Normas Técnicas-descrição
Descrição de uma rede local
Uma rede local, também denominada LAN (Local Area Network), possui dois componentes: o passivo e o ativo. O componente passivo é representado pelo conjunto de elementos responsáveis pelo transporte dos dados através de um meio físico e é composto pelos cabos, acessórios de cabeamento e tubulações. O componente ativo, por sua vez, compreende os dispositivos eletrônicos, suas tecnologias e a topologia envolvida na transmissão de dados entre as estações. O componente passivo, neste documento, será baseado no modelo de cabeamento estruturado desenvolvido pela EIA/TIA 568-A e ISO 11801.
Um sistema de cabeamento estruturado consiste de um conjunto de produtos de conectividade empregado de acordo com regras específicas de engenharia cujas características principais são:
Esse sistema integra diversos meios de transmissão (cabos metálicos, fibra óptica, rádio etc...) que suportam múltiplas aplicações incluindo voz, vídeo, dados, sinalização e controle. O conjunto de especificações garante uma implantação modular com capacidade de expansão programada. Os produtos utilizados asseguram conectividade máxima para os dispositivos existentes e preparam a infra-estrutura para as tecnologias emergentes. A topologia empregada facilita os diagnósticos e manutenções.
Existem interpretações e definições equivocadas para os termos cabeamento estruturado e edifícios inteligentes. Um edifício inteligente pode ser definido como um software que controla as funções de gerenciamento do prédio ou pelos dispositivos eletro-eletrônicos instalados na edificação.
Certamente é necessário que existam esses dois elementos para implantar um serviço que integre diversas aplicações ( controle de incêndio, segurança, controle de iluminação, ventilação, ar-condicionado, controle de acesso, voz, vídeo, dados etc..) mas, até pouco tempo, cada uma dessas categoria de aplicação possuía, em separado, seus próprios meios de transmissão e infra-estrutura. Isso significava múltiplos sistema de cabeamento, tubulações e métodos de instalação.
Assim, um sistema de cabeamento estruturado (SCS - Structured Cabling Systems) é uma concepção de engenharia fundamental na integração de aplicações distintas tais como voz, dados, vídeo e o sistema de gerenciamento predial (BMS - Building Management Systems).
Neste documento, adotamos os conceitos de engenharia implícitos no cabeamento estruturado para servir como meio físico de transmissão para as redes locais a serem instaladas na UFG deixando aos usuários, à médio prazo, a recomendação de integrar os serviços de voz (telefonia) e, a longo prazo, vídeo e outros controles.
Na figura 1, apresentamos a ilustração de uma rede local típica, que possui os seguintes elementos pertencentes ao sistema de cabeamento estruturado:
Cada prédio capacitado será conectado ao backbone da UFGNet por um único cabo de fibra óptica encaminhado através do DGT ou por um roteador, instalado na Sala de Equipamentos, local onde normalmente encontra-se o núcleo da rede local da edificação e eventualmente, equipamentos de comunicação da UFGNet. Normalmente, para redução de custos de implantação, os equipamentos de transmissão de dados da UFGNet foram instalados nos DGTs ou SEQs de alguns prédios nos campi.
Estas salas são construídas com infra-estrutura elétrica adequada, ambiente controlado, espaço suficiente para expansões dos equipamentos e área para acomodar pessoal de manutenção. Da SEQ derivam os cabos do cabeamento tronco até os Armários de Telecomunicações distribuídos nos pavimentos. Nesses locais (ATs), alojam-se os equipamentos de rede complementares que concentram os cabos do cabeamento horizontal de uma região delimitada pela distância. O cabeamento horizontal, por sua vez, serve a uma Área de Trabalho, onde se localizam os recursos computacionais ou seja, as estações.
Com a redução de custos de produção e instalação de componentes ópticos, políticas de gerenciamento, segurança, flexibilidade e recentes práticas de projeto de escritórios, foram desenvolvidas novas técnicas de arquitetura para o cabeamento de rede locais que complementam ou alteram o modelo básico de estruturação. Nessa direção, as novas práticas priorizam redes locais com concentração dos componentes ativos ou estruturas de cabeamento mais flexíveis, que suportam reconfigurações de grupos de trabalhos temporários ou alterações constantes de lay-out.
