Material Retirado da revista PC & CIA Redes Locais na Prática
Editora Saber 1ª Edição Cap. 1
A importância da certificação
Os principais fabricantes de cabos metálicos para redes de dados no Brasil oferecem 5 anos de garantia para seus produtos. Essa garantia pode subir para 10 ou 15 anos se o serviço de instalação for executado por uma empresa com profissionais certificados pelos respectivos fabricantes.
Se 15 anos de garantia parece ser muito tempo, imagine então 25 anos. É isso mesmo, dependendo da importância da obra, a empresa fabricante do cabo, em conjunto com a empresa instaladora, pode oferecer até 25 anos de garantia nos produtos (empresa fabricante) e serviços (empresa instaladora).
Mas para que essa garantia super estendida possa ser oferecida, é imprescindível que toda a estrutura do cabeamento seja testada e certificada com equipamento adequado.
Nesse caso a certificação pode garantir um período adicional de garantia da ordem de quatro vezes a garantia original. Com isso todas as partes saem ganhando. O cliente porque recebeu uma garantia bem maior, o instalador conquistou a gratidão do cliente e o respeito do fabricante dos cabos e este último ganhou a certeza de que a obra foi muito bem executada e que nenhum problema técnico foi encontrado
Testes e certificações
Até que uma estrutura de rede esteja totalmente certificada muitos testes deverão ser feitos e para tal podemos utilizar três tipos de equipamentos: Um simples testador de cabos (Lan teste), um microscanner e um certificador, mais comumente conhecido por Scanner.
Tipos de testes
Podemos dividir a bateria de testes de uma rede em dois tipos básicos, os testes passivos, que são executados sem que a rede esteja em real funcionamento, e os testes ativos, que deverão ser executados com a rede em condições reais de funcionamento, ou seja, com a rede operando normalmente mesmo.
Os testes ativos são mais comumente utilizados, quando se precisa investigar e diagnosticar o que esta havendo de errado numa rede. Felizmente tal tipo de teste não é muito freqüente, o que significa que a tecnologia de redes esta cada vez melhor, assim como nossos profissionais de instalação de cabos e redes.
Já os testes passivos são muito difundidos e utilizados. Isso é muito bom, pois estes testes que homologarão uma estrutura de cabeamento instalada.
Os testes passivos podem ser divididos em estáticos e dinâmicos. Os estáticos são realizados em laboratórios, fábricas ou institutos de pesquisas e não pode haver reprovação alguma, caso contrário o cabo em teste não atenderá às normas e com isso seu projeto técnico ou de fabricação não serão aprovados.
Já os testes dinâmicos são mais complexos, são eles:
1 – Wiremap (Mapa de Fios);
2 – Lenght (Comprimento do cabo lançado);
3 – Attenuation ou Insertion Loss (Atenuação);
4 – NEXT Loss (Near end Crosstalk);
5 – PS-NEXT Loss (Power Sum NEXT);
6 – FEXT (Far End Crosstalk);
7 – ELFEXT Loss (Equal Level Far End Crosstalk);
8 – PS-ELFEXT Loss (Power Sum Equal Level Far End Crosstalk);
9 – Return Loss (Perda de retorno);
10 – Propagation Delay (Atraso de propagação);
11 – Delay Skew ou Propagation Delay Skew ( Desvio de propagação);
12 – ACR (Atenuation to Crosstalk Ratio);
13 – PS-ACR (Power Sum Attenuation to Crosstalk Ratio);
14 – Alien Crosstalk (Linha Cruzada adjacente);
15 – Insertion Loss Deviation;
16 – DC Loop Resistance.
Estes testes também podem ser chamados de testes de campo (Field Tests) e são obrigatórios pela norma EIA/TIA 568B.1, seção 11.2.4 para os cabos Categoria 5e, e EIA/TIA 568B.2-1 para os cabos categoria 6, do número 1 ao número 11, e são complementares do número 12 ao 16.
Para que os fabricantes possam conceder suas super garantias de até 25 anos, todos os testes de campo têm que ser realizados, excetuando-se os complementares.
Todo fabricante de cabos disponibiliza os parâmetros referentes a todo os testes em seus sites. Para obtê-los basta fazer download gratuitamente.
O que testar
Agora abordaremos testes e certificações para cabos metálicos do tipo UTP, e é com este tipo de cabos que trabalharemos.
Cabos metálicos de outros tipos também devem ser certificados, assim como as redes e interligações feitas com cabos de fibras ópticas.
Normalmente têm-se duas opções principais do que testar: Link e Canal. O link, melhor chamado de Link Permanente, compreende todos os cabos que ficam nas Estruturas de Passagens, iniciando nas tomadas de Telecomunicações da Área de Trabalho e finalizando nos Painéis de Conexões (Patch Panel).
