Il Cablaggio Strutturato

Si parla da molto tempo ormai del cablaggio strutturato, ma cos’è in parole semplici? Il cablaggio è l’insieme dei collegamenti fisici composta da una parte passiva (come, ad esempio, cavi in rame o in fibra ottica, prese, armadi rack ed altra accessoristica) e da una parte attiva (come switch, router, firewall, access point, ecc…) che permettono l’interconnessione nell’ambito di un edificio o di un gruppo di edifici per la realizzazione di una rete.
Le reti più importanti si suddividono in:

• WAN - Wide Area Network
• MAN  - Metropolitan Area Network
• LAN – Local Area Network

WAN - Wide Area Network

Una rete geografica è una rete di telecomunicazioni che si estende su una grande distanza geografica. La  WAN è  la connessione  che solitamente appartiene ad una compagnia telefonica o a un ISP (Internet Service Provider).

Metropolitan Area Network (MAN)

La rete MAN  è una rete che copre delle distanze metropolitane, cioè  un’area urbana di grande dimensioni o dislocate tra paesi vicini e distanti pochi chilometri.

Local Area Network (LAN)

La rete LAN è una rete locale composta da computer e/o device collegati tra loro e che risiedono tutti nello stesso ambiente di lavoro. Sono situati, quindi, in un’area geografica circoscritta (all’interno dello stesso edificio o edifici adiacenti).

Perché abbiamo bisogno di una rete?

Negli ultimi decenni è sempre più indispensabile l’esigenza di comunicare e scambiare immagini, video, dati in maniera estremamente veloce. Il cablaggio strutturato nasce per rispondere a queste precise necessità.
Per i sistemi di cablaggio strutturato si utilizza esclusivamente la struttura a stella, più precisamente a stella gerarchica che garantisce grande flessibilità sia in fase di installazione sia in fase di ampliamento o modifica futura. Si parla di struttura a stella gerarchica perché il sistema di cablaggio può comprendere più livelli di interconnessione. In generale i livelli principali sono tre:

• Cablaggio di piano o cablaggio orizzontale
• Cablaggio di edificio o cablaggio verticale
• Cablaggio di campus o di Comprensorio

Cablaggio orizzontale o di piano

Lo standard ISO 11801 stabilisce che la massima lunghezza del cavo di collegamento tra le prese terminali e il rack di distribuzione deve essere di 90 mt. A questa lunghezza dobbiamo sommare quella delle patch cord che vengono utilizzate sia per connettere i patch panel agli apparati attivi sia per il collegamento di un terminale (pc, stampante, ecc..) alla presa utente, per un totale di 10 mt. Pertanto, un collegamento orizzontale tecnicamente detto channel, non deve superare i 100 mt.

Cablaggio verticale o di edificio

Il cablaggio verticale, invece, si estende dal rack di edificio al rack di piano. Quando sono presenti più di un rack di piano, il permutatore del centro stella di edificio, svolgerà la funzione di distributore principale. La distanza tra il centro stella di comprensorio  e il centro stella di edificio non deve eccede i 2.000 metri, mentre la distanza tra il centro stella di edifico e il centro stella di piano (generalmente realizzato in fibra ottica) deve essere al massimo 500 metri.

Cablaggio di Campus o di Comprensorio

Il cablaggio di Campus è un livello ancora superiore, interconnette infatti più cablaggi di edificio. È presente solo in strutture molto grandi, tipicamente in reti locali che si sviluppano su più edifici indipendenti o su più gruppi di edifici. La distanza massima della dorsale in fibra ottica non deve superare i 2.000 mt.

Le prestazioni del cablaggio sono espresse secondo una classificazione in Classi (ISO, CENELEC, CEI) e una classificazione in Categoria (EIA/TIA).
La ISO/IEC11801 identifica la classe del cablaggio, mentre la ANSI-EIA/TIA 568 identifica la categoria del cablaggio. Esempio:

• Classe D: collegamento / canale fino a 100 MHz utilizzando cavi / connettori di Categoria 5e
• Classe E: collegamento / canale fino a 250 MHz utilizzando cavi / connettori di Categoria 6
• Classe E A: collegamento / canale fino a 500 MHz utilizzando cavi / connettori Categoria 6a 
• Classe F: collegamento / canale fino a 600 MHz utilizzando cavi / connettori Categoria 7
• Classe F A: collegamento / canale fino a 1000 MHz mediante cavi / connettori Categoria 7a  (Modifiche 1 e 2 a ISO / IEC 11801, 2 ° Ed.)