Essas especificações alternativas serão descritas neste documento, mas sua implementação deverá obedecer a critérios técnicos de projeto e instalação rigorosos, caso contrário haverá redução de desempenho no sistema e prejuízos financeiros.
São detalhados, a seguir, cada um dos elementos de uma rede local típica, com base nas especificações das normas EIA 568-A de setembro de 1997, 569-A de fevereiro de 1998, ISO/IEC-11801 de julho de 1995 e dos manuais da BI CSI TDMM (Telecommunications Distribution Methods Manual) e LAN Design Manual edições de 1996.
Figura 1 - Estrutura de uma Rede Local típica
2.2 Entrada do backbone da UFGNet
Como já foi exposto anteriormente, existem três alternativas para um prédio ser conectado à UFGNet:
No caso de edificações instaladas dentro de um campus, um cabo de fibra óptica proveniente do backbone chega ao prédio em um quadro instalado normalmente no Distribuidor Geral de Telecomunicações, e deste é estendido até a Sala de Equipamentos. No caso de edificações externas aos campi haverá um dispositivo de comunicação ( modem, rádio, cable modem, satélite etc.) integrado ou não a um equipamento que executa funções de bridge ou roteador. Existe ainda a opção de interligação através de cabos ópticos de longa distância; essa opção entretanto exige equipamentos mais complexos instalados nos DGTS e normalmente são de responsabilidade das empresas operadoras de Telecomunicações (Embratel, Telesp, Ceterp etc..).
2.3.2 Características Técnicas:
O cabeamento tronco, também denominado cabeamento vertical ou cabeamento do backbone da rede local, deverá utilizar uma topologia em estrela, isto é, cada centro de distribuição (Armário de Telecomunicações) deverá ser interligado à Sala de Equipamento, núcleo da rede, através de um cabo exclusivo. Não é recomendável utilizar mais do que um nível hierárquico de interconexão entre todo o sistema; desta forma, a interligação entre quaisquer centros de distribuição passa por apenas três painéis de manobras. A figura 2 ilustra esquematicamente a topologia do cabeamento tronco.
Deve-se viabilizar, quando a distância permitir, outro trajeto de interligação entre o núcleo da rede e os Armários de Telecomunicações (rota alternativa ou de redundância). Além disso, alguns fabricantes de equipamentos de rede têm oferecido configurações, ainda que proprietárias, baseadas em múltiplos canais de alta velocidade (por exemplo, agrupamento de canais fast ethernet ou ATM) para interconexão de dispositivos eletrônicos.
Dessa forma recomenda-se, na elaboração do projeto de cabeamento estruturado, considerar essas alternativas procurando interligar os centros de distribuição de sinais com um número suficiente de cabos, com a finalidade de construir uma rede com alta disponibilidade, excelente desempenho e confiabilidade.
Figura 2 - Topologia "estrela" do cabeamento tronco
Como padrão mínimo aceitável deve-se prever, na interligação entre os Armários e a Sala de Equipamento, a utilização de dois cabos para cada tipo de meio físico utilizado, devendo ser estudada durante o projeto a viabilidade técnica e financeira de um desse cabos passar através de um trajeto alternativo.
O cabeamento tronco será constituído por um dos seguintes meios de transmissão :
A distância máxima do cabeamento vertical é dependente do meio de transmissão, da aplicação e dos comprimentos totais empregados no sistema de distribuição horizontal (cabos, cabos de manobra, etc..). Além disso, outros padrões de cabeamento alternativo existentes (por exemplo, TSB-72 ) podem alterar essas distâncias. Assim, os valores a seguir são adotados para preservar os investimentos e garantir desempenho satisfatório nas diversas modalidades:
1) A fibra óptica multimodo 50/125 micrômetros voltou a ser utilizada como padrão para o Gigabit Ethernet, na distância máxima de 550 metros, entretanto, ainda não é recomendada pela TIA/EIA 568-A. Assim, na corrente versão deste documento, só seria aplicada em casos especiais.
