Uso Compartido de Cables en Entornos de Edificios Comerciales: Reducción de Costos, Simplificación de la Organización de Cables y Convergencia de Aplicaciones sobre Par Trenzado

El uso compartido de cables describe la práctica de ejecutar más de una aplicación sobre pares distintos en un canal de telecomunicaciones de par trenzado de cobre. Entre los ejemplos comunes del uso compartido de cables se incluye la transmisión de doce líneas 10BASE-T por un cable de 25 pares usando adaptadores en Y para separar diferentes líneas de voz y fax que transmiten por un único canal por detrás de la toma de salida de la pared. Aunque el concepto de uso compartido de cables está claramente aceptado por los profesionales de telecomunicaciones, sólo ahora se empieza a reconocer como práctica para reducir costos, simplificando la organización de cables y haciendo que converjan aplicaciones en un único medio en entornos de edificios comerciales. La creciente aceptación del mercado de los sistemas de cableado completamente blindados (es decir, "categoría 7" o "clase F") se ha identificado como motivo principal por el que aparecen técnicas de uso compartido de cables en los proyectos de los diseñadores y consultores de infraestructura de TI líderes en el sector.

Voz analógica 1 par
Voz sobre IP (VoIP) 2 pares
Vídeo a través de IP 2 pares
Televisión por cable (CATV) 1 par con balun
Circuito cerrado de televisión (CCTV) 1 par con balun
10/100BASE-T 2 pares

Tabla 1: Aplicaciones típicas en entornos de áreas de trabajo de alta densidad

Las normas de telecomunicaciones TIA¹ e ISO² especifican topologías genéricas y recomendaciones mínimas para asegurar un diseño coherente del sistema de cableado en todo el mundo. En muchos entornos comerciales, se adoptan los requisitos³ mínimos de las normas para proporcionar dos salidas de telecomunicaciones en cada área de trabajo como diseño básico de infraestructura de edificios.

Sin embargo, hay algunos usuarios finales, como centros de atención telefónica, centros de fax, aulas, centros de formación e instalaciones de monitorización que utilizan más de dos aplicaciones en cada área de trabajo. De hecho, algunos diseños de salas de recuperación de pacientes inlcuyen un mínimo de 15 aplicaciones4 en cada área de trabajo. Como se muestra en la tabla 1, esas áreas de trabajo de alta densidad normalmente utilizan varias aplicaciones de baja velocidad, además de un servicio de datos de alta velocidad. Las estrategias de uso compartido de cable benefician a esos tipos de áreas de trabajo al simplificar la organización del cableado gracias a un menor número de cables; y al reducir derroche y costo al eliminar la existencia de pares sin uso si se dedicara un canal de cuatro pares a cada aplicación. Se pueden materializar aún más las ventajas de costo y organización de cables si servicios como CATV y CCTV, que normalmente se transmiten sobre cable coaxial e intercomunicadores, que usan hilos de cobre 18 AWG, convergen en la red de telecomunicaciones empleando dispositivos de bajo costo, como baluns para video.

A algunos diseñadores y consultores todavía les preocupa la especificación del uso compartido de cable porque no están seguros de la aceptación por parte de las normas de tal práctica. Lo positivo es que tanto TIA como ISO reconocen y proporcionan pautas sobre la implementación del uso compartido de cable. En el anexo B de ANSI/TIA/EIA-568-B.1 se describe el desempeño de transmisión de varios tipos de aplicaciones que no interfieren entre sí, en un entorno compartido basándose en la diafonía interna que se encuentran en los sistemas de cableado UTP (par trenzado sin apantallar) y proporciona ejemplos de aplicaciones que pueden coexistir en cables multipar. La norma también indica que se puede usar el conocimiento del tipo de transmisión de la aplicación (es decir, intermitente, continua, sincronizada o aleatoria) y el ruido interno de la planta de cableado para determinar si pueden coexistir varias aplicaciones o instancias de la misma aplicación en un canal. La norma ISO/IEC 11801: 2002, 2ª edición amplía esta información y proporciona consideraciones sobre diafonía del uso compartido de cable, y pautas para minimizar incompatibilidades de uso compartido de la cubierta del cable. La norma ISO/IEC 15018 va un paso más allá y recomienda que se considere el uso compartido de cable cuando el espacio del tendido está limitado en entornos residenciales. Grupos industriales como BICSI5 y reglamentos de edificación como NEC6 en Estados Unidos aceptan la práctica del uso compartido de cable. En resumen, todas las normas de telecomunicaciones reconocen el uso compartido de cables y proporcionan directrices de implementación basándose en el potencial de interferencias de las aplicaciones debido a los niveles de diafonía interna del cableado de canal.

