Par trenzado
Para mayor inmunidad al ruido, el cableado de par trenzado puede estar blindado. El cable con blindaje se conoce como par trenzado blindado (STP) y sin blindaje como par trenzado sin blindaje (UTP).
Explicación
Se puede utilizar un par trenzado como línea balanceada, que como parte de un circuito balanceado puede reducir en gran medida el efecto de las corrientes de ruido inducidas en la línea por acoplamiento de campos eléctricos o magnéticos. La idea es que las corrientes inducidas en cada uno de los dos cables sean casi iguales. La torsión asegura que los dos cables estén en promedio a la misma distancia de la fuente de interferencia y se vean afectados por igual. El ruido produce así una señal de modo común que puede cancelarse en el receptor detectando únicamente la señal de diferencia, siendo esta última la señal deseada.
El rechazo de modo común comienza a fallar en cables no trenzados cuando la fuente de ruido está cerca de los cables de señal; el cable más cercano se acoplará con el ruido con más fuerza y el receptor no podrá eliminarlo. Este problema es especialmente evidente en los cables de telecomunicaciones en los que los pares del mismo cable se encuentran uno al lado del otro durante muchos kilómetros. Retorcer los pares contrarresta este efecto ya que en cada medio giro se intercambia el cable más cercano a la fuente de ruido. Siempre que la fuente de interferencia permanezca uniforme, o casi, en la distancia de un solo giro, el ruido inducido seguirá siendo de modo común.
La tasa de torsión (también llamada paso de la torsión, generalmente definida en torsión por metro) forma parte de la especificación para un tipo de cable determinado. Cuando los pares cercanos tienen las mismas tasas de torsión, los mismos conductores de los diferentes pares pueden permanecer repetidamente uno al lado del otro, anulando parcialmente los beneficios de la torsión. Por esta razón, comúnmente se especifica que, al menos para cables que contengan un pequeño número de pares, las tasas de torsión deben diferir.
A diferencia del par trenzado blindado o laminado (normalmente blindaje de cable S/FTP o F/UTP), el cable UTP no está rodeado por ningún blindaje. UTP es el tipo de cable principal para uso telefónico y es muy común para redes de computadoras.
Historia
Los primeros teléfonos usaban líneas telegráficas que eran circuitos de retorno a tierra de un solo cable. En la década de 1880 se instalaron tranvías eléctricos en muchas ciudades, lo que indujo ruido en estos circuitos. En algunos países, las compañías de tranvías fueron consideradas responsables de la interrupción de las líneas telegráficas existentes y tuvieron que pagar por los trabajos de reparación. Sin embargo, para las nuevas instalaciones, era necesario protegerse contra los tranvías existentes desde el principio. La interferencia en las líneas telefónicas es aún más perturbadora que en las líneas telegráficas. Las compañías telefónicas se convirtieron a circuitos balanceados, lo que tuvo el beneficio incidental de reducir la atenuación y, por lo tanto, aumentar el alcance.
A medida que la distribución de energía eléctrica se hizo más común, esta medida resultó inadecuada. Dos cables, colgados a cada lado de las barras transversales de los postes de servicios públicos, compartían la ruta con las líneas de energía eléctrica. En unos pocos años, el creciente uso de la electricidad trajo nuevamente un aumento de la interferencia, por lo que los ingenieros idearon un método llamado transposición de cables para cancelar la interferencia.
En la transposición de hilos, los hilos intercambian posiciones una vez cada varios polos. De esta forma, los dos cables recibirían una EMI similar de las líneas eléctricas. Esto representó una implementación temprana de torsión, con una tasa de torsión de aproximadamente cuatro vueltas por kilómetro, o seis por milla. Tales líneas balanceadas de hilo abierto con transposiciones periódicas aún sobreviven hoy en algunas áreas rurales.