Já o Canal é o Link Permanente mais os cabos flexíveis chamados de Line Cords (cabos que ligam a tomada de telecomunicação ao microcomputador) e Patch Cords (cabos que ligam a tomada do Painel de Conexão ao equipamento ativo de interconexão da rede).
Para que Padrão de rede testar
Atualmente podemos testar e certificar cabos UTP categoria 5e ou 6 para serem empregados em redes de dados, imagens e voz.
Normalmente essa rede é do tipo Ethernet em 10Base-T, 100Base-TX, 1000Base-T ou 1000Base-TX.
Obs.: A Nomenclatura nBase-Yz indica um padrão de rede local em banda básica, portanto, sem qualquer tipo de modulação ou alteração do sinal original. O número “n” indica a taxa de transferência máxima em Megabits por segundo e o “Y” representa o tipo de mídia, como abaixo listado:
2 – Cabo coaxial fino, de 50 Ohms;
5 – Cabo coaxial grosso, de 75 Ohms;
T – Cabo de par trançado;
F – fibra óptica multímodo com conector SC;
S – Fibra óptica multímodo com conector SC;
L – Fibra óptica monomodo ou multímodo com conector SC;
Já o “Z” indica algum tipo de melhoramento ou alteração do projeto normatizado inicialmente, por exemplo, 100Base-T (100 Megabits por segundo em banda básica com cabo tipo par trançado), 100Base-TX (100 Megabits por segundo em banda básica com cabo tipo par trançado com aprimoramentos), 100Base-T4 (100 Megabits por segundo em banda básica com cabo tipo par trançado utilizando oas quatro pares) e 100Base-FX (100 Megabits por segundo em banda básica com cabo de fibra óptica).
Essas duas últimas merecem uma atenção muito especial, pois o padrão 100 Base-T pode funcionar em cabos categoria 5e e 6. Já o novo padrão 1000Base-TX só é capaz de operar com cabos categoria 6.
Ambos os padrões de Gigabit Ethernet utilizam os quatro pares de condutores. O 1000Base-TX utiliza dois pares para transmitir e os outros dois para receber, de forma dedicada, operando em modo Full Duplex contínuo. Cada par de condutores opera a 500Mbits por segundo, em 250MHz.
O padrão 1000Base-T pode funcionar bem em cabos categoria 5e, pois ele utiliza os quatro pares ora para transmitir e ora para receber, operando, desta forma, em modo Full Duplex alternado. Cada par de condutores opera a 250Mbits por segundo, em 85MHz nominais.
Testando
A operação dos equipamentos de testes está cada vez mais simples, pois os atuais modelos seguem o conceito “One touch Test – teste com um toque”. Isso quer dizer que só é necessário apertar um único botão para que todos os testes sejam executados pelo equipamento.
O Scanner pode ser ajustado via interface serial ou USB através de um software do próprio fabricante. Com isso podem ser programados quais testes serão realizados pelo equipamento.
Para se testar os novos cabos categoria 6 precisa-se de um Scanner nível III, pois somente esse equipamento suporta os novos tipos e parâmetros de testes, possui faixa dinâmica para uma correta aferição de FEXT (um dos tipos de testes que será abordado adiante) e Perda de Retorno, e ainda suporta uma largura de banda superior a 250MHz.
Wiremap (Mapa de Fios)
Esse primeiro tipo de teste a ser executado é bem simples e independe do padrão da rede ethernet adotado.
Ele consiste basicamente em verificar a continuidade de cada fio, bem como o seu posicionamento referencial no conector, indicando fundamentalmente erros de crimpagens e conectorizações.
Esse teste pode revelar:
- Conectorização correta pino-a-pino ou cruzada;
- Continuidade de cada condutor;
- Curto entre dois ou mais condutores;
- Pares cruzados;
- Pares separados;
- Par reverso.
Um testador de cabos do tipo mais simples é útil para fazer o wiremap, mas envolve mais atenção do instalador, pois o equipamento só oferece como retorno a continuidade de cada condutor e uma sinalização através de um simples LED se há um cruzamento de alguns condutores, sem, entretanto, especificar quais estão cruzados.
De acordo com a configuração de crimpagem utilizada, um cruzamento pode ser desejável, no caso de cabos Half-Cross e Cross-Over. Com isso o testador de cabos pode indicar um erro inexistente.
Obs.: Podemos ter três tipos de cabos quanto às suas conectorizações:
- Straight Through – Cabo com os condutores ligados pino-a-pino, sem inversão alguma;
- Half Cross – Cabo com cruzamento parcial, com inversão em dois pares de condutores, usado para ligar dois microcomputadores ou dois equipamentos ativos em 10Base-T ou 100Base-TX;
- Cross Over – Cabo com cruzamento total, com inversão em todos os quatro pares de condutores, usado para ligar dois microcomputadores ou dois equipamentos ativos em 10Base-T, 100Base-TX, 100Base-T4, 1000Base-T ou 1000Base-TX.
