El cableado de par trenzado es un tipo de cable de comunicaciones en el que dos conductores de un solo circuito se trenzan entre sí con el fin de mejorar la compatibilidad electromagnética . En comparación con un solo conductor o un par balanceado no trenzado , un par trenzado reduce la radiación electromagnética del par y la diafonía entre pares vecinos y mejora el rechazo de la interferencia electromagnética externa . Fue inventado por Alexander Graham Bell . [1]
Para obtener inmunidad adicional al ruido, se puede blindar el cableado de par trenzado . El cable con blindaje se conoce como par trenzado blindado ( STP ) y sin blindaje como par trenzado no blindado ( UTP ).
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 el 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 garantiza 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 en modo común que puede cancelarse en el receptor detectando únicamente la señal diferencial, siendo esta última la señal deseada.
El rechazo de modo común comienza a fallar en cables sin torcer cuando la fuente de ruido está cerca de los cables de señal; el cable más cercano se acoplará con más fuerza al ruido y el receptor no podrá eliminarlo. Este problema es especialmente evidente en los cables de telecomunicaciones, donde los pares del mismo cable se encuentran uno al lado del otro a lo largo de muchos kilómetros. Torcer los pares contrarresta este efecto ya que en cada mitad de torsión se intercambia el cable más cercano a la fuente de ruido. Siempre que la fuente de interferencia permanezca uniforme, o casi uniforme, en la distancia de un solo giro, el ruido inducido seguirá siendo de modo común.
La tasa de torsión (también llamada paso de torsión, generalmente definida en vueltas por metro ) forma parte de la especificación de un tipo determinado de cable. Cuando los pares cercanos tienen velocidades de torsión iguales, los mismos conductores de los diferentes pares pueden estar repetidamente uno al lado del otro, deshaciendo parcialmente los beneficios de la torsión. Por esta razón se especifica comúnmente que, al menos para cables que contienen un pequeño número de pares, las tasas de torsión deben diferir. [2]
A diferencia del par trenzado apantallado 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 .
Los primeros teléfonos utilizaban 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 inducía ruido en estos circuitos. En algunos países, las empresas de tranvías fueron consideradas responsables de la interrupción de las líneas telegráficas existentes y tuvieron que pagar los trabajos de reparación. [a] Sin embargo, en las nuevas instalaciones era necesario desde el principio protegerse contra los tranvías existentes. Las interferencias en las líneas telefónicas son incluso más perjudiciales que en las líneas telegráficas. Las compañías telefónicas se convirtieron a circuitos balanceados , lo que tenía el beneficio incidental de reducir la atenuación y, por lo tanto, aumentar el alcance.
A medida que la distribución de energía eléctrica se volvió más común, esta medida resultó inadecuada. Dos cables, tendidos a ambos lados de barras transversales en postes de servicios públicos , compartían la ruta con líneas eléctricas . Al cabo de unos 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 anular las interferencias.
En la transposición de cables, los cables cambian de posición una vez cada varios polos. De esta manera, los dos cables recibirían EMI similar de las líneas eléctricas. Esto representó una implementación temprana de la torsión, con una tasa de torsión de aproximadamente cuatro vueltas por kilómetro , o seis por milla . Este tipo de líneas balanceadas de hilo abierto con transposiciones periódicas todavía sobreviven hoy en algunas zonas rurales.
El cableado de par trenzado fue inventado por Alexander Graham Bell en 1881. [4] En 1900, toda la red telefónica estadounidense era de par trenzado o de cable abierto con transposición para proteger contra interferencias. Hoy en día, la mayoría de los millones de kilómetros de pares trenzados que hay en el mundo son líneas fijas exteriores, propiedad de compañías telefónicas y mantenidas por ellas, que se utilizan para servicios de voz.
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 según 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 se fabrican con alambres de cobre medidos en calibre de alambre americano (AWG) 22 o 24 , [5] con el aislamiento de color generalmente hecho de un aislante como polietileno o FEP y el paquete total cubierto con una funda de polietileno .
En el caso de cables telefónicos urbanos para exteriores que contienen cientos o miles de pares, el cable se divide en haces pequeños pero idénticos. Cada paquete consta de pares trenzados que tienen diferentes velocidades de torsión, ya que los pares que tienen la misma velocidad de torsión dentro del cable aún pueden experimentar cierto grado de diafonía . Los haces, a su vez, se entrelazan para formar el cable.
UTP es también el cable más común utilizado en redes de computadoras . La Ethernet moderna , el estándar de redes de datos más común, puede utilizar cables UTP, y las velocidades de datos crecientes requieren variantes de mayor especificación del cable UTP. El cableado de par trenzado se utiliza 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 .
A medida que el ancho de banda del cable UTP ha mejorado para adaptarse a la banda base de las señales de televisión , ahora se utiliza UTP en algunas aplicaciones de vídeo , principalmente en cámaras de seguridad . [6] 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.
Los cables de par trenzado pueden incorporar blindaje en un intento de evitar interferencias electromagnéticas. El blindaje proporciona una barrera eléctricamente conductora para atenuar las ondas electromagnéticas externas al blindaje. El blindaje 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. Este blindaje se puede aplicar a pares individuales o a un conjunto de pares. El blindaje puede ser de lámina o de alambre trenzado.
