El cableado de par trenzado existe desde hace muchas décadas. Se ha convertido en el tipo de cableado elegido para todas las aplicaciones de red desde que se introdujo por primera vez a principios de la década de 1990. La primera aplicación que utilizó cableado de par trenzado fue con el muy lento 10Base-T, que era solo una aplicación de 10 Mbps. Hoy en día, las aplicaciones de par trenzado pueden soportar altas velocidades de hasta 10 Gbps. Entonces, con tal aumento en la velocidad de la red, es posible que se pregunte si todos los cables de par trenzado son iguales. Absolutamente no. El cableado de par trenzado puede verse igual desde el exterior, pero hay mucha tecnología interna en el interior que el usuario no puede ver.
La forma más común de cableado de par trenzado suele tener cuatro pares. Internamente, los cuatro pares siguen un estándar de código de color común establecido por ANSI/TIA 568.2-D que es
Par 1 – es un cable azul trenzado con un cable blanco/azul
Par 2 – es un cable naranja trenzado con un cable blanco/naranja
Par 3 – es un cable verde trenzado con un cable blanco/verde
Par 4 – es un cable marrón trenzado con un cable blanco/marrón.
Pero eso es donde termina. Pero lo que a veces se pasa por alto es que dentro de la cubierta del cable hay mucha tecnología e ingeniería que afecta el rendimiento y las velocidades de red del cable.
A lo largo de los años, ha habido muchos tipos diferentes de cableado de par trenzado. Estos están disponibles y vienen en diferentes clasificaciones de rendimiento y tipos de construcción.
Calificaciones de desempeño se identifican por tipos de categoría. El primer “grado de datos” de cableado de par trenzado se denominaba Categoría 3. Antes de esto, cualquier forma de cableado de par trenzado no se consideraba de grado de datos. Hoy en día, la categoría de cable ratificada más alta regida por ANSI/TIA es la Categoría 8. Cuanto más alta sea la categoría de cable, mejor será el rendimiento del cable. El rendimiento del cable se nota por el aumento en la calificación de megahercios para el cable. La clasificación de megahercios (MHz) indica qué tan rápido se puede enviar una señal a través del cable y seguir siendo aceptable en el otro extremo.
Tipos de construcción de las categorías de cables pueden variar desde un cable básico de par trenzado sin blindaje (U/UTP) hasta una amplia gama de diseños blindados. Si bien el par trenzado sin blindaje es el tipo de construcción más comúnmente instalado en el mercado, hay varios tipos diferentes de par trenzado blindado disponibles. Esto varía porque hay varias formas en que se puede aplicar el blindaje al cable en general y a los pares individuales.
Hay varios tipos comunes de cable de par trenzado blindado disponibles para una categoría de cable. Dado que hay varias formas de “proteger” cable de par trenzado, deberá comprender la notación sobre cómo se aplica el blindaje al cable. El cable blindado generalmente se escribe como (F/UTP), (U/FTP) y (S/FTP). Observe el “/” en la notación. En el lado izquierdo de la barra inclinada representa el blindaje general alrededor de los 4 pares trenzados. En el lado derecho de la barra inclinada representa el blindaje de los pares individuales.
(F/UTP) – Se refiere a 4 pares trenzados sin blindaje rodeados por algún tipo de blindaje general en una cubierta de cable
(Esc/FTP) – Se refiere a 4 pares blindados individualmente rodeados por algún tipo de blindaje general en una cubierta de cable
(U/FTP) – Se refiere a 4 pares blindados individualmente sin ningún blindaje general en una cubierta de cable
El cable blindado se usa comúnmente en aplicaciones donde puede haber un ruido exterior incontrolable, a veces denominado (EMI/RFI), que podría causar interferencias en su red. Independientemente del tipo de construcción del cable, existen muchos factores internos que controlan el nivel de rendimiento del cable. Habiendo dicho todo eso, "¿cuáles son algunos de los diseños de cables internos utilizados para lograr estos estándares de rendimiento más altos"? Algunos de estos son:
Torsión interna de pares – Es probablemente lo que todos notan primero cuando se trata de cableado de par trenzado. Esto se representa retorciendo 2 cables juntos con el fin de cancelar la interferencia electromagnética (EMI) de fuentes externas. Normalmente, cuando se envía una señal a través de un cable, comienza a debilitarse o atenuarse y también comienza a generar ruido. Una forma de ayudar a asegurar mejor la obtención de una buena señal a largas distancias, los ingenieros enviarán un positivo y un negativo de la misma señal cada uno en su propio cable y los torcerán juntos. La señal aún se atenuará, pero cualquier ruido positivo y negativo que se produzca se cancelará a lo largo del cable.