El cableado de par trenzado fue inventado por Alexander Graham Bell en 1881. Para 1900, toda la red telefónica estadounidense era de par trenzado o cable abierto con transposición para evitar interferencias. Hoy en día, la mayoría de los millones de kilómetros de pares trenzados en el mundo son líneas fijas exteriores, propiedad de compañías telefónicas y mantenidas por ellas, que se utilizan para el servicio de voz.
Par trenzado sin blindaje
Los cables de par trenzado sin blindaje (UTP) se encuentran en muchas redes Ethernet y sistemas telefónicos. Para aplicaciones de telefonía interior, UTP a menudo se agrupa en conjuntos de 25 pares de acuerdo con un código de color estándar de 25 pares desarrollado originalmente por AT&T Corporation. Un subconjunto típico de estos colores (blanco/azul, azul/blanco, blanco/naranja, naranja/blanco) aparece en la mayoría de los cables UTP. Los cables generalmente están hechos con alambres de cobre medidos en calibre de alambre estadounidense (AWG) 22 o 24, con el aislamiento de color generalmente hecho de un aislante como polietileno o FEP y el paquete total cubierto con una cubierta de polietileno.
Para los cables telefónicos urbanos para exteriores que contienen cientos o miles de pares, el cable se divide en paquetes pequeños pero idénticos. Cada paquete consta de pares trenzados que tienen diferentes tasas de torsión, ya que los pares que tienen la misma tasa de torsión dentro del cable aún pueden experimentar cierto grado de diafonía. Los haces, a su vez, se retuercen entre sí para formar el cable.
UTP es también el cable más común utilizado en redes informáticas. La Ethernet moderna, el estándar de red de datos más común, puede usar cables UTP, con tasas de datos cada vez mayores que requieren variantes de mayor especificación del cable UTP. El cableado de par trenzado se usa a menudo en redes de datos para conexiones de longitud corta y media debido a sus costos relativamente más bajos en comparación con la fibra óptica y el cable coaxial.
Como el ancho de banda del cable UTP ha mejorado para coincidir con la banda base de las señales de televisión, ahora se usa UTP en algunas aplicaciones de video, principalmente en cámaras de seguridad. Como UTP es una línea de transmisión balanceada, se necesita un balun para conectarse a equipos no balanceados, por ejemplo, cualquiera que use conectores BNC y esté diseñado para cable coaxial.
Apantallamiento de cables
Los cables de par trenzado pueden incorporar blindaje en un intento de evitar la interferencia electromagnética. El blindaje proporciona una barrera eléctricamente conductora para atenuar las ondas electromagnéticas externas al blindaje. El escudo también proporciona una ruta de conducción por la cual las corrientes inducidas pueden circular y regresar a la fuente a través de una conexión de referencia a tierra. Dicho blindaje se puede aplicar a pares individuales oa una colección de pares. El blindaje puede ser papel de aluminio o alambre trenzado.
Cuando el blindaje se aplica a una colección de pares, generalmente se lo denomina filtrado, pero el uso entre proveedores y autores al aplicar palabras como protección, protección, y STP (par trenzado blindado) pueden estar sujetos a variabilidad. ISO/IEC 11801:2002 (Anexo E) intenta estandarizar internacionalmente las diversas designaciones para cables blindados mediante el uso de combinaciones de tres letras: U para sin blindaje, S para blindaje trenzado (solo en la capa exterior) y F para blindaje de lámina, para explícitamente indique el tipo de pantalla para la protección general del cable y para la protección de pares o cuadretes individuales, utilizando una abreviatura de dos partes en forma de x/xTP.
Los cables blindados Cat 5e, Cat 6/6A y Cat 8/8.1 suelen tener una construcción F/UTP, mientras que los cables blindados Cat 7/7A y Cat 8.2 usan una construcción S/FTP.
Debido a que el blindaje es conductor, también puede servir como un camino a tierra. Un cable de par trenzado con blindaje de aluminio puede tener un cable de conexión a tierra incorporado integralmente llamado cable de drenaje que hace contacto eléctrico con el blindaje. El propósito del cable de drenaje es facilitar la conexión a terminales que generalmente están diseñados para la conexión de cables redondos.