Figura 1: Cuadro comparativo de pérdida de acoplamiento PSNEXT de canales

Figura 2: Cuadro comparativo de acoplamiento PSELFEXT de canales

El uso compartido de cable no empezó a ganar popularidad hasta la adopción de los sistemas de cableado totalmente blindados de clase F por la norma ISO. El motivo es que el volumen de acoplamiento de diafonía interna (tanto paradiafonía como telediafonía) en sistemas de cableado UTP y F/UTP (apantallado por lámina metálica sobre UTP) que hacía difícil para los usuarios prever si varias aplicaciones podían coexistir en un cable.

Como se muestra en las figuras 1 y 2, los cálculos demuestran que el 23.4% de la señal transmitida por una aplicación aparece como ruido, como suma de potencias de paradiafonía o telediafonía a 100 MHz en sistemas de cableado de categoría 5e/clase D. La situación mejora en los sistemas de categoría 6A/clase EA, en la que el 11.4% de la señal transmitida por una aplicación aparece como ruido como suma de potencias de paradiafonía o telediafonía a 100 MHz, pero ese desempeño no es suficiente para asegurar que todas las aplicaciones funcionarán adecuadamente en un entorno de cubierta de cable. Con sólo el 1.6% de ruido de la señal transmitida por una aplicación como suma de potencias de paradiafonía o telediafonía a 100 MHz en sistemas de cableado de clase F, los usuarios finales tienen la garantía de que hay suficiente aislamiento al ruido entre pares para admitir varias aplicaciones o múltiples instancias de una aplicación sobre un canal de 4 pares de clase F.

Figura 3: Conector y toma de estilo no RJ de categoría 7/7A

Los requisitos de cableado de la clase F aparecieron inicialmente en la primera edición de la norma ISO/IEC 11801 publicada en 1999. El cableado de clase F está formado por componentes de categoría 7 totalmente blindados y se caracteriza sobre un ancho de banda de 1 a 600 MHz. La interfaz de hardware de conexión preferido para la implementación de uso compartido de cable es la interfaz de tipo no RJ que se describe en IEC 61073-3-104, como se muestra en la figura 3. Se debe a que el diseño de cuadrante aislado de la interfaz de tipo no RJ permite fácil acceso a uno o dos pares del canal usando conectores de tipo no RJ de 1 y 2 pares, el cable adecuado y, en el extremo opuesto, terminados con conector Ethernet RJ-45 o RJ 11 cableado adecuadamente, como se muestra en la figura 4.

Figura 4: Patch cords híbridos (conector de tipo no RJ de 1 par a conector RJ-11 y conector de tipo no RJ de 2 pares a conector RJ-45)

ISO está desarrollando los requisitos del cableado de clase FA usando el mismo conector de tipo no RJ unido a un cable de categoría 7A mejorado y se caracterizará sobre un ancho de banda de 1 a 1,000 MHz. La clase FA es el nivel adecuado de cableado para especificar compatibilidad con todos los canales de CATV (hasta 862 MHz).

Los requisitos de cableado de la clase F aparecieron inicialmente en la primera edición de la norma ISO/IEC 11801 publicada en 1999. El cableado de clase F está formado por componentes de categoría 7 totalmente blindados y se caracteriza sobre un ancho de banda de 1 a 600 MHz. La interfaz de hardware de conexión preferido para la implementación de uso compartido de cable es la interfaz de tipo no RJ que se describe en IEC 61073-3-104, como se muestra en la figura 3. Se debe a que el diseño de cuadrante aislado de la interfaz de tipo no RJ permite fácil acceso a uno o dos pares del canal usando conectores de tipo no RJ de 1 y 2 pares, el cable adecuado y, en el extremo opuesto, terminados con conector Ethernet RJ-45 o RJ 11 cableado adecuadamente, como se muestra en la figura 4. ISO está desarrollando los requisitos del cableado de clase FA usando el mismo conector de tipo no RJ unido a un cable de categoría 7A mejorado y se caracterizará sobre un ancho de banda de 1 a 1,000 MHz. La clase FA es el nivel adecuado de cableado para especificar compatibilidad con todos los canales de CATV (hasta 862 MHz).

