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Normas Técnicas-Arquiteturas alternativas

Por Arthur Henrique guimarães. Criada em 23/12/11 00:01. Atualizada em 13/06/12 13:51.

Arquiteturas alternativas para cabeamento estruturado

 

           Além do modelo básico de rede local, outros padrões de estruturação da rede física são aprovados pela TIA/EIA, ISO e BICSI. Nessa sentido iremos descrever duas opções que servem como alternativa ou complementam uma rede estruturada padrão TIA/EIA 568-A.

3.1 Cabeamento Horizontal para ambientes abertos (cabeamento por zonas)

       Essa prática, conhecida como TIA/EIA TSB-75 (Additional Horizontal Cabling Practices for Open Offices), complementam as normas TIA/EIA 568-A e 569-A, não introduzindo novos componentes nem alterando os padrões de desempenho do sistema de cabeamento.

      Deve ser aplicada em ambientes abertos sujeitos a reconfigurações constantes, onde existem divisórias baixas (baias), armários servindo como divisão de ambientes ou qualquer dispositivo delimitador móvel, ao invés de paredes.

      Nessa prática, será adotada a técnica conhecida como cabeamento por zonas (zone wiring), onde caixas de superfície com tomadas múltiplas, obrigatoriamente com densidade de 6 ou 12 tomadas RJ45, são instaladas em uma localização permanente (colunas ou paredes de alvenaria) próximas às áreas sujeitas a alterações constantes. Os cabos UTP do cabeamento horizontal serão terminados nessas tomadas, permitindo que os cabos horizontais mantenham-se intactos quando houver alteração de lay-out na área. Essas tomadas devem estar facilmente acessíveis; nunca devem ser instaladas sobre o forro, ou áreas obstruídas.

       A partir dessa tomada múltipla, os cabos de estação serão encaminhados por uma infra-estrutura de tubulação específica na Área de Trabalho e interligados diretamente nos equipamentos, sem a utilização de conexões adicionais.

      Em cabeamento metálico (UTP), o cabo de estação que percorre a Área de Trabalho não poderá exceder nunca a 20 metros e deve atender aos requisitos da norma TIA/EIA 568-A. De acordo com o comprimento do cabo horizontal instalado entre o Armário de Telecomunicações e a caixa com tomadas múltiplas, haverá limites para o comprimento máximo do cabo de estação conforme a tabela 3.

      Nesses casos será necessário ainda observar o comprimento dos cabos de manobra e eventuais cabos de equipamento. Na mesma tabela 3, existe uma coluna que apresenta o comprimento máximo combinado que inclui o cabo de manobra, cabo de equipamento e cabo de estação. Dessa forma, será preciso analisar essas três variáveis ( cabo horizontal, cabo de manobra e comprimento combinado) para calcular o valor do cabo de estação, lembrando o comprimento máximo de 20 metros

Cabo Horizontal

Cabo de estação (máximo)

Comprimento Combinado

90 m

3 m

10 m

85 m

7 m

14 m

80 m

11 m

18 m

75 m

15 m

22 m

70 m

20 m

27 m

Tabela 3 - Comprimentos máximos dos cabos UTP na Área de Trabalho de acordo com os cabos UTP horizontais

       Para cabos de fibra óptica, qualquer combinação de comprimento no segmento horizontal, que inclui o cabo horizontal, cabo de estação, cabo de manobras e eventual cabo de equipamento é aceita, desde que mantenha o limite máximo de 100 metros.

A Figura 4 ilustra a aplicação da técnica de cabeamento por zonas :

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3.2 Cabeamento óptico centralizado

3.2.1 Considerações técnicas:

       Essa arquitetura de implementação de cabeamento pode reduzir significativamente o custo de escalabilidade, expansão e gerenciamento de uma rede local, pois implementa em uma edificação, uma estrutura onde os componentes ativos são centralizados, em oposição à técnica de transmissão distribuída. O padrão TIA/EIA TSB-72 (Centralized Optical Fiber Cabling Guidelines) não substitui o modelo estruturado TIA/EIA 568-A mas serve como complemento, principalmente em relação a aplicações de transmissão de dados.

