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Par retorcido

Tabla de códigos de color de 25 pares El cableado de par trenzado es un tipo de cable de comunicaciones en el que dos conductores de un mismo circuito se trenzan entre sí para m...

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Tabla de códigos de color de 25 pares

El cableado de par trenzado es un tipo de cable de comunicaciones en el que dos conductores de un mismo circuito se trenzan entre sí para mejorar la compatibilidad electromagnética . En comparación con un solo conductor o un par balanceado sin trenzar , un par trenzado reduce la radiación electromagnética del par y la diafonía entre pares vecinos, además de mejorar el rechazo de interferencias electromagnéticas externas . Fue inventado por Alexander Graham Bell . [ 1 ]

Para una mayor inmunidad al ruido, el cableado de par trenzado puede estar blindado . El cable con blindaje se conoce como par trenzado blindado ( STP ) y el que no lo tiene como par trenzado sin blindaje ( UTP ).

Descripción

Un par trenzado puede utilizarse como línea balanceada , lo que, como parte de un circuito balanceado, reduce considerablemente el efecto de las corrientes de ruido inducidas en la línea por el acoplamiento de campos eléctricos o magnéticos . La idea es que las corrientes inducidas en cada uno de los dos conductores sean prácticamente iguales. El trenzado garantiza que ambos conductores se encuentren, en promedio, a la misma distancia de la fuente de interferencia y se vean afectados por igual. De este modo, el ruido produce una señal de modo común que puede cancelarse en el receptor detectando únicamente la señal diferencial, que es la señal deseada.

El rechazo de modo común comienza a fallar en cables sin trenzar cuando la fuente de ruido está cerca de los cables de señal; el cable más cercano se acoplará con mayor intensidad al ruido y el receptor no podrá eliminarlo. Este problema es especialmente evidente en cables de telecomunicaciones, donde los pares de cables se encuentran uno al lado del otro durante muchos kilómetros. El trenzado de los pares contrarresta este efecto, ya que en cada media vuelta se intercambia el cable más cercano a la fuente de ruido. Siempre que la fuente de interferencia permanezca uniforme, o casi uniforme, a lo largo de una sola vuelta, el ruido inducido seguirá siendo de modo común.

La tasa de torsión (también llamada paso de torsión, generalmente definida en torsiones por metro ) forma parte de las especificaciones de un tipo de cable determinado. Cuando pares cercanos tienen tasas de torsión iguales, los mismos conductores de diferentes pares pueden quedar repetidamente uno al lado del otro, lo que anula parcialmente las ventajas de la torsión. Por esta razón, se suele especificar que, al menos para cables con un número reducido de pares, las tasas de torsión deben ser diferentes. [ 2 ]

A diferencia del par trenzado apantallado o con lámina (típicamente apantallamiento de cable S/FTP o F/UTP ), el cable UTP no está rodeado de ningún apantallamiento. El UTP es el tipo de cable principal para uso telefónico y es muy común en redes informáticas .

Historia

Transposición de alambre en la parte superior del poste

Los primeros teléfonos utilizaban líneas telegráficas, que eran circuitos monofilares con retorno a tierra . En la década de 1880, se instalaron tranvías eléctricos en muchas ciudades, lo que provocó interferencias en estos circuitos. En algunos países, las compañías de tranvías fueron consideradas responsables de las interrupciones en las líneas telegráficas existentes y tuvieron que pagar por las reparaciones. [ a ] Sin embargo, para las nuevas instalaciones, era necesario protegerse de las interferencias de los tranvías existentes desde el principio. Las interferencias en las líneas telefónicas son incluso más perjudiciales que en las telegráficas. Las compañías telefónicas se pasaron a circuitos balanceados , lo que tuvo el beneficio adicional de reducir la atenuación y, por lo tanto, aumentar el alcance.

A medida que la distribución de energía eléctrica se generalizó, esta medida resultó insuficiente. Dos cables, tendidos a ambos lados de las barras transversales de los postes de servicios públicos , compartían el recorrido con las líneas eléctricas . En pocos años, el creciente uso de la electricidad volvió a provocar un aumento de las interferencias, por lo que los ingenieros idearon un método llamado transposición de cables para eliminarlas.

En la transposición de cables, estos intercambian su posición cada cierto número de polos. De esta forma, ambos cables reciben interferencias electromagnéticas (EMI) similares de las líneas eléctricas. Esto representó una implementación temprana del trenzado, con una tasa de torsión de aproximadamente cuatro torsiones por kilómetro , o seis por milla . Estas líneas balanceadas de cable abierto con transposiciones periódicas aún se conservan en algunas zonas rurales.