Figura 5: Implementación típica de uso compartido de cable para centro de llamadas/fax

Figura 6: Implementación típica de uso compartido de cable para varias aplicaciones

Aunque las prácticas de implementación del uso compartido de cable son muy flexibles y admiten una amplia gama de configuraciones, dos configuraciones básicas pueden satisfacer las necesidades de la mayoría de usuarios finales. En centros de atención telefónica y fax, los agentes están comúnmente organizados en grupos de trabajo y tienen teléfono analógico y conexión a Internet. En este ejemplo, la práctica del uso compartido de cable recomendada sería proporcionar a cada grupo de trabajo de 4 agentes un MuTOA7 que contenga una salida de clase F y cuatro salidas de categoría 6A. El canal de clase F proporcionaría 4 líneas analógicas de teléfono al grupo, como se muestra en la figura 5. Al utilizar prácticas de uso compartido de cable en centros de llamadas y fax, los usuarios finales normalmente logran un ahorro superior al 10% en materiales, un 38% de reducción en el número total de salidas y menor complejidad de organización de cable.

En muchos entornos multi-aplicación, como aulas, asistencia sanitaria e instalaciones de monitorización, las salidas del área de trabajo admiten muchos servicios, incluyendo VoIP (voz sobre IP), CATV, CCTV, Internet, cámaras de seguridad, intercomunicadores y datos a alta velocidad. En este ejemplo, destinar un cable dedicado para cada aplicación requeriría 9 salidas en el área de trabajo. Una solución más eficaz para entorno multi-aplicación como este es adaptar el uso compartido de cable, con lo cual cada área de trabajo admitiría los 9 servicios sobre dos canales de clase F y un canal de categoría 6A. Las dos salidas de clase F soportarían los servicios mencionados en la figura 6. Con esta implementación, los usuarios finales normalmente lograrían un ahorro de costos superior al 20% en materiales, una reducción del 57% en el número de salidas y una menor complejidad de organización de cables. Además, los usuarios finales se benefician de la convergencia de su cableado coaxial (CATV y CCTV) y de cobre (intercomunicadores) sobre la red de telecomunicaciones con la ventaja adicional de una simplificación de la gestión de infraestructura y la reducción de su complejidad.

Al diseñar soluciones de uso compartido de cable, es fundamental planificar los tipos de aplicaciones que se admitirán y conocer los ciclos de vida útil de sus equipos. Por suerte, el ciclo de vida útil de un centro de llamadas y la mayoría de aplicaciones de vídeo es más largo que el ciclo de 10 años especificado por las normas TIA e ISO para aplicaciones de datos. Aunque se pueden obtener muchas ventajas con la adopción de estrategias de diseño de uso compartido de cables, es importante recordar que esas técnicas pueden reducir la capacidad de la infraestructura de cableado para soportar aplicaciones y actualizaciones futuras. Como consecuencia, la práctica recomendada para todas las soluciones de uso compartido de cable es proporcionar una salida de categoría 6A de 4 pares o de clasificación superior, como mínimo, además de las salidas de clase F compartidas para asegurar una ruta de migración para actualizaciones de datos de alta velocidad.

La demanda del usuario final de compatibilidad para aplicaciones de baja velocidad y alta densidad está aumentando a medida que cada vez más dispositivos admiten protocolo IP, comunicación Ethernet y operaciones sobre cableado de par trenzado. Afortunadamente, el cableado de clase F y FA proporciona el necesario aislamiento de ruido interno para admitir métodos de uso compartido de cable aprobados por las normas que reducen costos, simplifican la organización de cables y soportan la convergencia de aplicaciones en un medio de par trenzado.

  1. TIA corresponde a las siglas de Telecommunications Industry Association (Asociación de la Industria de Telecomunicaciones)
  2. ISO corresponde a las siglas de International Standards Organization (Organización de Normas Internacionales)
  3. Los requisitos mínimos de salidas de telecomunicaciones se especifican en ANSI/TIA/EIA 568 B.2 e ISO/IEC 11801: 2002, 2ª edición
  4. Entre las aplicaciones típicas compatibles se incluyen: 2 de voz, 4 de datos clínicos por Ethernet, 2 de datos por Ethernet para monitorización remota de pacientes ICU, 1 de llamadas de enfermería por Ethernet, 1 de datos auxiliares por Ethernet para aplicaciones no clínicas, 2 de entretenimiento del paciente y salidas adicionales para actividad de la "zona de familia"
  5. BICSI corresponde a las siglas de Building Industry Consulting Service International, Inc. Visite www.bicsi.org para más información
  6. NEC corresponde a las siglas de National Electrical Code®
  7. MuTOA corresponde a las siglas de Multi User Telecommunications Outlet Assembly (Salida Multiusuario de Telecomunicaciones)

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