      Essa prática utiliza cabos de fibra óptica multimodo 62,5/125 micrômetros, na distância máxima de 275 metros desde a Sala de Equipamentos até a Área de Trabalho. Atendendo a esse limite, esse sistema de cabeamento estará preparado para suportar serviços multi-gigabit.

      Para isso, duas alternativas de implantação são permitidas conforme ilustra a figura 5:

  • utilização conjunta de cabeamento tronco e horizontal;
  • utilização de cabos individuais.

     No primeiro caso, o cabeamento tronco deverá ser dimensionado com um número de fibras suficiente para atender às presentes e futuras aplicações da capacidade máxima de pontos prevista nas Áreas de Trabalho. Como base de cálculo, duas fibras são necessárias para cada aplicação nesses locais. Os cabos do cabeamento tronco são terminados em painéis de conexão nos armários de telecomunicações e diretamente interligados aos cabos horizontais por cabos de manobra. Os cabos horizontais devem atender à restrição de distância inferior a 90 metros conforme item 2.5.2 deste documento.

     Na segunda opção, os cabos individuais que atendem às Áreas de Trabalho são conduzidos até o ponto central da edificação (Sala de Equipamentos) passando pelo(s) Armário(s) de Telecomunicações. O comprimento dos cabos no trajeto Armário de Telecomunicações - Área de Trabalho deve ser inferior a 90 metros conforme item 2.5.3. No Armário deve ser prevista e mantida sobra nesses cabos individuais que permita a qualquer momento, a inclusão dos mesmos em painéis de conexão (terminação dos cabos). Assim, deverá ser executado um exame criterioso na estruturação dos armários, de forma a existir um crescimento organizado e modular.

     Os cabos ópticos utilizados devem ser obrigatoriamente do tipo tigth buffer e devem atender aos requisitos de segurança.

     Em ambas as opções, o cabeamento deverá permitir identificação de polaridade conforme orientação A-B no ponto de telecomunicações na Área de Trabalho e B-A no painel de conexão na área de comutação.

Figura 5 Dois modelos de cabeamento óptico centralizado

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3.2.2 Considerações sobre projetos utilizando cabos ópticos:

      Para o perfeito funcionamento de um sistema de transmissão de sinais óptico, dois parâmetros são importantes no projeto: margem de desempenho do sistema e faixa dinâmica do receptor. Esses dois cálculos devem ser efetuados para que possamos certificar que o segmento óptico projetado atenderá às exigências de potência média do transmissor e a sensibilidade do receptor mantendo a taxa de erros dentro de valores admissíveis.

     Para efetuarmos esses cálculos devemos possuir os seguintes parâmetros dos componentes do sistema:

  • atenuação do cabo óptico ( dB/Km) no comprimento de onda de operação;
  • atenuação máxima dos conectores (1);
  • atenuação máxima de emenda ( mecânica ou fusão ) (1) ;
  • potência média de transmissão (transmitter average power) para o tipo de fibra;
  • sensibilidade do receptor (receiver sensitivity) para o tipo de fibra;
  • potência máxima de recepção (max receive power).

NOTA:

(1) Os valores máximos desses parâmetros são padronizados pela TIA/EIA 568-A

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3.2.3 Margem de desempenho do sistema:

       Para o cálculo da margem de desempenho do sistema óptico, devemos efetuar o balanço entre as perdas admitidas no sistema de transmissão/recepção e a atenuação do segmento. Nesse cálculo a atenuação do segmento corresponde às perdas do(s) componente(s) passivo(s) ( cabo, conector(es) e emenda ). Se a margem de desempenho for maior do que zero, ou seja, as perdas que os equipamentos suportam, for superior à atenuação máxima da componente passiva do enlace, o sistema irá operar com qualidade. Essa qualidade significa que o sistema transmite um sinal óptico com uma determinada potência e que o receptor irá interpretá-lo mantendo a transmissão dentro da taxa de erro ( BER - Bit Error Rate ) estipulada. Para sistemas ópticos esse valor normalmente é da ordem de 10 -10 ou seja, um bit recebido com erro para cada 10 bilhões de bits transmitidos. Para auxiliar na determinação do valor da margem de desempenho, encontra-se a seguir um roteiro de cálculo.