La norma EIA/TIA 568 è lo standard americano per il cablaggio all’interno di edifici commerciali. Con questo standard si definisce un generico sistema di cablaggio che dovrà sostenere un ambiente multibrand  installato in edifici commerciali. Questo standard descrive quali sono i requisiti minimi richiesti per il cablaggio di un edificio o un gruppo di edifici che fanno parte di uno stesso comprensorio.
La norma ISO/IEC 11801, è lo standard internazionale per il cablaggio strutturato. Questo standard definisce un generico sistema di cablaggio che è indipendente dal tipo di applicazione e compatibile con i componenti di cablaggio (di differenti costruttori) rispondenti a tale standard.
La norma EN50173, è lo standard Europeo per un generico cablaggio per uffici, ma generalmente applicabile anche in ambienti industriali ed edifici residenziali.
 
Vediamo più nel dettaglio quello che le norma Europee EN 50173 e EN 50174 (quella a noi più vicina) suggeriscono:
 
EN 50173-1, Requisiti generali. Questa prima parte detta le linee guida sulla struttura e la configurazione dei sottosistemi di cablaggio all’interno dei vari tipi di locali e/o spazi.
EN 50173-2 Locali per ufficio. Questa seconda parte suggerisce le linee guida per i cablaggi all’interno degli edifici e/o degli uffici commerciali. Copre cablaggio in rame e il cablaggio in fibra ottica.
EN 50173-3 Ambienti industriali. Questa terza parte tratta il cablaggio rivolto in ambienti industriali o spazi industriali all’interno di altri tipi di edifici. Tratta le linee guida per il cablaggio in rame e il cablaggio in fibra ottica
EN 50173-4 Abitazioni. Questa quarta parte,invece, si applica agli ambienti residenziali e copre il cablaggio in rame , il cablaggio in fibra ottica e il cablaggio coassiale.
EN 50173-5 Centri di elaborazione dati. Questa quinta parte è rivolta al cablaggio all’interno di data center, copre il cablaggio in rame e il cablaggio in fibra ottica.
EN 50173-6 Servizi distribuiti agli edifici. Questa sesta parte specifica il cablaggio generico per i servizi distribuiti nell’edificio. Copre cablaggio bilanciato e cablaggio in fibra ottica.

La norma EN 50174, invece, contiene i requisiti per la realizzazione dei cablaggi strutturati in rame e fibra ottica, in particolare:
 
EN 50174-1 Specifiche di installazione ed assicurazione della qualità. Questa norma detta le linee guida sulle specifiche di installazione, amministrazione e manutenzione.
EN 50174-2 Pianificazione e criteri di installazione all’interno degli edifici. Questa norma è rivolta all’installazione dei cablaggi all’interno di edifici di tipo generico e fornisce le indicazioni per i cablaggi all’interno di edifici di tipo commerciale, residenziale, data center e industriale.

Per poter realizzare un cablaggio strutturato, abbiamo necessariamente bisogno dei nostri “amici” cavi. Questi possono essere sia in rame, che, come abbiamo detto, servono per realizzare cablaggi di piano o cablaggi orizzontali, sia in fibra ottica per realizzare cablaggi verticali o di Comprensorio.
I cavi in rame per la trasmissione dati sono costituiti da quattro coppie twistate, ognuna con un passo di twistatura diversa l’una dall’altra e disposte all’interno di una guaina. La dimensione del conduttore (rame) fissata dagli standard è compresa fra 22 e 26 AWG; ovviamente le misure più utilizzate per le reti sono il 23 e il 24 AWG. Ricordiamo velocemente che i tipi di cavi utilizzati per realizzare un cablaggio, possono essere sia schermati che non schermati.  
Tutti i tipi di cavi, indipendentemente dalla presenza della schermatura e dal tipo adottato, sono a quattro coppie twistate e le coppie sono distinte da un preciso codice colore. I colori sono:

Blu / Bianco Blu   -  Arancio / Bianco Arancio   -   Verde / Bianco Verde  -   Marrone / Bianco Marrone

In fase di installazione bisogna porre l’attenzione su alcuni aspetti:

• La predisposizione per la posa del cavo
• La posa del cavo
• Il collegamento delle masse in impianti che utilizzano componenti e cavi schermati

