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Par trenzado

Tabla de códigos de colores de 25 pares

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 sin trenzar , 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 lograr 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 cable sin blindaje como par trenzado sin blindaje ( UTP ).

Explicación

Un par trenzado se puede utilizar como una 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 de modo común que se puede cancelar en el receptor detectando solo la señal de diferencia, siendo esta última la señal deseada.

El rechazo del 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 el ruido con mayor fuerza 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 durante muchos kilómetros. La torsión de los pares contrarresta este efecto, ya que en cada media torsión 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 la distancia de una sola torsión, 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 para un tipo determinado de cable. Cuando los pares cercanos tienen tasas de torsión iguales, los mismos conductores de los diferentes pares pueden estar repetidamente uno al lado del otro, anulando parcialmente los beneficios de la torsión. Por esta razón, se especifica comúnmente que, al menos para los cables que contienen pequeñas cantidades de pares, las tasas de torsión deben ser diferentes. [2]

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. El UTP es el tipo de cable principal para uso telefónico y es muy común en redes informáticas .

Historia

Transposición de cables en la parte superior del poste

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 compañías de tranvías fueron consideradas responsables de las interrupciones en las líneas telegráficas existentes y tuvieron que pagar por el trabajo de reparación. [a] Sin embargo, para las nuevas instalaciones, fue necesario protegerse contra los tranvías existentes desde el principio. La interferencia en las líneas telefónicas es incluso más disruptiva que en las líneas telegráficas. Las compañías telefónicas pasaron a circuitos balanceados , que tenían el beneficio incidental de reducir la atenuación , aumentando así el alcance.

A medida que la distribución de energía eléctrica se hizo más común, esta medida resultó inadecuada. Dos cables, tendidos a ambos lados de las barras transversales de los postes de servicios públicos , compartían la ruta con las líneas eléctricas . En pocos años, el creciente uso de la electricidad trajo consigo un aumento de las interferencias, por lo que los ingenieros idearon un método llamado transposición de cables para cancelarlas.

En la transposición de cables, los cables intercambian su posición una vez cada varios polos. De esta manera, los dos cables recibirían una interferencia electromagnética similar de las líneas eléctricas. Esto representó una implementación temprana del trenzado, con una tasa de trenzado de aproximadamente cuatro trenzados por kilómetro o seis por milla . Tales líneas balanceadas de cables abiertos con transposiciones periódicas aún sobreviven hoy en algunas áreas 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 protegerse contra interferencias. Hoy, la mayoría de los millones de kilómetros de pares trenzados del mundo son líneas terrestres exteriores, propiedad de compañías telefónicas y mantenidas por ellas, que se utilizan 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, los UTP suelen agruparse en conjuntos de 25 pares según un código de colores 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 suelen estar hechos con cables de cobre medidos en calibre de cable americano (AWG) 22 o 24 (0,644 o 0,511 mm²), [5] con el aislamiento de color normalmente hecho de un aislante como polietileno o FEP y el paquete total cubierto con 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 haces pequeños pero idénticos. Cada haz consta de pares trenzados que tienen diferentes índices de torsión, ya que los pares que tienen el mismo índice 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 velocidades de torsión

El UTP es también el cable más común utilizado en redes informáticas . La Ethernet moderna , el estándar de redes de datos más común, puede utilizar cables UTP, y las velocidades de datos cada vez mayores 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 costes 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 , 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 conectarse a equipos no balanceados, por ejemplo, cualquiera que use conectores BNC y esté diseñado para cable coaxial.

