100 MHz 1
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Prueba de performance de los sistemas de cableado CERTIFICACION Norberto Julián Cura Ing. Electricista Electrónico CCNA-CCAI Agenda y Tópicos Presentación Los sistemas de cableado son los pilares de una red Como especificamos y probamos la performance del cableado instalado? Estándares de la industria Parámetros de prueba Rango de frecuencia Límites de paso/fallo INSTRUMENTOS PROFESIONALES DE MEDICION Instrumentos Industriales Instrumentos de precisión Instrumentos de Red Sistema de Cableado Estructurado Topología Jerárquica en Estrella MDF/CD IDF/BD Backbone TC TC TC TC TC TC Cableado horizontal H………H WA H………H WA H………H WA H………H WA H………H WA H………H WA FD Topología de red en estrella “Concentrador” ¨Link¨ instalado canal PATCH CORD HUB WALL JACK PATCH CORD PATCH PANEL CABLEADO HORIZONTAL WORKSTATION Permanent Link WIRING CLOSET OFICINA Modelo de transmisión Transmisor Medio de transmisión Receptor Transmisor, medio y receptor para un sistema Compatibilidad entre los tres componentes para asegurar una transmisión confiable. Nivel de la señal que sale del transmisor Fidelidad de la señal a través del medio Capacidad del receptor para recibir y decodificar la señal Agentes que afectan la transmisión Atenuación Pérdida del nivel de la señal a medida que esta viaja a lo largo del medio de transmisión. Ruido/Distorsión Señal no deseada insertada en el medio de transmisión entre el transmisor y el receptor. Distorsión por retardos Tipos de estándares Especificaciones genéricas de cableado. Define la performance y calidad de los cables, conectores y hardware. Define la performance de los links instalados. Ejemplo: ANSI/TIA/EIA 568-A, ISO IEC 1180. Network Standards (Aplicaciones). Define la performance y requerimientos de todos los elementos de una red (Ejemplo: IEEE 802, ATM Forum). Estándares de prueba y medida. Define la metodología de medición, herramientas y procedimientos (Ejemplo: ASTM D 4566). ANSI/TIA/EIA 568-A Titulo: “Commercial Building Telecommunications Cabling Standard” Sistema de cableado genérico de telecomunicaciones que soportara un entorno multimarca y multiproducto. Define: La performance de los componentes (categorías) Dicta guías de diseño Recomienda lineamientos y prácticas de instalación Especificaciones para los tendidos instalados TIA-568A Especificaciones Reglas de diseño: Largo y configuración del tendido Basic Link (90 metros, 294 feet) Channel (100 metros, 328 feet) Máxima tensión en el cable suspensión/tensión Interferencia Proximidad a fuentes de energía Recomendaciones en la instalación Radio de curvatura Fuerza de tracción Terminación/conectorización Beneficios de cumplir con los estándares Seguridad de que el cableado soportará las aplicaciones basadas en estándares Simplifica la administración Facilita el crecimiento futuro Cableado UTP Testing para Alta Performance Parámetros de Performance Test de Evaluación TIA TSB-67 Especificaciones de Performance de Transmisión para el Testing del Sistema de Cableados UTP Preparado por: ANSI/EIA/TIA PN-3287 Task Group on UTP Link Performance Requerimientos para TIA TSB-67 Mapa de cableado. Longitud. Tiempo de propagación. Diferencia de retardo. Atenuación. Near-End Crosstalk (NEXT), paradiafonía en el extremo cercano. Mapa de Cableado Correcto Pares Invertidos Pares Cruzados Pares Divididos Medida de Longitud y verificación de la Impedancia Reflectometría en Dominio de Tiempo (Time Domain Reflectometry) Pulso Transmitido Cortocircuito Pulso Pulso reflejado Pulso Transmitido Pulso Circuito abierto Pulso reflejado Pulso Pulso Transmitido (Sin reflejo) Terminado Impedancias acopladas Propagación Velocidad de propagación 9Es la velocidad a la cual fluye una señal a través del medio. 