2) Pela TIA/EIA 568-A a distância máxima para esse tipo de fibra é de 300 metros; na versão Gigabit Ethernet Draft 4.2 de março de 1998, o IEEE 802.3z modificou a distância suportada para essa fibra na especificação padrão de 160/500 MHz.Km para 220 metros. Dessa forma, neste documento, para fibras com características standard adotou-se o valor de 220 metros. Para especificações das fibras em conformidade com a ISO 11801 (200/500 MHz.Km ), o valor máximo adotado é de 275 metros.As duas observações acima estão sendo objeto de revisão da TIA/EIA 568-A, que brevemente passará a chamar-se TIA/EIA 568-B. Mesmo assim, para novos projetos recomenda-se adquirir cabos de fibra óptica em concordância com a ISO 11801.
2.5 Armários de Telecomunicações (AT)
A função primária dos Armários de Telecomunicações ( wiring closets ) é servir como um centro de telecomunicações, isto é, a terminação dos cabos do sistema de distribuição horizontal. É considerado o ponto de transição do cabeamento tronco e o horizontal.
Eles diferem das Salas de Equipamentos pela quantidade e localização, pois são geralmente áreas ( salas ou estruturas de armários ) que servem a um pavimento ou a regiões de um andar em uma edificação.
A existência de um ou mais Armários de Telecomunicações em um determinado pavimento deve-se ao fato de que os cabos no sistema de distribuição horizontal apresentam restrições na distância máxima conforme descrito no item 2.6. A topologia nesse locais também é baseada no modelo estrela e, além dos componentes de cabeamento, podem ser opcionalmente instalados, equipamentos eletrônicos.
A técnica de conexão adotada isto é, a maneira como serão interligados os componentes ativos e passivos, será a da interconexão, ou seja, os cabos terminados em um painel de conexão (patch panel) serão interligados diretamente aos equipamentos por um cabo de manobra (patch cord).
No caso de equipamentos de telecomunicações que não apresentem interfaces com conector RJ45 8 vias, deve-se obrigatoriamente utilizar o sistema de conexão cruzada, onde cada cabo e o(s) equipamento(s) são terminados em um painel de conexão e um cabo de manobra é utilizado para interligar os painéis. Recomenda-se, para o(s) equipamento(s), utilizar painéis semelhantes aos das terminações dos cabos UTPs.
Caso não sejam utilizados os painéis de conexão padronizados, como no caso dos sistemas telefônicos ( PABX, KS etc.. ), os elementos que compõem a solução (painel e cabos de manobra) devem possuir no mínimo, dois pares.
2.5.2 Características Técnicas:
Existem duas alternativas sugeridas para a criação desses Armários de Telecomunicações: sala de utilização exclusiva ou gabinete.
Caso seja definido um local para desempenhar essas funções, esta área deve possuir as seguintes características:
Área Servida
Área Recomendada
Menor que 100 m2
Quadro externo (1)
Entre 100 e 500 m2
3,00 x 2,20 m (2)
Entre 500 e 800 m2
3,00 x 2,80 m
Maior que 800 m2
3,00 x 3,40 m
Tabela 1 - Área recomendada para os armários de telecomunicações
NOTAS:
Dentro da sala, os equipamentos e acessórios de cabeamento devem ser instalados preferencialmente em racks do tipo aberto (open racks).
Considerando que as edificações da UFG sofrem problemas crônicos de falta de espaço e a reformulação de locais para a criação de Armários de Telecomunicações seria onerosa, uma alternativa econômica é a modelagem destes Armários em estruturas modulares geralmente conhecidos como gabinetes ou racks.
Como existem vários modelos e dimensões, devemos inicialmente examinar o local onde serão instalados esses armários, a quantidade de cabos horizontais que chegam a esse centro de fiação e as distâncias até as áreas de trabalho. Além desses fatores e dos requisitos de segurança, devemos considerar ainda as seguintes variáveis:
A Tabela 2 apresenta os tipos de armário recomendado de acordo com a área servida.