Predisposizione per la posa del cavo: Un aspetto fondamentale è la predisposizione degli spazi per la posa dei cavi. E’ indispensabile in fase progettuale la ricerca del miglior passaggio della canalina per i cavi di montante e la scelta del miglior percorso possibile per il cablaggio orizzontale. Il cavo può essere posato all’interno di tubi oppure in canalizzazioni. L’installazione in canalizzazioni può avvenire sottopavimento flottante, in controsoffitto o in passerella.
Posa in tubazioni: Per quanto riguarda la posa in tubazioni, i tubi plastici raccomandati dalle normative possono essere di tipo rigido oppure flessibile. I tubi metallici, invece, devono essere solo di tipo rigido. Quelli flessibili sono sconsigliati in quanto nei punti di raccordo con eventuali scatole di tiro o per imprecisioni di lavorazione nella loro realizzazione, possono contenere bave che danneggerebbero la guaina esterna dei cavi infilati.  
Messa a terra: Tutti i sistemi di comunicazione devono essere messi a terra; in particolare ogni singolo armadio o quadro di distribuzione deve essere collegato con un proprio conduttore di terra opportunamente etichettato. Non sono ammessi collegamenti in serie tra gli armadi ma ogni singolo cavo, contrassegnato con colore giallo/verde, deve essere riportato su una barra di rame denominata collettore di messa a terra delle telecomunicazioni.
Al cavo non devono essere assolutamente applicati stress meccanici.
Vediamo alcune raccomandazioni.

• Il loro fissaggio per mezzo di fascette non deve essere troppo stretto.
• Evitare di calpestare il cavo durante la posa e prestare attenzione a non procurare tagli alla guaina esterna.
• Assolutamente da evitare le giunzioni (saldature, nastrature o morsettature); il cavo posato tra armadio rack e postazione di lavoro lato utente, deve essere in un’unica pezzatura.
• Non bisogna torcere su se stesso il cavo che potrebbe modificare la geometria delle coppie interne procurando la loro eccessiva separazione; rispettare i raggi di curvatura consigliati dal produttore.

Quando i cavi sono raccolti in fasci, bisogna assolutamente evitare che siano mischiati cavi di trasmissione dati con cavi di energia. Ogni fascio non deve essere sovrapposto ad altri all’interno delle canalizzazioni perché lo schiacciamento dei cavi nel fascio più in basso potrebbe degradarne le prestazioni. Tutti i cavi dovrebbero essere fascettati ogni 30cm circa e si consiglia di identificare sempre i fasci con etichette per rendere facilmente visibile e riconoscibile il fascio dei cavi dati. Nei cambi di direzione dei percorsi all’interno delle canali, rispettare i raggi di curvatura consigliato.
Le precedenti raccomandazioni servono per evitare che i cavi in rame particolarmente sensibili, vadano in contro ai seguenti fenomeni:
NEXT (Near-End Crosstalk) - PS NEXT (Power Sum Near-End Crosstalk) - ACR-F (Attenuation Crosstalk Ratio Far-End) - PS ACR-F (Power Sum Attenuation Crosstalk Ratio Far-End) - ACR-N (Attenuation Crosstalk Ratio Near-End) - RL (Return Loss)

DIRETTIVA e REGOLAMENTO CPR

Il rivestimento esterno dei cavi e più in generale di tutti i materiali con cui sono costruiti, devono rispondere a severe norme riguardanti la sicurezza.  In un impianto di cablaggio, infatti, il fascio di cavi può raggiungere dimensioni considerevoli e se non controllato, può determinare un fattore di rischio in caso di incendio. Le nuove norme entrate in vigore a Luglio 2017 inerenti la classificazione dei cavi elettrici, per energia e per trasmissione dati secondo la normativa CPR sono rivolte a ridurre i fattori di rischio riguardanti la propagazione e la tossicità degli incendi. Sono analizzate la propagazione del fuoco, l'oscuramento degli ambienti invasi dal fumo e la diffusione di gas tossici e corrosivi, tutti fattori che aumentano la pericolosità degli incendi.
I cavi sono classificati in 7 classi Aca, B1ca, B2ca, Cca, Dca, Eca, Fca . Sono stati inoltre individuati ulteriori parametri di valutazione che caratterizzano le reazioni dei singoli cavi:
• a = acidità che definisce la pericolosità dei fumi per le persone e la corrosività per le cose. Varia da a1 a a3
• s = opacità dei fumi. Varia da s1a a s3
• d = gocciolamento di particelle incandescenti che possono propagare l’incendio. Varia da d0 a d2
Le Euro-classi adottate in Italia sono rappresentate nella tabella che segue:

Un ruolo fondamentale all’interno di un cablaggio strutturato lo svolgono i rack. Spesso si fa l’errore di ometterli, soprattutto nelle piccole reti, ma ciò significa non realizzare un sistema di cablaggio strutturato a regola d’arte.
I rack hanno la funzione di contenere apparati attivi come switch, router, server, ecc… ed altra accessoristica passiva come patch panel in rame e fibra ottica, patch cord, ecc… in modo ordinato per consentirne un facile accesso.