Aclarando las Especificaciones de Rendimiento de las Categorías 5, 5e, 6, y 7

Aunque la especificación IEEE 802.3ab Gigabit Ethernet fue ya divulgada y los grupos de aplicaciones están poniendo su atención en soluciones de próxima generación, todavía existe un alto grado de incertidumbre con relación a la capacidad de los actuales sistemas de cableado de telecomunicaciones para soportar las futuras aplicaciones de alta velocidad. Afortunadamente, la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones (Sigla en Inglés. TIA) y la Organización Internacional para la Estandarización (Sigla en Inglés. ISO) han hecho grandes avances en la especificación y aclaración de los criterios mínimos de rendimiento de cableado necesarios para soportar las aplicacones de la próxima generación.

Recientemente se publicaron los requerimientos adicionales y recomendaciones para cableado categoría 5 y clase D que tienen el propósito de suplementar el existente TIA/EIA-568-A y especificaciones de clase/categoría ISO/IEC 11801 . Estas especificaciones abordan la caracterización adicional de rendimiento funcional de transmisión requerida por quienes desarrollan sistemas para soportar esquemas de transmisión de cuatro pares completos y bi-direccionales (como los que usa Gigabit Ethernet). La Tabla 1 identifica estos nuevos documentos de cableado desarrollados por los comités técnicos de ISO y TIA.:

Tabla 1: Especificaciones Adicionales Categoría 5/Clase D
Nombre del Documento Título
TIA/EIA/TSB95

"Pautas de rendimiento de transmisión adicionales para cableado 4-pares 100 W Categoría 5 ", Septiembre 1999

TIA/EIA-568-A-5

Adición 5 a TIA/EIA-568-A titulado, "Especificaciones adicionales de rendimiento de transmisión para cableado 4-pares 100 W mejorado Categoría 5 ", Noviembre 1999

ISO/IEC 11801:1995 FDAM 2

Enmienda 2 a ISO/IEC 11801 titulado, "Tecnología de Información- Cableado Genérico para el Predio del Cliente Enmienda 2", Septiembre, 1999

Los grupos de trabajo de ISO y TIA están trabajando activamente en el desarrollo de requisitos para categoría 6, categoría 7, clase E, y clase F capaces de soportar anchos de banda de frecuencia mayor y más alto rendimiento de lo que era posible de lograr anteriormente. Estas especificaciones pronto serán presentadas a la industria para su revisión y comentarios técnicos.


TSB95

TSB95 da recomendaciones para el nuevo canal categoría 5 con relación a los parámetros de reflexión de señales y pérdida de igual nivel crosstalk en extremo lejano (equal level far-end crosstalk ELFEXT). Estas recomendaciones se especifican para verificar el rendimiento del cableado instalado categoría 5 o "legacy" para asegurar el soporte de la aplicación Gigabit Ethernet. Las recomendaciones de TSB95para return loss y ELFEXT loss se derivan del peor caso de rendimiento de transmisión de canales con sólo dos puntos de conexión. La topología del canal de dos conectores es consistente con la suposición del comité de IEEE de que el cableado usado para soportar sistemas Gigabit Ethernet es más probable que use un campo de interconexión en vez de un repartidor y no incluirá un punto de conexión de consolidación o transición.

El cableado categoría 5 ya instalado se debe verificar para asegurar que el rendimiento cumple con las recomendaciones mínimas de TSB95 antes de tratar de soportar el protocolo Gigabit Ethernet. Es importante anotar que las configuraciones de canal existentes con tres o cuatro conectores que satisfacen los requerimientos de TSB95 ELFEXT loss y return loss también soportarán Gigabit Ethernet. Debido a que las recomendaciones de TSB95 son aplicables sólo para para la calificación del cableado instalado existente, no se recomienda usarlas como criterios de rendimiento mínimo para el nuevo cableado categoría 5.

Originalmente escritas como una Adición a '568-A, estas recomendaciones se han publicado en forma de Boletín de Sistemas de telecomunicaciones (Sigla en Inglés.TSB). El TSB95 es de naturaleza informativa y no contiene requisitos obligatorios.