Los tipos comunes de construcción de escudos incluyen:
- Escudo individual (U/FTP)
- Escudo individual con lámina de aluminio para cada par torcido o quad. Nombres comunes: par en papel metálico (PiMF), par retorcido blindado, par retorcido en pantalla. Este tipo de blindaje ayuda a evitar que EMI entre o salga de parejas individuales y también protege a pares vecinos de crosstalk.
- Escudo general (F/UTP, S/UTP y SF/UTP)
- Carril general, escudo trenzado o trenzado con papel de aluminio en todos los pares dentro del cable de par retorcido de 100 ohmios. Nombres comunes: par trenzado, par retorcido blindado, par retorcido en pantalla. Este tipo de blindaje ayuda a evitar que EMI entre o salga del cable.
- Escudo individual y general (F/FTP, S/FTP y SF/FTP)
- Escudo individual usando papel de aluminio entre los pares retorcidos, y también una lámina externa o blindaje trenzado. Nombres comunes: Pareja torcida totalmente blindada, par trenzado en pantalla, par trenzado blindado, par trenzado blindado, par retorcido blindado, par retorcido en pantalla blindado. Este tipo de blindaje ayuda a evitar que EMI entre o salga del cable y también protege a los pares vecinos de crosstalk.
Un ejemplo temprano de par trenzado blindado fue IBM STP-A, que es un cable S/FTP de 150 ohmios de dos pares definido en 1985 por las especificaciones de IBM Cabling System y utilizado con redes Token Ring o FDDI.
| Abreviaturas de la industria | Designación ISO/IEC 11801 | Cable blindaje | Par blindaje | Ilustración |
|---|---|---|---|---|
| UTP, TP | U/UTP | Ninguno | Ninguno |  |
| FTP, STP, ScTP | F/UTP | Foil | Ninguno |  |
| STP, ScTP | S/UTP | Braiding | Ninguno |  |
| SFTP, S-FTP, STP | SF/UTP | Braiding and Foil | Ninguno |  |
| STP, ScTP, PiMF | U/FTP | Ninguno | Foil |  |
| FFTP, STP | F/FTP | Foil | Foil |  |
| SSTP, SFTP, STP, STP PiMF | S/FTP | Braiding | Foil |  |
| SSTP, SFTP, STP | SF/FTP | Braiding and Foil | Foil |  |
- ^ El código antes de la barra designa el blindaje para el cable mismo, mientras que el código después de la barra determina el blindaje para los pares individuales:
- U – sin escudo
- F – escudo de aluminio
- S – blindaje en pantalla (sólo capa externa)
- TP – par retorcido
- TQ – par retorcido, blindaje individual en quads
Tipos
Teléfono analógico
Antes de que la comunicación digital y Ethernet se generalizaran, no existía un estándar internacional para el cable telefónico. Los estándares se establecieron a nivel nacional. Por ejemplo, en el Reino Unido, la Oficina General de Correos especificó cables CW1293 y CW1308. CW1308 era una especificación similar a la anterior CW1293 pero con un código de color mejorado. CW1293 usó principalmente colores sólidos en los núcleos, lo que dificultó identificar el par con el que se torció sin quitar una gran cantidad de cubierta. Para resolver este problema. CW1308 tiene anillos estrechos del color emparejado impreso sobre el color base. Ambos cables son un estándar similar al cable de categoría 3.
Antes del uso común de polietileno y otros plásticos para el aislamiento, el cable de par trenzado telefónico estaba aislado con papel encerado o algodón con una capa de cera aplicada al cobre. La cubierta general de este tipo de cable solía ser de plomo. Este estilo de cable se empezó a utilizar a finales del siglo XIX, poco después de la invención del teléfono. La terminación del cable en las cajas de terminación se selló con cera fundida o una resina para evitar la entrada de humedad que degradaría seriamente las propiedades aislantes del aislamiento de papel. Sin embargo, dichos sellos dificultaron el mantenimiento y los cambios futuros. Estos cables ya no se fabrican, pero todavía se encuentran ocasionalmente en edificios antiguos y en varias áreas externas, comúnmente en pueblos rurales.