Dicho esto, cuanto más alta sea la categoría de cable de par trenzado que admita una calificación de megahercios más alta, más apretado será el par trenzado. Cuanto mayor sea la torsión del par dentro del cable, tendrá un efecto positivo en la medición eléctrica NEXT, Near-End Crosstalk. Por ejemplo, el cableado de Categoría 3 puede tener 2 o 3 torceduras por pie, mientras que el cableado de Categoría 6 o Categoría 6A puede tener de 20 a 25 torceduras por pie, según el par que haya dentro.
Núcleo conductor – El rendimiento del cable es más que solo el trenzado de pares dentro de la cubierta del cable. El tamaño del núcleo del conductor también afecta en gran medida el rendimiento del cable. El tamaño de los cables conductores se mide en calibre que se refiere a American Wire Gauge (AWG). AWG se dimensiona según el número de veces que se tira un cable. Por ejemplo: un cable de 28 AWG es más delgado que un cable de 22 AWG, porque fue estirado más veces, por lo que los cables serán más delgados.
La medida eléctrica que se ve más afectada por el tamaño del núcleo del conductor es la atenuación. Atenuación, hoy en día a menudo se la conoce como pérdida de inserción, que es la medida de la señal a través del cable. Cuanto más grueso es el conductor del cable, menor es el calibre del cable y, por lo general, menos pérdida de señal. Cuanto más delgado es el conductor, mayor es el calibre del cable y, por lo general, mayor pérdida de señal.
Por lo general, los cables sólidos horizontales de Categoría 5 y Categoría 5e utilizan un conductor de 24 AWG en su construcción. Los cables sólidos horizontales de Categoría 6 y Categoría 6A utilizarán un conductor de 23 AWG en su construcción.
Habiendo dicho todo eso, los fabricantes de cables a granel deben tener cuidado al “dimensionar” los conductores en sus cables. Un conductor demasiado grande puede dañar el rendimiento del cable. Seguro que la intensidad de la señal es muy buena, pero debido a que hay más cobre dentro del cable, la medición NEXT disminuye porque los conductores actúan como una antena dentro del cable y se produce más diafonía. Sin mencionar que el uso innecesario de conductores de alambre más grandes aumenta el costo total del cable.
Como puede ver, puede convertirse en un acto de equilibrio para los fabricantes de cables al diseñar y diseñar el cable entre la torsión del par y el tamaño del núcleo del conductor. Pero los fabricantes de cables han encontrado una manera de evitar esto para seguir utilizando estas dos técnicas de diseño de cableado y obtener el máximo rendimiento.
Separadores de pares – Otra característica de mejora del rendimiento que utiliza el cable a granel es el uso de algún tipo de separador de pares. Los separadores de pares vienen en varias formas, ya sea una “X” relleno cruzado de diseño o un relleno de cinta simple. Ver imagen a continuación. Estos rellenos se utilizan para crear espacio o alguna forma de separación entre los cuatro pares trenzados dentro del cable. La separación del par trenzado es importante porque mejora la NEXT, medición eléctrica de diafonía de extremo cercano del cable. Esto es especialmente crítico con cables de datos de categoría 6 y categoría 6A de mayor velocidad.
Los fabricantes han descubierto que al agregar relleno dentro del cable, aún pueden torcer los pares con fuerza e incluso usar conductores más gruesos y aún así mantener el rendimiento general de acuerdo con los requisitos de la categoría de cable deseada. La “X” El relleno cruzado de diseño es extremadamente común porque la igualdad separa los cuatro pares trenzados por igual. Se usa el relleno de cinta, si el fabricante lo llena necesita tener una barrera entre solo dos de los cuatro pares trenzados dentro del cable. Los rellenos son muy útiles en el diseño de cables, pero el factor negativo cuando se usan es que aumentan el volumen del cable al hacer que el diámetro total del cable sea más grande y también agregan más costos al cable con material adicional y tiempo de fabricación.