Blindaje de cables

Cable F/UTP
Cable S/FTP

Los cables de par trenzado pueden incorporar un blindaje para intentar evitar interferencias electromagnéticas. El blindaje proporciona una barrera conductora de electricidad para atenuar las ondas electromagnéticas externas al blindaje. El blindaje también proporciona una ruta de conducción por la que pueden circular corrientes inducidas y devolverse a la fuente a través de una conexión de referencia a tierra. Dicho 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 el blindaje a una colección de pares, generalmente se lo denomina cribado, pero el uso entre proveedores y autores al aplicar palabras como cribado , blindaje y STP (par trenzado blindado) puede estar sujeto a variabilidad. [7] [8]

La norma 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 la forma x/xTP , donde la primera x indica el blindaje para el cable en general y la segunda x indica el blindaje para pares o cuadretes individuales, donde cada x puede ser:

U/FTP, F/UTP y F/FTP se utilizan en cables Cat 6A

Los cables blindados Cat 5e , Cat 6/6A y Cat 8/8.1 normalmente tienen 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 vía de conexión a tierra. Un cable de par trenzado con blindaje de aluminio puede tener un cable de conexión a tierra incorporado de manera integral, 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 más comunes incluyen:

Blindaje individual (U/FTP)
Blindaje individual con lámina de aluminio para cada par trenzado o cuadrete. 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 pares individuales y también protege a los pares vecinos de la diafonía.
Blindaje general (F/UTP, S/UTP y SF/UTP)
Lámina metálica general, blindaje trenzado o trenzado con lámina metálica en todos los pares dentro del cable de par trenzado de 100 ohmios. Nombres comunes: par trenzado laminado, par trenzado blindado, par trenzado apantallado. Este tipo de blindaje ayuda a evitar que la EMI entre o salga del cable.
Blindaje individual y general (F/FTP, S/FTP y SF/FTP)
Blindaje individual mediante láminas para cada par trenzado de un cable, y también una lámina exterior o blindaje trenzado. Nombres comunes: par trenzado totalmente blindado, par trenzado blindado con láminas, par trenzado blindado con láminas, par trenzado blindado y apantallado, par trenzado blindado y apantallado. Este tipo de blindaje ayuda a evitar que la interferencia electromagnética entre o salga del cable y también protege a los pares vecinos de la diafonía.

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 sistema de cableado de IBM y utilizado con redes Token Ring o FDDI . [7] [11]

  1. ^ El código antes de la barra designa el blindaje del cable en sí, mientras que el código después de la barra determina el blindaje de los pares individuales:
    U – sin blindaje
    F – blindaje de lámina
    S – blindaje blindado (sólo capa exterior)
    TP – par trenzado
    TQ – par trenzado, blindaje individual en cuadretes

Tipos

Teléfono analógico

Antes de que la comunicación digital y Ethernet se generalizaran, no existía un estándar internacional para los cables telefónicos. Los estándares se establecían a nivel nacional. Por ejemplo, en el Reino Unido, la Oficina General de Correos especificó los cables CW1293 y CW1308. CW1308 era una especificación similar a la anterior CW1293, pero con un código de color mejorado. CW1293 utilizaba principalmente colores sólidos en los núcleos, lo que dificultaba la identificación del par con el que estaba trenzado sin quitar una gran cantidad de revestimiento. Para resolver este problema, CW1308 tiene anillos estrechos del color emparejado impresos sobre el color base. Ambos cables son 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 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 general de este tipo de cable era generalmente de plomo. Este estilo de cable comenzó a usarse a fines 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 los cambios futuros. Estos cables ya no se fabrican, pero todavía se encuentran ocasionalmente en edificios antiguos y en varias áreas externas, generalmente aldeas rurales.

Infraestructura de construcción

Cargado

A un par trenzado cargado se le ha añadido inductancia intencionalmente y antes era una práctica común en las líneas de telecomunicaciones. Los inductores añadidos se conocen como bobinas de carga y reducen la atenuación para las frecuencias de 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 sin carga.