El cableado de par trenzado fue inventado por Alexander Graham Bell en 1881. [ 4 ] Para 1900, toda la red telefónica estadounidense era de par trenzado o de cable abierto con transposición para evitar interferencias. Hoy en día, la mayoría de los pares trenzados del mundo son líneas fijas exteriores, propiedad de las compañías telefónicas y mantenidas por ellas, utilizadas para el servicio de voz.

Par trenzado sin blindaje

Sección transversal de un cable con cuatro pares trenzados sin blindaje.

Los cables de par trenzado sin blindaje (UTP) se encuentran en muchas redes Ethernet y sistemas telefónicos. Para aplicaciones telefónicas en interiores, el UTP suele agruparse en conjuntos de 25 pares según un código de color estándar de 25 pares desarrollado originalmente por AT&T . Un subconjunto típico de estos colores (blanco/azul, azul/blanco, blanco/naranja, naranja/blanco) aparece en la mayoría de los cables UTP. Los cables suelen estar hechos con hilos de cobre de calibre 22 o 24 AWG ( American Wire Gauge ), [ 5 ] con el aislamiento de color generalmente hecho de un aislante como polietileno o FEP y el paquete completo cubierto por una cubierta de polietileno.

En el caso de los cables telefónicos urbanos para exteriores que contienen cientos o miles de pares, el cable se divide en pequeños haces idénticos. Cada haz consta de pares trenzados con diferentes tasas de torsión, ya que los pares con la misma tasa de torsión dentro del cable pueden experimentar cierto grado de diafonía . A su vez, los haces se trenzan entre sí para formar el cable.

Cable de par trenzado sin blindaje con diferentes tasas de torsión

El cable UTP es también el más común en redes informáticas . Ethernet , el estándar de redes de datos más utilizado, puede usar cables UTP, aunque las velocidades de datos cada vez mayores requieren variantes de cable UTP con especificaciones superiores. El cableado de par trenzado se usa frecuentemente en redes de datos para conexiones de corta y media distancia debido a su coste relativamente menor en comparación con la fibra óptica y el cable coaxial .

A medida que el ancho de banda del cable UTP ha mejorado para coincidir con la banda base de las señales de televisión , UTP ahora se utiliza en algunas aplicaciones de video , principalmente en cámaras de seguridad . [ 6 ] Como UTP es una línea de transmisión balanceada, se necesita un balun para conectarlo a equipos no balanceados, por ejemplo, cualquiera que utilice conectores BNC y esté diseñado para cable coaxial.

Blindaje de cables

Cable F/UTP
Cable S/FTP

Los cables de par trenzado pueden incorporar blindaje para prevenir interferencias electromagnéticas. El blindaje proporciona una barrera conductora que atenúa las ondas electromagnéticas externas. Además, ofrece una vía de conducción para que las corrientes inducidas circulen y regresen a la fuente mediante una conexión a tierra. Este blindaje puede aplicarse a pares individuales o a un conjunto de pares. Puede consistir en lámina metálica o alambre trenzado.

Cuando se aplica blindaje a un conjunto de pares, generalmente se hace referencia a ello como apantallamiento, pero el uso que hacen los proveedores y autores de términos como apantallamiento , blindaje y STP (par trenzado blindado) puede variar. [ 7 ] [ 8 ]

La norma ISO/IEC 11801 :2002 (Anexo E) intenta estandarizar internacionalmente las distintas designaciones de blindaje para cables de par trenzado (TP) mediante una abreviatura explícita de dos partes en la forma x/xTP , donde la primera x indica el blindaje para el cable en su conjunto y la segunda x indica el blindaje para pares o cuádruples individuales, donde cada x puede ser:

  • U de sin blindaje,
  • S para blindaje trenzado (solo en la capa exterior) y/o
  • F de blindaje de lámina.
Los conectores F/UTP, U/FTP y F/FTP se utilizan en cables Cat 6A.

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 utilizan una construcción S/FTP. [ 9 ]

Debido a que el blindaje es conductor, también puede servir como vía de conexión a tierra. Un cable de par trenzado con blindaje de lámina puede tener un conductor de tierra integrado, llamado conductor de drenaje , que establece contacto eléctrico con el blindaje. La función del conductor de drenaje es facilitar la conexión a los terminales, que generalmente están diseñados para la conexión de cables redondos.