Área Servida
Armário Recomendado (1)
Menor que 100 m2
Subrack ou Bracket com no mínimo 4 UA (2)
Entre 100 e 500 m2
Rack Fechado de min. 12 UA profundidade útil 470 mm(3)
Entre 500 e 800 m2
Rack Fechado de min. 24 UA profundidade útil 470 mm(3)
Maior que 800 m2
Rack Fechado de min. 40 UA profundidade útil 470 mm(3) (4)
Tabela - 2 Dimensionamento do gabinete para o Armário de Telecomunicações
NOTAS:
O cabeamento horizontal interliga os equipamentos de redes, elementos ativos, às Áreas de Trabalho onde estão as estações. Assim como no cabeamento tronco, utiliza-se uma topologia em estrela, isto é, cada ponto de telecomunicações localizado na Área de Trabalho será interligado a um único cabo dedicado até um painel de conexão instalado no Armário de Telecomunicações.
O cabeamento horizontal poderá ser constituído por um dos seguintes meios de transmissão :
Como a maior parcela dos custos de instalação de uma rede local corresponde ao sistema de cabeamento horizontal, e o mesmo deverá suportar uma larga faixa de aplicações, recomenda-se o emprego de materiais de excelente qualidade e de desempenho superior ( categoria 6 ou 7 ).2.6.3 Distâncias:O comprimento máximo de um segmento horizontal, isto é, a distância entre o equipamento eletrônico instalado no Armário de Telecomunicações e a estação de trabalho é de 100 metros. As normas TIA/EIA 568-A e ISO 11801 definem as distâncias máximas do cabeamento horizontal independente do meio físico considerando duas parcelas desse subsistema:
O comprimento máximo de um segmento horizontal, isto é, a distância entre o equipamento eletrônico instalado no Armário de Telecomunicações e a estação de trabalho é de 100 metros. As normas TIA/EIA 568-A e ISO 11801 definem as distâncias máximas do cabeamento horizontal independente do meio físico considerando duas parcelas desse subsistema:
Figura 3 - Componentes de um sistema de cabeamento horizontal
A figura 3 acima ilustra os componentes que integram um sistema de cabeamento horizontal. Em seguida, descreveremos cada um desses elementos com maiores detalhes; porém, as especificações completas estão no Anexo B e devem ser consultadas no momento de elaborar a compra dos materiais.
Também conhecido como patch cord, consiste de um cordão de cabo UTP categoria 5e ( enhanced ) composto de fios ultra-flexíveis (fios retorcidos) com plugs RJ45 nas extremidades. Sua função é interligar dois painéis de conexão ou um painel e um equipamento facilitando as manobras de manutenção ou de alterações de configuração. A montagem dos pinos deve obedecer à codificação de pinagem T568A. Os componentes (cabo e plugs) devem atender à especificação Power Sum Next dos procedimentos de teste da TIA/EIA 568 A. A distância máxima prevista para um cabo de manobra é de 6 metros.
Adotou-se uma codificação de cores na capa externa prevendo uma diferenciação visual entre o cabo UTP de fio sólido e o de fios retorcidos bem como para as várias funções/aplicações existentes:
NOTA:
(1) Um cabo com pinagem cruzada (crossed over) é utilizado para interligar equipamentos de transmissão ( hubs, roteadores, switches etc. ) entre si, que não possuam porta com inversão de pinagem incorporada ao produto.
Assim, neste documento, para o cabo de manobra em rede de dados adotou-se como configuração padrão (standard) utilizar cabos de manobra com comprimento de um metro e a cor verde na capa externa. Outras medidas até o limite máximo podem ser utilizadas, de acordo com a estrutura e dimensões dos produtos instalados no(s) Armário(s) de Telecomunicações.
Também chamado de patch panel, deverá ser composto pelo agrupamento de 24 tomadas RJ45 na dimensão de 1 UA (unidade de altura) e instalação em gabinetes de 19 polegadas; a montagem dos pinos deverá obedecer à codificação de pinagem T568-A . As tomadas instaladas no painel deverão atender à especificação Power Sum Next dos procedimentos de teste da TIA/EIA 568-A. O sistema de terminação do cabo UTP deverá ser preferencialmente do tipo IDC (Insulation Displacement Contact), sendo aceitos outros tipos de terminação que mantenham os pares destrançados no limite máximo de 13 mm.
Cabo de par-trançado com 4 pares, constituído por fios sólidos bitola de 24 AWG e impedância nominal de 100 ohms. A especificação mínima de desempenho para esse cabo deverá ser compatível com a TIA/EIA 568-A Categoria 5e (enhanced). Para instalações novas, recomenda-se a utilização de cabos Categoria 6 ou 7. Conforme exposto, o comprimento máximo permitido para cabos UTP é de 90 metros. Adotou-se como padrão a capa externa do cabo na cor azul.
