R y G pueden ser despreciables, por lo cual   Zo depende prácticamente de L y C, esto indica que el manejo de estos dos parámetros debe ser muy especial para garantizar la mayor estabilidad en la Zo y lograr  un comportamiento homogéneo de la línea de transmisión. Un concepto a tener muy en cuenta acerca de este parámetro, es que habla del valor de la carga terminal a la cual se da la máxima transferencia de energía, es decir, sise desea transferir  la máxima potencia posible de una fuente de señal alterna hacia una carga, se debe utilizar un valor de impedancia  de la carga igual al valor de la impedancia característica del cable o viceversa, el cable debe corresponder a la carga en impedancia .Gian Rojas Ghiglino

Algunos valores típicos de Zo para algunos cables y por lo tanto el de entrada o salida de los equipos asociados son:

Cable Zo Algunos equipos

Coaxial75W 50W

TV, Equipos satelitales

Twin Lead 300W TV

Cable UTP 100W Hub, Router, NIC

Cable Telefónico 600WTeléfono, Central

Telefónica

.Gian Rojas Ghiglino

Capacitancias en un cable de par trenzado

[B] [A]

[A]

[B]Pantalla

Como se logra una Capacitancia mutua uniforme en un par trenzado sin importar el diametro de los hilos

(Calibres)

D

D DD

D

D

Destancia - D - = La misma

Espesor del Aislamiento = El mismo

Calibre del hilo = Diferente

Capacitancia Mutua = Diferente

Destancia - D - = Diferente

Espesor del aislamiento = El mismo

Calibre del hilo = Diferente

Capacitancia Mutua = Diferente

Destancia - D - = Diferente

Espesor del Aislamiento = Diferente

Calibre del hilo = Diferente

Capacitancia Mutua = La misma

[A] [B]

[A] [B]

[A] [B]

[A] [B]

[A] [B]

[A] [B]

Efecto de la Resistencia y la Capacitancia del Cable sobre la atenuación de señales

Nota:

En un circuito donde existen la resistencia y la capacitancia, las señales transmitidas seran atenuadas y su forma original se alterara o cambiara. En otras palabras la señal se habra distorsionado.

Las altas frecuencias normalmente sufren mas distorsión debido a los efectos combinados de filtrado que ejercen la resistencia y la capacitancia. En la ilustración el tono de alta frecuencia fue casi totalmente absorbido por la Capacitancia del cable.

A

B

Transmision Recepcion

Pantalla del Cable

- 16.5 dBm

0 dBm

[ 1 mw ]