TIA/EIA-568-A-5 ('568-A-5)

La Adición 5 a ANSI/TIA/EIA-568-A especifica los requerimientos de rendimiento de la categoría 5 mejorada (categoría 5e). Es altamente recomendable que la nuevas instalaciones de cableado categoría 5 sean específicas para satisfacer los requerimientos mínimos de este documento y se espera que '568-A-5 sea el nuevo estándar mínimo para el cableado categoría 5. '568-A-5 especifica los requerimientos de pérdida mínima de igual nivel crosstalk del extremo lejano (ELFEXT) y return loss necesarios para soportar desarrollos en tecnología de aplicaciones y define el rendimiento mínimo que se requiere para que un canal de cuatro conectores en el peor de los casos soporte aplicaciones que utilicen esquemas de transmisión full-duplex (tal como Gigabit Ethernet). Para asegurar un mejor soporte de aplicaciones, '568-A-5 también especifica pérdidas en rendimiento de suma de potencia NEXT y ELFEXT para cables categoría 5e, enlaces y canales.

La Adición 5 a TIA/EIA-568-A es un documento normativo y, a diferencia del TSB95, suministra requerimientos obligatorios, no recomendaciones.


ISO/IEC 11801:1995 FDAM 2

Las especificaciones de rendimiento en ISO FDAM 2 disponen nuevos requerimientos para return loss y ELFEXT loss para complementar los requerimientos existentes ISO clase D. Los requerimientos FDAM 2 especificados para return loss y ELFEXT loss están en harmonía con los valores propuestos en '568-A-5, sin embargo, FDAM 2 no especifica el margen adicional de NEXT loss por encima de los requerimientos de la clase D existente. FDAM 2 también incluye requerimientos de retardo de propagación y diferencia de propagación para canales y enlaces permanentes, que harmonizan con los requerimientos de TIA/EIA-568-A-1.

Los requerimientos de la enmienda 2 a ISO/IEC 11801 son normativos y se espera que este documento se convierta en la norma para las nuevas instalaciones de cableado Clase D.


Categoría 6/Clase E

El conector categoría 6/clase E propuesto para área de trabajo debe ser un conector modular de 8 contactos.

Las normas propuestas para categoría 6/clase E que están actualmente en proceso de desarrollo por los grupos de trabajo de ISO y TIA describen un nuevo rango de rendimiento para cableado de par trenzado no apantallado. El propósito del grupo de trabajo que está desarrollando los requerimientos para categoría 6/clase E es especificar el diseño de las soluciones de cableado UTP y ScTP que de el mejor rendimiento. Se anticipa que los requerimientos para categoría 6/clase E se especifiquen para una banda de frecuencia de por lo menos 1-250 MHz y sea capaz de soportar una atenuación de suma de potencia positiva para una rata de crosstalk (ACR) hasta de 200 MHz.

Para topologías de cableado categoría 6/clase E, se ha acordado que la interfaz de conector modular de 8 contactos será la interfaz obligatoria de área de trabajo para ser consistentes con los requerimientos categoria/clase existentes. Las specifications para Categoría 6/clase E serán compatibles con anteriores, lo que significa que las aplicaciones que se ejecutan en categorías/clases más bajas serán soportadas por la infraestructura de categoría 6/clase E. Si se van a mezclar componentes diferentes de categoría/clase con componentes de categoría 6/clase E, entonces la combinación debe cumplir los requerimientos de transmisión del componente de categoría/clase de más bajo rendimiento.

TIA, ISO, CENELEC, y otros están colaborando estrechamente en el desarrollo de normas para categoría 6 y clase E . Se espera que los requerimientos para categoría 6/clase E estarán disponibles pronto para ser revisados por la industria. Si TIA e ISO no encuentran problemas técnicos inesperados, es posible que la industria tenga acceso a la publicación de requerimientos para categoría 6/clase E dentro de 12 meses.

Categoría 7/Clase F

Lo más posible es que el cableado propuesto para categoría 7/clase F será soportado por un diseño de hardware conector completamente nuevo.

Los requerimientos propuestos para categoría 7/clase F están siendo desarollados para cableado de par trenzado completamente apantallado (i.e., apantallado general y pares individualmente apantallados). La Categoría 7/clase F probablemente será soportada por un diseño de interfaz completamente nuevo (i.e. clavija y enchufe). Aún cuando estos requerimientos serán soportados por una nueva interfaz de hardware de conexión, la categoría 7/clase F también será compatible con categorías y clases de más bajo rendimiento. Se anticipa que los requerimientos para categoría 7/clase F se especificarán en una banda de frecuencia de por lo menos 1-600 MHz. Por ahora, no hay aplicaciones, propuestas o pendientes, en desarrollo para operaciónes por encima de cableado categoría 7/clase F.

Es interesante anotar que TIA no está activamente desarrollando normas para categoría 7 y probablemente estará de acuerdo con los requerimientos de clase F empleados por ISO. Si en la industria se logra un consenso en la selección de un diseño de interfaz para área de trabajo categoría 7, es posible que los requerimientos para clase F estén disponibles para la misma época en que estarán disponibles las especificaciones para categoría 6/clase E.