Materiales de aislamiento y cubierta – Otra técnica de diseño que debe tenerse en cuenta en la fabricación de cables de datos de alta velocidad son los materiales de aislamiento y cubierta. Muchos usuarios pasan por alto o no se dan cuenta de lo importante que es esto. En realidad, hay varios factores críticos involucrados con los materiales utilizados en la fabricación de un “buen” cable. Este es un tema de dos partes que trata sobre el rendimiento del cable y una prueba de seguridad contra quemaduras.
Cuando se trata de material de aislamiento y cubierta, el grosor de estos materiales determina el rendimiento y la flexibilidad del cable. Si los materiales de aislamiento son demasiado delgados, esto significa que los conductores están más juntos y podrían afectar la medición de diafonía NEXT del cable. Si el aislamiento es demasiado grueso, dificulta la flexibilidad del cable, además de agregar costo y tamaño al cable. Con respecto a la cubierta del cable, esto también es cierto con una excepción. Los cables a granel de categoría 6A suelen tener diseños de cubierta de cable muy gruesos o con formas inusuales. Esto es para crear un espacio adicional a propósito cuando un cable está uno al lado del otro. Dado que la Categoría 6A se relaciona con ANEXT, Align Near-end cross talk, el ruido fuera de los fabricantes de cables "aumentará"; o haga las chaquetas más gruesas para lograr este nivel de rendimiento.
Cuando se trata de cable de par trenzado de grado de datos, todo el mundo suele pensar únicamente en el rendimiento del cable. Hay un factor de seguridad que debe ser considerado también. Cada cable de datos de par trenzado está hecho y diseñado para cumplir con una instalación específica. Esto significa que el cable se puede instalar legalmente de acuerdo con los códigos locales de construcción e incendios dentro de una jurisdicción. Este puede ser un tema muy complejo. Pero lo importante aquí es el tipo de compuestos utilizados en la fabricación del aislamiento y las chaquetas. Dependiendo del tipo de prueba de quemado que el cable deba cumplir, los compuestos pueden ser muy costosos.
Por ejemplo, el cable de par trenzado que se instala en espacios aéreos elevados generalmente requiere un cable con clasificación plenum. Un cable de par trenzado que cumple con la clasificación plenum debe usar algunos compuestos muy específicos y costosos. Uno de estos compuestos utilizados en el aislamiento del cable plenum es FEP, material de etileno propileno fluorado. Este material es muy costoso y puede afectar en gran medida el costo final del cable, por lo que los fabricantes intentan usar solo la cantidad suficiente de este material para seguir siendo competitivos, pero aun así cumplen y pasan la estricta prueba de quemado mientras mantienen el rendimiento del cable.
Por lo tanto, entre cumplir con el rendimiento deseado del cable y las pruebas de quemado, el grosor de los aislamientos y cubiertas del cable puede volverse muy crítico y convertirse en un acto de equilibrio en el diseño final general y la producción del cable.
Finalmente, como probablemente pueda ver, diseñar un cable de datos con clasificación de categoría no es solo colocar algunos pares trenzados dentro de una cubierta de cable. Hay mucha ingeniería interna que se requiere en un cable para lograr un rendimiento específico, al mismo tiempo que mantiene un costo deseado y aún puede cumplir con las pruebas requeridas mientras tiene un producto que es aceptado por la industria. En muchos casos, cuando los fabricantes están diseñando un cable, corregirán o mejorarán una característica y dañarán u obstaculizarán otra característica necesaria del cable al mismo tiempo. Se fabrican muchos prototipos de cable junto con muchas pruebas para hacer un cable de buen rendimiento. Esperemos que esto le brinde información sobre lo que implica fabricar cable a granel a medida que realiza su próxima compra.
Ingeniero de Producto
Steve Molek tiene 27 años’ experiencia en la industria de comunicación de datos de cableado y conectividad. Comenzó su carrera como representante de soporte técnico y ahora trabaja como ingeniero de proyectos para Black Box. Como ingeniero de producto, su enfoque principal es evaluar y probar todos los nuevos productos de conectividad y cableado que vende Black Box y capacitar a nuestros equipos internos de soporte técnico y ventas. Steve también trabaja directamente con nuestros proveedores OEM nacionales e internacionales, así como con varios laboratorios de pruebas de terceros reconocidos a nivel nacional. Steve tiene una licenciatura en Matemáticas y Ciencias de la Computación de la Universidad de Pensilvania de California y una maestría en administración de empresas de la Universidad de Waynesburg.