Los tipos de construcción de escudos más comunes incluyen:

  • Blindaje individual (U/FTP) : Blindaje individual con lámina de aluminio para cada par trenzado o cuádruple. Nombres comunes: par en lámina metálica (PiMF), par trenzado blindado, par trenzado apantallado, par blindado. [ 10 ] Este tipo de blindaje ayuda a evitar que la EMI entre o salga de los pares individuales y también protege a los pares vecinos de la diafonía.
  • Blindaje general (F/UTP, S/UTP y SF/UTP): Blindaje general de lámina, trenzado o trenzado con lámina en todos los pares dentro del  cable de par trenzado de 100 ohmios. Nombres comunes: par trenzado con lámina, par trenzado blindado, par trenzado apantallado. Este tipo de blindaje ayuda a evitar que la interferencia electromagnética (EMI) entre o salga del cable.
  • Apantallamiento individual y general (F/FTP, S/FTP y SF/FTP): Apantallamiento individual mediante láminas para cada par trenzado del cable, además de una lámina exterior o un apantallamiento trenzado. Nombres comunes: par trenzado totalmente apantallado, par trenzado apantallado con lámina, par trenzado apantallado con lámina, par trenzado apantallado con apantallamiento, par trenzado apantallado con apantallamiento. Este tipo de apantallamiento ayuda a evitar que las interferencias electromagnéticas entren o salgan del cable y también protege los pares vecinos de la diafonía.

Un ejemplo temprano de par trenzado blindado fue el IBM STP-A, que es un  cable S/FTP de dos pares y 150 ohmios definido en 1985 por las especificaciones del Sistema de Cableado de IBM y utilizado con redes Token Ring o FDDI . [ 7 ] [ 11 ]

  1. ↑ El código anterior a la barra diagonal designa el blindaje del cable en sí, mientras que el código posterior a la barra diagonal determina el blindaje de los pares individuales:
    U – sin blindaje 
    F – blindaje de lámina 
    S – blindaje apantallado (solo capa exterior) 
    TP – par trenzado 
    TQ – par trenzado, blindaje individual en cuartetos 

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 establecían a nivel nacional. Por ejemplo, en el Reino Unido, la Oficina General de Correos especificaba los cables CW1293 y CW1308. El CW1308 tenía una especificación similar al anterior CW1293, pero con un código de colores mejorado. El CW1293 utilizaba principalmente colores sólidos en los conductores, lo que dificultaba la identificación del par trenzado sin retirar una gran cantidad de la cubierta. Para solucionar este problema, el CW1308 tiene anillos estrechos del color del par impresos sobre el color base. Ambos cables tienen un estándar similar al del cable de categoría 3. [ 12 ] [ 13 ] Los cables de las categorías 3 a 7 tienen 4 pares trenzados. [ 14 ]

Antes del uso generalizado del polietileno y otros plásticos para el aislamiento, el cable telefónico de par trenzado se aislaba con papel encerado o algodón con una capa de cera aplicada al cobre. La cubierta exterior de este tipo de cable solía ser de plomo. Este estilo de cable se empezó a usar a finales del siglo XIX, poco después de la invención del teléfono. [ 15 ] La terminación del cable en las cajas de terminación se sellaba con cera fundida o una resina para evitar la entrada de humedad, que degradaría gravemente las propiedades aislantes del aislamiento de papel. [ 16 ] Sin embargo, estos sellos dificultaban el mantenimiento y las modificaciones posteriores. Estos cables ya no se fabrican, pero aún se encuentran ocasionalmente en edificios antiguos y en diversas zonas exteriores, comúnmente en pueblos rurales.

Infraestructura de edificios

Cargado

Un par trenzado con carga incorpora inductancia intencionada y era una práctica común en las líneas de telecomunicaciones. Estos inductores añadidos se conocen como bobinas de carga y reducen la atenuación en las frecuencias de la 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. [ 22 ] En este contexto, una línea sin bobinas de carga se denomina línea sin carga.

Garantizado

Un par trenzado unido es una variante de construcción en la que los dos hilos de cada par se unen a lo largo de todo el cable. Desarrollado por Belden , tiene como objetivo garantizar la consistencia de la configuración durante y después de la instalación. Una ventaja clave es que el rendimiento de inmunidad al ruido del cable se puede proteger a pesar de un posible manejo brusco. [ 23 ] El rendimiento mejorado puede ser innecesario y la unión reduce la flexibilidad del cable, haciéndolo propenso a fallar en los puntos de flexión. [ 24 ]

Cable plano trenzado

Cable plano trenzado utilizado para conexiones SCSI paralelas.

