La guía de la física del cableado de par trenzado para poetas

14 de noviembre de 2019 / General

Una vez tomé una clase en la que el profesor iba a explicar conceptos de dos maneras. En primer lugar, se sumergió en la matemática detrás de la idea, llenando la pizarra con ecuaciones y mostrando cómo todas se relacionaban entre sí. A esto le escribió “para los ingenieros”. Luego, explicó el concepto de nuevo, pero esta vez, sin matemáticas. Dijo que esto era “para los poetas”.

Esta es una descripción de la física de par trenzado para los poetas.

Por tanto, ¿por qué es el cableado de datos de comunicación trenzado, pero el cableado de alimentación no?  Todo gira en torno al ancho de banda. Las señales de energía tienen tan bajas frecuencias que no necesitan preocuparse por el ancho de banda, pero los cables de datos de comunicación sí. Una señal de alta frecuencia en un cable genera un campo magnético que puede inducir una señal en un cable adyacente. Estas señales inducidas se llaman “diafonía”, porque con las líneas de teléfono analógicas antiguas, a menudo se podían oír otras conversaciones en el fondo de su llamada como resultado de estas señales inducidas.

Imagine que la interfaz Ethernet en el ordenador transmite una señal. Cuando se envía una señal en la línea de transmisión (Tx), se induce una señal en la línea de recepción (Rx). Esto es un problema porque las reglas de Ethernet indican que deja de hablar si otra persona habla al mismo tiempo. Pero si cada vez que su ordenador intenta hablar, se oye a sí mismo y se detiene. Si sigue así, no podrá enviar ese correo electrónico.

En realidad, la señal inducida es muchas veces más débil que la original, lo que hace que este problema sea menor. Sin embargo, los componentes electrónicos de recepción deben ser muy sensibles. Esto se debe a que las señales de alta frecuencia se atenúan en gran medida a lo largo de un cable. Por ejemplo, la especificación IEEE 802,3 para 1000BASE-T permite un máximo de 24 dB de pérdida, que se traduce en una señal reducida a (haré el cálculo para los poetas) un 6% de su intensidad original en su trayectoria desde el transmisor remoto hasta el puerto Ethernet de su ordenador. Por tanto, la señal de diafonía no tiene por qué ser grande para abrumarla. A medida que se aleja más de la interfaz del ordenador, la señal recibida se fortalece y es menos susceptible a la diafonía. Esto significa que el problema es peor cuanto más cerca esté del transmisor, por lo que la especificación clave se llama diafonía en el extremo cercano o NEXT.

Los ingenieros tienen una serie de trucos bajo la manga para lidiar con NEXT. En primer lugar, las señales de datos se codifican en un cable en modo “diferencial”, lo que significa que cada pulso positivo de un conductor se equipara con un pulso negativo correspondiente en el otro conductor del par. Esto significa que los cables generan campos magnéticos iguales pero opuestos que se cancelan entre sí y no deberían generar diafonía. Sin embargo, si los cables simplemente están tendidos de forma paralela entre sí, uno de los cables del par estará más cerca de uno de los campos, por lo que el campo magnético será un poco más grande para un cable que para el otro y verá un poco de diafonía.

Entonces, el segundo truco es trenzar el cable. Así, la distancia entre los cables varía a lo largo de la longitud del tendido, a veces más cerca del cable positivo y, otras veces, más cerca del negativo. Esto tiende a cancelar el efecto y reducir aún más la diafonía. Pero si todos los pares están trenzados con la misma tasa de trenzado, es posible que mantengan el mismo espaciado durante todo el recorrido, lo que aumenta la diafonía. Allí es donde entra en acción el tercer truco: los pares se trenzan a diferentes pasos para que no queden espaciados de manera idéntica respecto del mismo conductor a lo largo del tendido.

Los diferentes pasos de trenzado son el motivo por el que verá diferentes longitudes para cada par cuando mida la longitud de cada uno con un comprobador de cableado. Si los destrenzara y estirara por completo, los que están más trenzados serían un poco más largos. La longitud puede variar en un 5% o más; el límite de la TIA para la longitud del cableado toma como base el par más corto.

Aunque los conductores se extienden en paralelo solo por una distancia corta en el conector modular (RJ-45), en general, son el principal contribuyente a NEXT en un enlace instalado. Y un destrenzado un poco excesivo al instalar los conectores puede realzar el efecto en gran medida y hacer que los enlaces no aprueben la certificación.

Los diseños más nuevos logran un mejor rendimiento de diafonía mediante el uso de espaciadores en el cableado, el control más meticuloso de los pasos de trenzado y en enlazado de los pares entre sí. Y las nuevas tecnologías como 10GBASE-T y PoE requieren mucho más que un excelente rendimiento de diafonía. Pero la diafonía sigue siendo uno de los parámetros más importantes en términos de cableado de alto rendimiento.

Si está interesado en un comprobador de cableado, consulte nuestra Guía de selección de cobre.

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