Garantizado

Un par trenzado unido es una variante de construcción en la que los dos cables de cada par están unidos entre sí a lo largo del cable. Desarrollado por Belden , está destinado a 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 fallas donde se flexiona. [24]

Cable plano trenzado

Cable plano trenzado utilizado para conexiones SCSI paralelas

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 un 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 IDC de cable plano. [25]

Cable de núcleo sólido vs. cable trenzado

Un bloque de perforación

Un cable de núcleo sólido utiliza un cable sólido por conductor y en un cable de cuatro pares habría un total de ocho cables sólidos. [18] El cable trenzado utiliza múltiples cables enrollados uno alrededor del otro en cada conductor y en un cable de cuatro pares con siete hilos por conductor, habría un total de 56 cables (2 por par × 4 pares × 7 hilos). [18]

El cable de núcleo sólido está diseñado para tendidos instalados de forma permanente ( enlace permanente ). Es menos flexible que el cable trenzado y es más propenso a fallar si se dobla repetidamente debido al endurecimiento por deformación . 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 forma diferente para los cables de núcleo sólido que para los de núcleo trenzado. El uso de un conector con el tipo de cable incorrecto puede dar lugar a un cableado poco fiable. Hay disponibles conectores diseñados para cables de núcleo sólido y de núcleo trenzado, y algunos proveedores incluso ofrecen conectores diseñados para su uso con ambos tipos. Los bloques de conexión de los paneles de conexión y los conectores de pared están diseñados para su uso con cables de núcleo sólido. Funcionan mediante el método de desplazamiento del aislamiento , por el que el dispositivo perfora los lados del aislamiento y "muerde" el conductor de cobre para formar una conexión. Los bloques de conexión se utilizan como paneles de conexión o como cajas de conexiones para cables de par trenzado.

Propiedades

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

El par trenzado tiene las siguientes limitaciones:

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 reparar las interferencias en el cable telegráfico submarino desde Luanda . [3]
  2. ^ En la jerga telefónica, el modo común se denomina longitudinal y el modo diferencial 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 en el número de vueltas/pulgada para versiones de par trenzado del cable umbilical con tapa terminal" (PDF) .
  3. ^ Trotter, AP, "Perturbación del funcionamiento del cable submarino mediante tranvías eléctricos", Journal of the Institution of Electrical Engineers , vol. 26, iss. 130, págs. 501–514, julio de 1897.
  4. ^ US 244426, Bell, Alexander Graham, "Telephone-circuit", publicado en 1881. Véase también los escaneos en formato TIFF para 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 de octubre de 2008). "Solución de problemas en sistemas CCTV con cableado UTP".
  7. ^ Manual del sistema MP 4000 de Anitech Systems
  8. ^ Puesta a tierra para cableado de red blindado y apantallado - Siemon
  9. ^ Valerie, Maguire (12 de julio de 2015). "Tamaño de la base instalada de la 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 desde el 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 la norma ISO 11801 , CRC Press, pág. 269, ISBN 0824741307
  14. ^ Newnes Data Communications Pocket Book. 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. ^ ab "CCNA: Tipos de medios de red".
  18. ^ abcdefghijklmnopqrst «Comparación entre cables CAT5, CAT5e, CAT6, CAT7». Archivado desde el original el 2020-06-02 . Consultado el 2022-07-18 .
  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 . 2011-12-24 . Consultado el 2018-08-19 .
  21. ^ 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 los problemas de línea". Cisco.com . Consultado el 4 de junio de 2012 .
  23. ^ "Encuesta de pruebas de campo de contratistas revela ahorros de costos relacionados con el rendimiento utilizando 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. ^ "Prueba de par trenzado".
  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 (métrico)" (PDF) . Belden . Consultado el 13 de agosto de 2016 .
  29. ^ "Hoja de datos técnicos 7989R (métrico)" (PDF) . Belden . Consultado el 13 de agosto de 2016 .
  30. ^ Reeve, Whitman D. (1995). Manual de transmisión y señalización de bucle de abonado - Digital (1.ª ed.). IEEE Press. págs. 215-220. ISBN 0-7803-0440-3.

Enlaces externos

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