Un cable plano trenzado es una variante del cable plano estándar en la que pares de conductores adyacentes se unen y trenzan entre sí. Los pares trenzados se unen ligeramente entre sí formando una cinta. Periódicamente, a lo largo de la cinta, hay secciones cortas sin trenzado donde se pueden conectar conectores utilizando las técnicas habituales de cable plano IDC . [ 25 ]

Cable de núcleo sólido frente a cable multifilar

Un bloqueo de puños

Un cable de núcleo sólido utiliza un hilo sólido por conductor y, en un cable de cuatro pares, habría un total de ocho hilos sólidos. [ 18 ] El cable trenzado utiliza varios hilos enrollados entre sí en cada conductor y, en un cable de cuatro pares con siete hilos por conductor, habría un total de 56 hilos (2 por par × 4 pares × 7 hilos). [ 18 ]

El cable de núcleo sólido está diseñado para instalaciones permanentes ( enlace permanente ). Es menos flexible que el cable multifilar y es más propenso a fallar si se flexiona repetidamente debido al endurecimiento por trabajo . El cable multifilar se utiliza en paneles de conexión y para conexiones desde tomas de pared a dispositivos finales ( cable de conexión o cable de acometida), ya que resiste el agrietamiento de los conductores.

Los conectores están diseñados de forma diferente para cables de núcleo sólido que para cables multifilares. El uso de un conector con un tipo de cable incorrecto puede provocar un cableado poco fiable. Existen enchufes diseñados para ambos tipos de núcleo, y algunos proveedores incluso ofrecen enchufes compatibles con ambos. Los bloques de inserción en los paneles de parcheo y las tomas de pared están diseñados para cables de núcleo sólido. Estos funcionan mediante el método de desplazamiento del aislamiento , en el que el dispositivo perfora los laterales del aislamiento y se adhiere al conductor de cobre para establecer la conexión. Los bloques de inserción se utilizan como paneles de parcheo o como cajas de derivación para cables de par trenzado.

Propiedades

El par trenzado tiene los siguientes atributos útiles: [ 26 ]

  • Se puede evitar el ruido eléctrico que entra o sale del cable.
  • La diafonía se minimiza.
  • El tipo de cable más económico disponible para fines de red.
  • Fácil de manejar e instalar.

El par trenzado tiene las siguientes limitaciones:

  • Deformación: la susceptibilidad de los cables de par trenzado a las interferencias electromagnéticas depende en gran medida de que el esquema de trenzado de los pares se mantenga intacto durante la instalación. Por consiguiente, los cables de par trenzado suelen tener requisitos estrictos en cuanto a la tensión máxima de tracción y el radio de curvatura mínimo . Esta fragilidad de los cables de par trenzado hace que las prácticas de instalación sean fundamentales para garantizar su correcto funcionamiento. [ 27 ]
  • Desviación de retardo: debido a las diferentes tasas de torsión utilizadas para minimizar la diafonía entre los pares, los distintos pares dentro del cable tienen longitudes diferentes y, por lo tanto, diferentes retardos. Esto puede degradar la calidad de la imagen cuando se utilizan varios pares para transmitir componentes de una señal de vídeo. Existen cables de baja desviación para mitigar este problema. [ 28 ] [ 29 ]
  • Desequilibrio (véase línea balanceada ): las diferencias entre los dos conductores de un par pueden causar acoplamiento entre el modo común y el modo diferencial. La conversión de modo diferencial a modo común produce corrientes de modo común que pueden causar interferencia externa y generar señales de modo común en otros pares. La conversión de modo común a modo diferencial puede generar señales de modo diferencial debido a la interferencia de modo común proveniente de otros pares o fuentes externas. El desequilibrio puede deberse a la asimetría entre los dos conductores del par, tanto entre sí como en relación con otros conductores y el blindaje. Algunas fuentes de asimetría pueden ser consecuencia de diferencias en el diámetro del conductor y el espesor del aislamiento. [ b ] [ 30 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ En Ciudad del Cabo, por ejemplo, se instaló un conductor de equilibrio desde la oficina de telégrafos a través de las calles y seis millas mar adentro para corregir la interferencia en el cable telegráfico submarino de Luanda . [ 3 ]
  2. ↑ En la jerga telefónica, el modo común se llama longitudinal y el modo diferencial se llama metálico .