9Expresada como una fracción de la velocidad de la luz. 9Para Cable UTP cable ~ 0.60 (60% de la velocidad de la luz) Retardo de Propagación 9Indica cuanto tiempo toma la señal para viajar de un extremo a otro del medio. 9Para Cable UTP < 5.7 ns/m Tiempo de propagación (Propagation Delay) (Max 555 ns) 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 481 ns 486 ns 494 ns 484 ns 8 8 Diferencia en el Retardo (Delay Skew) 1 0 ns (481 ns) 2 3 6 4 13 ns (494 ns) 5 7 3 ns (484 ns) 8 Atenuación Es la pérdida de energía de la señal a lo largo del cable Directamente relacionada con la longitud del cable Se incrementa en la medida que aumenta la frecuencia de la señal Atenuación Medida en decibeles (dB) Decibel es una expresión logarítmica de una relación. Relacion Decibel 1/1 0 dB 1/2 -6 dB 1/5 -14 dB 1/10 -20 dB Efectos de la Atenuación Transmisor Receptor Si la atenuación es muy grande, el dispositivo receptor puede no ser capaz de interpretar los datos de entrada Atenuación La cantidad de señal perdida en el medio de transmisión (expresada expresada en dB) Fuente de señal Medio de transmisión Receptor de señal dB Loss Atenuación en función de la frecuencia Attenuation (dB) Pair 1,2 TEST CABLE (300 ft) PASS: 30-May-97 01:20:22pm 25 20 15 10 5 0 0.1 10.1 20.1 Mukilteo Cable Co. 30.1 40.1 50.1 60.1 70.1 TIA Cat 5 Basic Link Limit 80.1 90.1 100.1 MHz Límites de Atenuación en la Categoría 5 Los Patch permiten un 20% extra Paradiafonía (Crosstalk) Transmisión NEXT Crosstalk indica la cantidad de señal que FEXT interfiere desde un par al adyacente NEXT mide el crosstalk en el extremo donde se inyecta la señal (extremo cercano, Near End). FEXT mide el crosstalk en el extremo donde se recibe la señal (extremo lejano, Far End). El NEXT es medido en dB NEAR END FAR END Tx signal 100 Ω Rx dist. 100 Ω NEXT (dB) = 10 Log Nivel de la señal medida Nivel de la señal transmitida Near End Crosstalk (NEXT) Network Interface Card (NIC) Hub Transmisor Receptor Receptor Transmisor El Crosstalk ocurre a lo largo de todo el sistema El Crosstalk que acontece hacia el “extremo remoto” es atenuado por el que viaja hacia el “extremo cercano” El NEXT es medido en dB Distorsion Ref. 1V 0.05 0.04 0.0316 0.02 0.01 0.005 0.001 Relacion NEXT db 1/20 26 1/25 27.96 1/31.6 30 1/50 34 1/100 40 1/200 46 1/1000 60 Límites del NEXT para la Categoría 5 NEXT en función de la frecuencia NEXT Loss (dB) 100 90 NEXT in dB 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.1 10.1 20.1 30.1 40.1 50.1 60.1 70.1 Frequency in MHz NEXT TIA 80.1 90.1 100.1 Evaluación de la medición de NEXT Valor mínimo absoluto en db. Esto pasa típicamente cerca de 100 MHz ! Evaluación de la medición de NEXT Peor margen de Next Peor margen: +4.8dB db de margen a 2.7MHz El peor margen no siempre ocurre a 100 MHz ! NEXT – Peor margen Margen: Diferencia entre el valor medido y el valor limite (performance mínima) Margen positivo significa que es mejor que el mínimo requerido Margen negativo significa que es peor que el mínimo requerido Peor caso: El margen más pequeño El punto más cercano a la norma en todo el rango de frecuencia. NEXT (Par-a-par) A B C D 6 Mediciones A⇔B A⇔C A⇔D B⇔C B⇔D C⇔D El NEXT debe ser medido desde ambos extremos El NEXT debe ser medido desde ambos extremos para detectar la mayor cantidad de fallos posibles