Item

Descrição do cálculo

Valor de referência(1) ou forma de calcular

Qtde

Subtotal= Ref x Qtde

1

Perda no cabo óptico(2) Af

1.0 dB/km

X metros

Af

2

Perda no par de conectores Ac

0,75 dB

Y conec.

Ac

3

Perda nas emendas Ae

0,30 dB

Z emendas

Ae

4

Perda em outros elementos(3) Ao

   

Ao

5

Atenuação total (At)

= Af + Ac + Ae + Ao

 

At

6

Potência média do tx. (4) Pt

   

Pt

7

Sensibilidade do rx(4) Sr

   

Sr

8

Faixa dinâmica receptor(4) Dr

   

Dr

9

Ganho do sistema (Gs)

= Pt - Sr

 

Gs

10

Margem de perda operação(5)

   

MPo

11

Margem de perda receptor(6)

   

MPr

12

Margem de perda - reparo (7)

0,6

 

0,6

13

Margem de perda - envelh (8)

2,0

 

2,0

14

Total margem de perdas MPt

= MPo+MPr+0,6+2

 

MPt

15

Total perdas no seg. PSt

= Gs MPt

 

PSt

16

Margem de desempenho MD

= PSt At

 

MD

 

NOTAS:

  1. Os valores apresentados nessa coluna são apenas exemplos, pois eles dependem do tipo de fibra, comprimento de onda, tipo de conector, etc...
  2. Observar o comprimento de onda de operação do sistema;
  3. Atenuação de outros componetes no trajeto tais como chaves de desvio (optical bypass), divisores ópticos (passive stars), etc..
  4. Especificações fornecidas pelos fabricantes de equipamentos;
  5. Caso não seja especificado pelo fabricante, utilize os seguintes valores: 2 dB para LEDs (ethernet/fast ethernet) e 3 dB para Lasers ( outros )
  6. Poderá ser especificado pelo fabricante, e corresponde a jitter, recuperação de clock, dispersão cromática, etc.
  7. Correponde ao reparo do cabo com base em duas emendas por fusão com atenuação de 0.3 dB por emenda.
  8. Corresponde à atenuação imposta pelo cabo devido ao envelhecimento.

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3.2.4 Faixa dinâmica do receptor :

       Todo sistema de recepção é projetado levando-se em conta que existe uma atenuação (perda) ao longo do meio de transmissão, caso contrário poderá ocorrer saturação no receptor, prejudicando o desempenho do sistema; esse parâmetro, medido em dB, é chamado de faixa dinâmica do receptor . Durante a elaboração do projeto, é fundamental determinar o valor de perda mínima requerida pelo meio físico, pois ainda nessa fase será possível alterar alguns componentes do sistema (passivos ou ativos) que garantam a operação confiável.

       Para o cálculo desse valor, deve-se subtrair o ganho do sistema do valor especificado para a faixa dinâmica do receptor. O ganho do sistema ( system gain ) é obtido pela diferença entre a potência média de transmissão e a sensibilidade do receptor. Já a faixa dinâmica ( receiver"s dynamic range ) é obtida pela diferença entre a sensiblidade do receptor e a máxima potência óptica suportada pelo receptor.

      Se esse valor for negativo, não serão necessárias maiores preocupações pois o sistema funcionará dentro dos parâmetros estabelecidos. Se esse valor for positivo, o mesmo representa o valor que deve ser introduzido entre os equipamentos de transmissão e recepção (meio físico) para manter os parâmetros ideais de operação, principalmente a taxa de erro.

      Caso o valor da perda no segmento óptico projetado seja insuficiente para compor a perda mínima, deve-se inserir no sistema produtos conhecidos como atenuadores (fixos ou variáveis).

      Caso o valor da perda no segmento óptico projetado for insuficiente para compor a perda mínima, deve-se inserir no sistema produtos conhecidos como atenuadores (fixos ou variáveis).

Para fazer comentários ou sugestões a respeito desta norma envie um e-mail para .

 

 

Fonte da Norma: Centro de Computação Eletrônica da Universidade de São Paulo (CCE-USP)


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