2.6.4.4 Ponto de Telecomunicação (PTR)
Também conhecido por tomada de estação, trata-se de um sub-sistema composto por um espelho com previsão para instalação de, no mínimo, duas tomadas RJ45/8 vias fêmea e já possuindo incorporado no mínimo, uma tomada RJ45; a(s) tomada(s) deverão atender às especificações Power Sum Next dos procedimentos de teste da TIA/EIA 568-A Categoria 5e. A montagem dos pinos deverá obedecer à codificação de pinagem T568-A. A montagem do espelho e demais componentes deverá ser acessível pela Área de Trabalho. O espelho deverá possuir previsão para instalação de etiqueta de identificação.
Recomenda-se que seja integrada a esse sub-sistema, uma caixa de superfície 5 x 3 polegadas em substituição às tradicionais caixas 4 x 2 polegadas encontradas no mercado, pois ela foi desenvolvida para atender aos requisitos técnicos de manter os cabos dentro dos parâmetros de curvatura mínima e de espaço para sobras.
Normalmente, os fabricantes de componentes para sistemas de cabeamento estruturado oferecem esses produtos em conjunto ou isolados, possibilitando uma instalação uniforme e com excelente acabamento.
Consiste de um cordão de cabo com características elétricas idênticas ao cabo UTP categoria 5e, composto de fios ultra-flexíveis (fios retorcidos) com plugs RJ45 nas extremidades, projetado para interligar a estação até a tomada na Área de Trabalho. A montagem dos pinos deve obedecer à codificação T568-A.
Os componentes (cabo e plugs) devem atender à especificação Power Sum Next. Pela norma TIA/EIA 568-A, a distância máxima prevista para um cabo de estação é de 3 metros.
Como nos cabos de manobra, foi adotado um esquema de cores na capa externa prevendo uma diferenciação visual entre o cabo UTP de fio sólido e o de fios retorcidos. Assim, neste documento, para o cabo de estação recomenda-se utilizar o comprimento de 3 metros e a cor cinza ou branco para a capa externa.
A Área de Trabalho para as redes locais é onde se localizam as estações de trabalho, os aparelhos telefônicos e qualquer outro dispositivo de telecomunicações operado pelo usuário. Para efeito de dimensionamento, são instalados no mínimo dois pontos de telecomunicações em uma área de 10 m2.
É fundamental que um projeto criterioso avalie detalhadamente cada local de instalação dos pontos, pois problemas de subdimensionamento podem onerar as expansões. Já em alguns casos será preciso substituir a infra-estrutura projetada.
Como o comprimento máximo dos cabos na área de trabalho é de 3 metros o correto posicionamento dos pontos de telecomunicações deve ser avaliado. Deve-se procurar posicionar os pontos em locais distribuídos dentro da área de alcance dos cabos de estação.
Quando não existir vários pontos de telecomunicações distribuídos na Área de Trabalho, as mudanças no posicionamento destes pontos ocorrerão com maior frequência. Para isso, deve-se procurar inicialmente instalar os pontos nos locais mais afastados do encaminhamento principal do prédio (eletrocalhas nos corredores); assim, será relativamente fácil alterar esse posicionamento, pois não será necessária a passagem de novo cabo horizontal.
O cabeamento na Área de Trabalho pode variar com a aplicação. Assim, adaptações que possam ser necessárias nesses locais deverão obrigatóriamente ser providas por dispositivos externos ao ponto de telecomunicações. Alguns desses produtos são:
Deve-se observar que quando utilizamos determinados tipos de adaptadores na Área de Trabalho, poderá haver degradação do desempenho e até mesmo a inoperância do sistema. Assim, é aconselhável compatibilizar o cabeamento com os equipamentos de transmissão no momento do projeto, evitando ao máximo utilizar esses artifícios.
Para fazer comentários ou sugestões a respeito desta norma envie um e-mail para maia@ufgnet.ufg.br .
Fonte da Norma: Centro de Computação Eletrônica da Universidade de São Paulo (CCE-USP)