Porque: La medición de NEXT esta afectada por la atenuación Fallo de NEXT en el extremo lejano Extremo cercano Extremo lejano Atenuación 1 1 Tx PAIR 100 2 3 2 3 Rx PAIR 100 6 6 Atenuación Crosstalk de 24 dB @ 62.5 MHz en el CONECTOR Medir desde el otro extremo descubre el problema Extremo cercano 1 100 1 Tx PAIR 2 3 100 6 Extremo lejano 2 3 Rx PAIR 6 MAL CONECTOR Crosstalk de 24 dB @ 62.5 MHz ACR (Attenuation-to-Crosstalk Ratio) Relación entre la atenuación y el crosstalk Una variante de la relación señal ruido Parámetro calculado La diferencia entre NEXT (en dB) y la atenuación (en dB) Es el mejor indicador para determinar el ancho de banda disponible en un sistema de dos pares La medición del ACR no es requerida por TIA, pero pueden derivarse condiciones deseables de TSB 67. Límites TIA: Atenuación, NEXT, ACR Las condiciones de la Cat 5 nos dá 7.7 dB ACR a 100 MHz Limites TIA: Atenuación, NEXT, ACR 70 60 Power Sum NEXT NEXT 50 dB 40 30 Cat 5 Limits 7.7 20 10 Attenuation 0 0 20 40 60 80 Frequency MHz ( Margen de 9.9 dB sobre Cat 5!) 100 17.6 Performance del link El NEXT es usado como un indicador de la calidad de los componentes y del trabajo de instalación. El ACR es un indicador del máximo ancho de banda utilizable. 10 dB: Alta relación señal ruido 0 dB: Tanto ruido como señal, no se puede distinguir entre lo que es ruido o lo que es señal por encima de la frecuencia donde el ACR =0 Valores de ACR medidos Attenuation or NEXT loss in dB Comparación 80 70 Category 5 NEXT 60 Channel NEXTwith cat 6 components 50 40 30 20 10 Category 5 Attenuation 0 0 50 100 150 Frequency in MHz Category 6 Attenuation 200 250 Transmisión en varios pares en la misma dirección Far-End Crosstalk (FEXT) Workstation LAN Equipment Señal 1 Transmisor Receptor Señal 2 Transmisor FEXT Receptor NEXT y FEXT Workstation Outlet NEXT Horizontal Cabling Patch Panel Hub FEXT FEXT es aditivo; el crosstalk a lo largo del link agrega al FEXT perturbaciones observadas en el receptor ELFEXT (Equal Level FEXT) Workstation Outlet Horizontal Cabling Patch panel Hub FEXT Atenuación ELFEXT (diferencia en dB) ELFEXT: FEXT level relative to the attenuated signal (FEXT-ATT.) ELFEXT Se mide FEXT (“equivalente” a la medición de NEXT) Se mide la atenuación ELFEXT: FEXT – atenuación. ELFEXT: otra indicación de S/N para sistemas de red donde 2 o mas señales viajan en la misma dirección (1000BASE-T). Ejemplo de ELFEXT en función de la frecuencia EXAMPLE FEXT AND ELFEXT 80 70 FEXT measurement (EL) FEXT Loss in dB 60 50 40 Proposed ELFEXT test limit 30 ELFEXT = FEXT - attenuation 20 attenuation measurement 10 0 1 10 Frequency in MHz 100 Power Sum NEXT Workstation Outlet Horizontal Cabling Patch Panel Hub Power Sum NEXT es la combinación del NEXT en un par desde los restantes Ejemplo de Power Sum NEXT Example Power Sum NEXT on one wire pair of 4-pair cable 100 Limit 90 1,2-3,6 1,2-4,5 1,2-7,8 PS 1,2 NEXT loss in dB 80 70 60 50 40 30 20 0 10 20 30 40 50 60 Frequency in MHz 70 80 90 100 Power Sum FEXT LAN Equipment Workstation FEXT Transmisor Receptor Ejemplo: 1000BASE-T: se usan 4 pares. PSNEXT y PSFEXT Multiple Disturber NEXT (MDNEXT): “Power Sum” Multiple Disturber FEXT (MDFEXT): “Power Sum” De particular importancia cuando la aplicación de red usa transmisión en paralelo sobre 2 pares o más Return Loss Medición de la señal reflejada en el rango de frecuencia Resultado de las variaciones de la impedancia característica Variaciones estructurales debido a los procesos de fabricación Conectores Instalación Efectos de la Pérdida por Retorno (Return Loss) Transmisor Receptor Conexión o Variación de Impedancia La pérdida por retorno es causada por la desadaptación de la impedancia, debido a variaciones en las conexiones o en la estructura del cable. El Return Loss incrementa la atenuación del sistema y agrega ruido. Efectos del Return Loss Sistema de transmisión full duplex Sistema A Sistema B Señal de A a B Transmisor Transmisor Reflexion señal de B a A Receptor Directional Coupler Receptor Señal deseada = señal atenuada desde el otro extremo. Ruido = señal reflejada sobre el mismo par. Perdida de retorno Return Loss of a maximum length TIA Basic Link, compared to 1000BASE-T Limits 60 50 Return Loss in dB Link Return Loss 40 30 20 1000BASE-T Limit 10 0 0 10 20 30 40 50 60 Frequency in MHz 70 80 90 100 Resumen (1) PARAMETROS DE MEDICION MAPA DE CABLEADO LONGITUD TIEMPO DE PROPAGACION DIFERENCIA DE RETARDO Resumen (2) PARAMETROS DE MEDICION NEXT FEXT ACR ELFEXT ATENUACION RETURN LOSS PSNEXT PSFEXT PSACR PSELFEXT Fuentes de ruido en la relación S/N ACR es el indicador de S/N tradicional para sistemas de 2 pares No solo ACR será la única medición ELFEXT es otro indicador de S/N cuando se transmiten varias señales en paralelo Return loss es causa de otra S/N cuando las señales son transmitidas en un par en las 2 direcciones al mismo tiempo (Full Duplex) TIA – Los Nuevos Estándares Cat 5 Cat 5e Recomendaciones “Enhanced” Cat 5 Los requerimientos son los mismos que los existentes. Para 1000BASE-T son agregadas las recomendaciones TIA TSB-95: RL, ELFEXT, y PSELFEXT Los tests para el Link están especificados hasta 100 MHz Un nuevo estándar TIA-568-A-5 con mejor performance para: NEXT, PSNEXT, RL, ELFEXT y PSELFEXT. El nuevo estándar fue agregado como una anexo (“addendum”) Los tests para el Link están especificados hasta 100 MHz Propuesto Cat 6 Los requerimientos de performance de Cable y conector están en estudio. Los mayores desafíos son especificaciones del conector. Típicamente, el “progreso” es un factor de 2 Los tests para el Link están especificados hasta 250 MHz Comparación TSB67 Frequency range Propagation Delay Delay Skew Attenuation NEXT PSNEXT ELFEXT PS ELFEXT Return Loss Traditional Cat 5 1 – 100 MHz Not Specified Not Specified Specified Specified Not Specified Not Specified Not Specified Not Specified TSB95 “New” Cat 5 1–100 MHz Specified Specified Same as Cat 5 Same as Cat 5 Not Specified Specified Specified Specified Especificaciones ampliadas Comparación TSB95 Frequency range Propagation Delay Delay Skew Attenuation NEXT PSNEXT ELFEXT PS ELFEXT Return Loss “New” Cat 5 1 – 100 MHz Specified Specified Same as Cat 5 Same as Cat 5 Not Specified Specified Specified Specified Addendum 5 Enhanced Cat 5 1 – 100 MHz Same as TSB95 Same as TSB95 Same as Cat 5 41% better Specified 5% better Same as TSB95 26% better Una especificación mas completa Garantizado para 1000Base-T Comparación Addendum 5 Enhanced Cat 5 Frequency range 1 – 100 MHz Propagation Delay Same as TSB95 Delay Skew Same as TSB95 Attenuation Same as Cat 5 NEXT 41% better PSNEXT Specified ELFEXT 5% better PS ELFEXT Same as TSB95 Return Loss 26% better Cat 6 Cat 6 1 – 250 MHz Same as TSB95 Same as TSB95 43% better 337% better 216% better 104% better 95% better 58% better Garantizado para 1000Base-T Mejor performance “Gigabit Ethernet” Conclusiones La categoría 5 cumple los requerimientos de atenuación y NEXT para 1000BASE-T Necesitan medirse parámetros de transmisión adicionales ELFEXT y Return Loss Categoría 5e asegura una mejor performance No requiere “Cat 6”