Referencias

  1. ↑ Barnett, David; Groth, David; McBee, Jim (2004). Cableado: La guía completa para el cableado de redes (3.ª  ed.). San Francisco: SYBEX. pág.  11. ISBN 9780782143317.
  2. ↑ "Dependencia de la diafonía con respecto al número de vueltas/pulgada para versiones de par trenzado del cable umbilical con tapa final" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 2 de marzo de 2020.
  3. ↑ Trotter, AP, "Perturbación del funcionamiento de cables submarinos por tranvías eléctricos" , Journal of the Institution of Electrical Engineers , vol. 26, núm. 130, págs. 501–514, julio de 1897.
  4. ↑ US 244426 , Bell, Alexander Graham, "Circuito telefónico", emitido en 1881. Véanse también los escaneos en formato TIFF de USPTO 00244426. 
  5. ↑ Steven T. Karris (2009). Redes: Diseño y gestión . Orchard Publications. pág. 6. ISBN  978-1-934404-15-7.
  6. ↑ Christine Baeta (27-10-2008). "Solución de problemas en sistemas CCTV UTP" .
  7. 1 2 Manual de Anitech Systems MP 4000
  8. ↑ Puesta a tierra para cableado de red apantallado y blindado - Siemon
  9. ↑ Valerie, Maguire (12 de julio de 2015). "Tamaño de la base instalada de categoría 7A" (PDF) . Consultado el 25 de septiembre de 2015 .
  10. ↑ Descripción general de cables y transceptores (PDF) , Intel , consultado el 20 de agosto de 2024.
  11. ↑ "TechFest - Resumen técnico del sistema de cableado de IBM" . Archivado del original el 11 de marzo de 2014. Consultado el 25 de enero de 2014 .
  12. ↑ Stephen Roberts (2001), Manual de instalación telefónica , Elsevier, págs. 32–34 , ISBN  0080521487
  13. ↑ Barry J. Elliot (2002), Diseño de un sistema de cableado estructurado según ISO 11801 , CRC Press, pág. 269, ISBN  0824741307
  14. ↑ Manual de bolsillo de comunicaciones de datos de Newnes . Elsevier. 19 de abril de 2002. ISBN 978-0-08-049742-6.
  15. ↑ Telefonía , vol. 153, pág. 118, Telephone Publishing Corporation 1957.
  16. ↑ Paper Maker and British Paper Trade Journal , vol. 83-84, pág. 294, 1 de noviembre de 1932 OCLC 10634178 
  17. 1 2 "CCNA: Tipos de medios de red" .
  18. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 "Comparación entre cables CAT5, CAT5e, CAT6, CAT7" . Archivado del original el 2 de junio de 2020. Recuperado el 18 de julio de 2022 .
  19. ↑ "Uso de cable UTP Cat5e frente a cable STP Cat5e - SewellDirect.com" . sewelldirect.com . Consultado el 19 de agosto de 2018 .
  20. ↑ "CAT3 vs. CAT5 vs. CAT6 - CustomCable" . CustomCable . 24/12/2011 . Consultado el 19/08/2018 .
  21. 1 2 3 Guía de repaso de CompTIA Network+: Examen N10-008 . John Wiley & Sons. 28 de septiembre de 2021. ISBN 978-1-119-80696-7.
  22. ↑ "Comprensión de las deficiencias de línea" . Cisco.com . Consultado el 4 de junio de 2012 .
  23. ↑ "Estudio de pruebas de campo de contratistas revela ahorros de costos relacionados con el rendimiento mediante el uso de cables de pares unidos" (PDF) . Belden . Consultado el 13 de agosto de 2016 .
  24. ↑ "Cable de par unido" (PDF) . Turck . Consultado el 8 de abril de 2019 .
  25. ↑ "Cable plano de par trenzado 3M" (PDF) . 3M . Consultado el 13 de agosto de 2016 .
  26. ↑ "Pruebas de pares retorcidos" . 25 de mayo de 2023.
  27. ↑ "El impacto de las tensiones de instalación en el rendimiento del cable" (PDF) . Belden . Consultado el 13 de agosto de 2016 .
  28. ↑ "Hoja de datos técnicos 7987R (Métrica)" (PDF) . Belden . Consultado el 13 de agosto de 2016 .
  29. ↑ "Hoja de datos técnicos 7989R (Métrica)" (PDF) . Belden . Consultado el 13 de agosto de 2016 .
  30. ↑ Reeve, Whitman D. (1995). Manual de señalización y transmisión de bucle de abonado - Digital (1.ª ed.). IEEE Press. págs. 215–220 . ISBN   0-7803-0440-3.

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