Infraestructura de construcción
| Nombre | Construcción típica | Ancho de banda | Aplicaciones | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Nivel 1 | 400 kHz | Líneas de teléfono y módem | No se describe en las recomendaciones EIA/TIA. Inadecuado para sistemas modernos. | |
| Nivel 2 | 4 MHz | Sistemas terminales más antiguos, por ejemplo IBM 3270 | No se describe en las recomendaciones EIA/TIA. Inadecuado para sistemas modernos. | |
| Gato 3 | UTP | 16 MHz | 10BASE-T, 100BASE-T4 | Descrito en EIA/TIA-568. Inadecuado para velocidades superiores a 16 Mbit/s. Ahora principalmente para cables telefónicos. |
| Gato 4 | UTP | 20 MHz | 16 Mbit/s Token Ring | No se usa comúnmente |
| Gato 5 | UTP | 100 MHz | 100BASE-TX, 1000BASE-T | Comune para LANs actuales. Superado por Cat 5e, pero la mayoría de los cables Cat 5 cumplen con los estándares Cat 5e. Limitado a 100 m entre el equipo. |
| Gato 5e | UTP, F/UTP, U/FTP | 100 MHz | 1000BASE-T, 2.5GBASE-T | Gato mejorado 5. Común para las LAN actuales. La misma construcción que Cat 5, pero con mejores estándares de pruebas. Limitado a 100m entre el equipo. |
| Gato 6 | UTP, F/UTP, U/FTP | 250 MHz | 5GBASE-T, 10GBASE-T | ISO/IEC 11801 2nd Ed. (2002), ANSI/TIA 568-B.2-1. Distancia limitada a 55 m a 10GBASE-T |
| Cat 6A | UTP, F/UTP, U/FTP, S/FTP | 500 MHz | 5GBASE-T, 10GBASE-T | Mejores estándares, probados a 500 MHz. Distancia completa de 100 m a 10GBASE-T ISO/IEC 11801 2nd Ed. Am. (2008), ANSI/TIA-568-C.1 (2009) |
| Gato 7 | S/FTP, F/FTP | 600 MHz | ? | ISO/IEC 11801 2nd Ed. (2002). Sólo con conectores GG45 o TERA. No es reconocido por el EIA/TIA. |
| Cat 7A | S/FTP, F/FTP | 1 GHz | ? | ISO/IEC 11801 2nd Ed. Am. 2. (2008). Sólo con conectores GG45 o TERA. No es reconocido por el EIA/TIA. |
| Gato 8.1 | F/UTP, U/FTP | 2 GHz | 25GBASE-T, 40GBASE-T | ANSI/TIA-568-C.2-1, ISO/IEC 11801-1:2017 |
| Gato 8.2 | S/FTP, F/FTP | 2 GHz | 25GBASE-T, 40GBASE-T | ISO/IEC 11801-1:2017 |
Cargado
Un par trenzado cargado ha agregado inductancia intencionalmente y anteriormente era una práctica común en las líneas de telecomunicaciones. Los inductores agregados se conocen como bobinas de carga y reducen la atenuación para las frecuencias de banda de voz, pero la aumentan en frecuencias más altas. Las bobinas de carga reducen la distorsión en la banda de voz en líneas muy largas. En este contexto, una línea sin bobinas de carga se denomina línea descargada.
Unidos
Un par trenzado unido es una variante de construcción en la que los dos hilos de cada par están unidos entre sí a lo largo del cable. Diseñado por Belden, su objetivo es ayudar a garantizar la consistencia de la configuración durante y después de la instalación. Un beneficio clave es que el rendimiento de inmunidad al ruido del cable puede protegerse a pesar de un manejo potencialmente brusco. El rendimiento mejorado puede ser innecesario y la unión reduce la flexibilidad del cable y lo hace propenso a fallar donde se flexiona.