Cuadro de comparación de rendimiento:

La Tabla 2 muestra datos comparativos de rendimiento de canal a 100 MHz y otros valores de frecuencia de interés para las normas de rendimiento propuestas por TIA para category 5, 5e, y 6 e ISO para clase D, E, and F.


Tabla 2:Comparación de Normas de Rendimiento
Peor caso de rendimiento funcional de canal a 100 MHz
Parámetro Categoría 5
y Class D

con requerimientoss adicionales TSB95
y FDAM 2
Categoría 5e
('568-A-5)

Categoría 6
Clase E propuesta

(Rendimiento a
250 MHz se muestra entre
paréntesis)

Categoría 7
Clase F
Propuesta(rendimiento a
600 MHz se muestra entre paréntesis)

Rango de frecuencia especificada 1-100 MHz 1-100 MHz 1-250 MHz 1-600 MHz
Atenuación 24 dB 24 dB 21.7 dB
(36 dB)
20.8 dB
(54.1 dB)
NEXT 27.1 dB 30.1 dB 39.9 dB
(33.1 dB)
62.1 dB
(51 dB)
Suma Potencia NEXT N/A* 27.1 dB 37.1 dB
(30.2 dB)
59.1 dB
(48 dB)
ACR 3.1 dB 6.1 dB 18.2 dB
(-2.9 dB)
41.3 dB
(-3.1 dB)**
Suma-Potencia ACR N/A 3.1 dB 15.4 dB
(-5.8 dB)
38.3 dB
(-6.1 dB)**
ELFEXT 17 dB
(nuevo requerimiento)
17.4 dB 23.2 dB
(15.3 dB)
ffs***
Suma-Potencia ELFEXT 14.4 dB
(nuevo requerimiento)
14.4 dB 20.2 dB
(12.3 dB)
ffs***
Return loss 8 dB*
(nuevo requerimiento)
10 dB 12 dB
(8 dB)
14.1 dB
(8.7 dB)
Retardo Propagación 548 nsec 548 nsec 548 nsec
(546 nsec)
504 nsec
(501 nsec)
Diferencia de propagación 50 nsec 50 nsec 50 nsec 20 nsec

Nota: Los requerimientos de rendimiento de canal de la industria para Categoría 6 y Categoría 7 están actualmente en proceso de desarrollo.

* El requisito de return-loss Clase D a 100 MHz es 10 dB. La pérdida de suma de Potencia NEXT Class D es 24.1 dB a 100 MHz.

** El ACR Positivo a 600 MHz se logra con la implementación típica de Clase F con ambiente de interconexión y sin punto de transición.

*** ffs-Los parámetros están marcados para futuro estudio por el grupo de normas de ISO, y los requerimientos anticipados de rendimiento están en proceso de desarrollo.


Conclusión:

Al instalar y diseñar sistemas de cableado estructurado, escoja las bases más fuertes para soportar sus necesidades de operación en red presentes y futuras. Para asegurar soporte de tecnologías emergentes que utilicen los últimos avances en esquemas de señales, es importante estar informado lo mejor posible. Confíe en que los grupos de desarrollo de normas de TIA e ISO especifican criterios completos de cableado capaces de proveer hoy aseguramiento de aplicaciones para las tecnologías de mañana.




Definiciones Importantes

Atenuación a la relación de Crosstalk (ACR)

Una consideración crítica para determinar la capacidad de un sistema de par trenzado no apantallado (UTP) o un par trenzado apantallado (ScTP) es la diferencia entre atenuación y diafonía de extremo cercano (NEXT). Esta diferencia se conoce como la atenuación a la relación de crosstalk (ACR). Un ACR positivo significa que la intensidad de la señal transmitida es más fuerte que la del crosstalk de extremo cercano. El ACR ayuda a definir el ancho de banda de una señal (i.e. 200 MHz para categoría 6) donde las relaciones señal/ruido son suficientes para soportar ciertas aplicaciones. Es interesante anotar que la tecnología de procesamiento de señales digitales (DSP) puede ejecutar cancelación de crosstalk permitiendo a algunas aplicaciones expandir anchos de banda utilizables hasta y más allá del punto en el cual ACR es igual a cero. Aún así, la frecuencia máxima para la que un ACR positivo está asegurado provee un punto de referencia para evaluar el ancho de banda utilizable de los sitemas de cableado de par trenzado (balanceado).