Cuando se aplica blindaje a un conjunto de pares, generalmente se lo denomina blindaje, pero el uso entre proveedores y autores al aplicar palabras como blindaje , blindaje y STP (par trenzado blindado) puede estar sujeto a variabilidad. [7] [8]
ISO/IEC 11801 :2002 (Anexo E) intenta estandarizar internacionalmente las diversas designaciones de blindaje para cables de par trenzado (TP) utilizando una abreviatura explícita de dos partes en forma de x/xTP , donde la primera x indica el blindaje para el conjunto. cable y la segunda x indica el blindaje para pares o quads individuales, donde cada x puede ser:
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 7/7 A y Cat 8.2 utilizan una construcción S/FTP. [9]
Debido a que el blindaje es conductor, también puede servir como camino a tierra. Un cable de par trenzado con blindaje de lámina 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 de construcción de escudos comunes incluyen:
Un ejemplo temprano de par trenzado blindado fue IBM STP-A, que es un cable S/FTP de dos pares de 150 ohmios definido en 1985 por las especificaciones del IBM Cabling System y utilizado con redes Token Ring o FDDI . [7] [11]
Antes de que se generalizaran las comunicaciones digitales y Ethernet, 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 los cables CW1293 y CW1308. CW1308 tenía una especificación similar al CW1293 anterior pero con un código de color mejorado. CW1293 usó colores principalmente sólidos en los núcleos, lo que dificulta identificar el par con el que fue retorcido sin quitar una gran cantidad de funda. Para resolver este problema. CW1308 tiene anillos estrechos del color emparejado impresos sobre el color base. Ambos cables tienen un estándar similar al cable de categoría 3. [12] [13] Los cables con categorías 3 a 7 tienen 4 pares trenzados. [14]
Antes del uso común de polietileno y otros plásticos como aislamiento, el cable de par trenzado telefónico se aislaba con papel encerado o algodón con una capa de cera aplicada al cobre. La funda general de este tipo de cables solía ser de plomo. Este estilo de cable se empezó a utilizar a finales del siglo XIX, poco después de la invención del teléfono. [15] 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 gravemente las propiedades aislantes del aislamiento de papel. [16] Sin embargo, tales sellos dificultaron el mantenimiento y los cambios futuros. Estos cables ya no se fabrican, pero todavía se encuentran ocasionalmente en edificios antiguos y en diversas zonas exteriores, normalmente en pueblos rurales.
Un par trenzado cargado ha añadido inductancia intencionadamente y anteriormente era una práctica común en las líneas de telecomunicaciones. Los inductores añadidos se conocen como bobinas de carga y reducen la atenuación de las frecuencias de la banda vocal , pero la aumentan en frecuencias más altas. Las bobinas de carga reducen la distorsión en la banda vocal en líneas muy largas. [22] En este contexto, una línea sin bobinas de carga se denomina línea descargada.
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 de la longitud del cable. Creado por Belden , su objetivo es ayudar a garantizar la coherencia de la configuración durante y después de la instalación. Un beneficio clave es que el rendimiento de inmunidad al ruido del cable se puede proteger a pesar de un manejo potencialmente brusco. [23] El rendimiento mejorado puede ser innecesario y la unión reduce la flexibilidad del cable y lo hace propenso a fallar donde se flexiona. [24]
Un cable plano trenzado es una variante del cable plano estándar en el que pares adyacentes de conductores están unidos y trenzados entre sí. Luego, los pares trenzados se unen ligeramente entre sí en formato de cinta. Periódicamente a lo largo de la cinta, hay secciones cortas sin torsión donde se pueden conectar conectores utilizando las técnicas habituales de cable plano IDC . [25]
Un cable de núcleo sólido utiliza un alambre sólido por conductor y en un cable de cuatro pares habría un total de ocho alambres sólidos. [18] El cable trenzado utiliza múltiples cables enrollados entre sí en cada conductor y en un cable de cuatro pares con siete hilos por cable conductor, habría un total de 56 cables (2 por par × 4 pares × 7 hilos). [18]
El cable de núcleo sólido está diseñado para tramos 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 conexión y para conexiones desde puertos de pared a dispositivos finales ( cable de conexión 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 enchufes diseñados para núcleos sólidos y trenzados están disponibles y algunos proveedores incluso ofrecen enchufes diseñados para usar con ambos tipos. Los bloques perforados en los conectores de panel de conexión y de puerto de pared están diseñados para usarse con cable de núcleo sólido. Estos funcionan mediante el método de desplazamiento de aislamiento , en el que el dispositivo perfora los lados del aislamiento y "muerde" el conductor de cobre para formar una conexión. Los bloques perforados se utilizan como paneles de conexión o como cajas de conexiones para cables de par trenzado.
El par trenzado tiene los siguientes atributos útiles: [26]
El par trenzado tiene las siguientes limitaciones:
Medios relacionados con cables de par trenzado en Wikimedia Commons