Cable plano trenzado
Un cable plano trenzado es una variante del cable plano estándar en el que los pares de conductores adyacentes están unidos y trenzados entre sí. Luego, los pares trenzados se unen ligeramente entre sí en un formato de cinta. Periódicamente a lo largo de la cinta, hay secciones cortas sin torsión donde los conectores se pueden conectar utilizando las técnicas habituales de IDC de cable plano.
Cable de núcleo sólido frente a cable trenzado
Un cable de núcleo sólido usa un alambre sólido por conductor y en un cable de cuatro pares habría un total de ocho alambres sólidos. El cable trenzado usa múltiples alambres enrollados entre sí en cada conductor y en un cable de cuatro pares con siete hilos por cable conductor, habría un total de 56 hilos (2 por par × 4 pares × 7 hilos).
El cable de núcleo sólido está diseñado para tendidos instalados permanentemente (enlace permanente). Es menos flexible que el cable trenzado y es más propenso a fallar si se flexiona repetidamente debido al endurecimiento por trabajo. El cable trenzado se utiliza en paneles de parcheo y para conexiones desde puertos de pared a dispositivos finales (latiguillo o cable de bajada), ya que resiste el agrietamiento de los conductores.
Los conectores están diseñados de manera diferente para núcleo sólido que para trenzado. El uso de un conector con el tipo de cable incorrecto puede provocar un cableado poco fiable. Los tapones diseñados para núcleos sólidos y trenzados están fácilmente disponibles, y algunos proveedores incluso ofrecen tapones diseñados para usar con ambos tipos. Los bloques perforados en los conectores de panel de conexión y puerto de pared están diseñados para usarse con cable de núcleo sólido. Estos funcionan a través del método de desplazamiento del aislamiento, mediante el cual el dispositivo perfora los lados del aislamiento y "muerde" en el conductor de cobre para formar una conexión. Los bloques punchdown se utilizan como paneles de conexión o como cajas de conexiones para cable de par trenzado.
Propiedades
El par trenzado tiene los siguientes atributos útiles:
- Se puede prevenir el ruido eléctrico que entra o viene del cable.
- Crosstalk se minimiza.
- Forma más barata de cable disponible para fines de networking.
- Fácil de manejar e instalar.
El par trenzado tiene las siguientes limitaciones:
- Deformación: la susceptibilidad de par torcido a la interferencia electromagnética depende en gran medida de los esquemas de torsión de pares que permanecen intactos durante la instalación. Como resultado, los cables de pares retorcidos generalmente tienen requisitos estrictos para la máxima tensión de tirado, así como el radio mínimo de curvas. Esta fragilidad de cables retorcidos hace que las prácticas de instalación sean una parte importante de garantizar el rendimiento del cable.
- Dilatación: debido a diferentes tasas de giro utilizadas para minimizar el cruce entre los pares, diferentes pares dentro del cable tienen diferentes longitudes y por lo tanto diferentes retrasos. Esto puede degradar la calidad de imagen cuando se utilizan múltiples pares para llevar componentes de una señal de vídeo. El cable de malla baja está disponible para mitigar este problema.
- Imbalance (ver línea equilibrada): las diferencias entre los dos cables en un par pueden causar acoplamiento entre el modo común y el modo diferencial. La conversión de modo común produce corrientes de movimiento común que pueden causar interferencia externa y pueden producir señales de movimiento común en otros pares. La conversión de modo común a modo diferencial puede producir señales de modo diferencial de interferencia de modo común de otros pares o fuentes externas. El equilibrio puede ser causado por la asimetría entre los dos conductores del par entre sí y en relación con otros alambres y el escudo. Algunas fuentes de asimetría pueden resultar de diferencias en el diámetro del conductor y el espesor del aislamiento.
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