Atenuación

Atenuación es una medida de la disminución de la intensidad de la señal a lo largo de la línea de transmisión. Asegurar una baja atenuación de señal es crítico porque la tecnología digital de procesamiento de señales no puede compensar por demasiada atenuación de señal.

Crosstalk de Extremo Cercano (NEXT)
e Igual Nivel de Crosstalk de Extremo Lejano (ELFEXT)

Los requerimientos de Crosstalk de extremo cercano Par-a-par (NEXT) cuantifican el acoplamiento indeseado de señal de pares adyacentes que se recibe en el mismo extremo del cableado como el extremo transmisor de los pares disturbadores. Los grupos que trabajan con normas se han dado cuenta ahora que la naturaleza sofisticada de la transmisión full duplex requerirá que el crosstalk del extremo lejano sea especificado. El crosstalk de extremo lejano Par-a-par (FEXT) cuantifica el acoplamiento de señal indeseada en el extremo de recepción de los pares disturbadores. ELFEXT se calcula restando la atenuación a la pérdida del crosstalk de extremo lejano. Niveles pobres de ELFEXT pueden resultar en un aumento de errores de bits y/o paquetes de señales imposibles de enviar. Observe que el margen NEXT por si solo no es suficiente para asegurar el funcionamiento adecuado del crosstalk de extremo lejano!

Suma de Potencia

El rendimiento de suma de potencia de NEXT y ELFEXT provee "headroom" para asegurar que los canales de cableado sean lo suficientemente robustos para manejar el crosstalk de disturbadores múltiples. La suma de potencia es responsable por el rendimiento combinado de todas las combinaciones de pares. Este tipo de caracterización se necesita para asegurar la suficiencia del cableado con aplicaciones que utilizan todos los cuatro pares para recibir y transmitir señales simultaneamente (e.g. Gigabit Ethernet).

Return Loss

Return loss es una medida de las reflexiones de señal que ocurren a lo largo de la línea de transmisión y está relacionado con desajustes de impedancia presentes a través del canal de cableado. Debido a que aplicaciones emergentes tales como Gigabit Ethernet dependen de un esquema de codificación de transmisión full duplex (las señales de transmisión y recepción están superpuestas en el mismo par conductor), son sensibles a errores que pueden resultar de la pérdida de rendimiento marginal (marginal return loss performance).

Retardo de Propagación & Diferencia de Propagación

El retardo de propagación es equivalente al tiempo que transcurre entre la transmisión de una señal y la recepción al otro extremo del canal de cableado. El efecto es similar a la diferencia en tiempo que hay entre cuando se ve el rayo y se oye el trueno - con la excepción de que las señales eléctricas viajan mucho más rápido que el sonido. La diferencia de propagación es la diferencia entre el par con menos retardo y el par con más retardo. Los errores de transmisión asociados con retardo excesivo y diferencias de propagación incluyen aumento de perturbaciones oscilatorias y errores de bit.

Ancho de Banda (fibra)

El ancho de banda describe la capacidad de frecuencia de un sistema de transmisión y es una función del tipo de fibra, distancia, y características del transmisor. El margen de ancho de banda maximiza la capacidad de un sistema para soportar aplicaciones avanzadas.

Balance

La transmisión con par trenzado depende de la simetría de la señal o "balance" entre los dos conductores de un par. El mantener un balance adecuado asegura que los sistemas de cableado y los componentes no emitan radiación electromagnética indeseada y no sean susceptibles a ruido eléctrico. Aunque estos parámetros no son requisitos para la industria, se recomienda que el balance de los componentes del cableado se asegure a través de medidas de pérdida de conversión longitudinal (LCL) y pérdida de transferencia de conversión longitudinal (LCTL).

Impedancia de Transferencia

La efectividad de la pantalla afecta directamente la habilidad de un cable par trenzado apantallado y del hardware de conexión para maximizar la inmunidad a fuentes de ruidos externos y minimizar emisiones radiadas. La impedancia de transferencia es una medida de la efectividad de la pantalla; valores bajos de impedancia están relacionados con una mejor efectividad de pantalla.



Biografía

Valerie Rybinski tiene el título de Ingeniero Eléctrico de Primera en The Siemon Company. Sus responsabilidades incluyen investigación y diseño en pruebas eléctricas y desasrrollo. Dentro de sus actividades se incluye el ser miembro de los grupos de trabajo de TIA responsables del desarrollo de especificaciones de cableado de la próxima generación ; presidente del Grupo de Trabajo de Hardware de Conexión de TIA TR42.7.1; y Secretaria del Subcomité de Cableado de Cobre de TIA TR42.7 .

Valerie tiene un título en Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Connecticut.


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