Já existem testadores de cabos no mercado que são capazes de testar cabos com terminação RJ-11, RJ-45, BNC e USB.
Esses novos modelos podem indicar também a ocorrência de curtosentre condutores, mas há aqui uma ressalva; se durante um teste aparecer a indicação de um curto, verifique se o equipamento não disparou seu sinal contra um Hub ou uma placa de rede desligados.
Assegure sempre que o equipamento de teste tenha disparado contra seu próprio terminador e nunca dispare o sinal do equipamento contra placas de rede, Hubs ou Switches ligados, pois o testador pó ser irreversivelmente avariado.
É importante mencionar que os testadores de cabo à venda no nossomercado não são capazes de testar a continuidade da malha de aterramento da blindagem de cabos do tipo ScTP (Screened Twisted Pair, termo que engloba atualmente os antigos cabos FTP, STF, SFTP e FFTP), uma vez que eles não são compatíveis com os conectores especiais de nove vias.
Alguns testes de Wiremap só podem ser conclusivos quando é empregado um Scanner. Suponhamos que seja necessário avaliar a ocorrência de pares separados, um testador simples indicará uma situação normal.
Já um Scanner, ao realizar o teste de NEXT (que será abordado adiante) sugerirá haver pares separados, pois nessas circunstâncias o valor do NEXT é extraordinariamente alto, possivelmente acima de 22dB.
Tal valor de NEXT é suficiente para causar um séria degradação na largura de banda.
- Correções
Qualquer erro apontado pelo Wiremap implica na realização de um exame minucioso nos trechos de cabos apontados com erros.
Normalmente esses erros localizam-se nos conectores, Patch Panels ou Blocos de Interconexão.
A correção é refazer a conectorização que apresentou problema.
Comprimento do cabo lançado (Length)
A medida do comprimento dos condutores costuma ser um pouco maior do que a medida co comprimento linear do cabo. Isso se deve ao espinamento ou trança dos fios.
Entre os próprios pares de condutores também é possível haver uma pequena diferença. Essa diferença deve ser inferior a 6,0mm entre o maior e o menor pares de condutores, para que não haja quaisquer tipos de problemas.
O maior comprimento tolerável é de 100,0m para o Canal. O Link Permanente deve ser de no máximo 90,0m, já incluídas as sobras de cabos.
- Correções
Um Canal com mais de 100,0m de comprimento, um Link Permanente com mais de 90,0m ou um Line Cord com mais de 5,0m devem ser verificados e corrigidos.
O excesso de curvas no traçado do cabo pode “consumir” mais comprimento linear.
Se não houver a possibilidade de refazer o lançamento de um cabo com mais de 90,0m de comprimento, corte-o o mais próximo possível do meio e instale um equipamento retransmissor. Um Hub pode ser muito útil nessa situação, para tal, quanto menos portas disponíveis, melhor será.
Um erro ,muito comum que acaba por ocasionar uma leitura equivocada do comprimento dos condutores é a declaração incorreta dos valores referentes ao NVP (Nominal Velocity of Propagation – Velocidade Nominal de Propagação). O NVP será melhor abordado adiante.
Atenuação (Attenuation ou Insertion Loss)
Atualmente o termo Atenuação, que está em uso desde 1993, foi substituído pelo termo Insertion Loss ou Perda por Inserção. Todo sinal elétrico transitando num cabo metálico perde parte de sua potência ao percorrê-lo. Isso é um fenômeno fisicamente normal, pois como sabemos a resistência de um cabo metálico aumenta com seu comprimento linear, ou seja, quanto maior for um cabo, maior será sua resistência elétrica.Vale lembrar também que cabos com condutores flexíveis podem apresentar valores referentes a Perda de Inserção da ordem de 20 a 50% maiores do que os cabos com condutores sólidos. Por isso devemos empregar Line Cords e Patch Cords com o menor comprimento possível.
Os certificadores exibem as medidas de Perda por Inserção de forma absoluta e também comparada com os valores máximos permissíveis na norma técnica escolhida.
- Correções
Embora os valores referentes a Perda por Inserção sejam característicos do cabo empregado, tais valores podem ser ainda maiores se o manuseio e a instalação não forem bem feitas.
Um grande inimigo e por assim dizer causador do aumento dos valores de Perde pó Inserção é o próprio comprimento linear do cabo lançado. Reduzir o tamanho do cabo reduzirá também a Perda por Inserção.
Se os valores de Perda por Inserção não forem uniformes ou proporcionais nos quatro pares de condutores, verifique as crimpagens, conectorizações e observe também a marca, modelo e especificação técnica de componentes passivos como Patch Panel, tomadas de Telecomunicação e conectores.
Pode ocorrer ainda algum tipo de defeito ou imperfeição no trecho de cabo lançado. Normalmente tal fato é bem raro e quando se manifesta, o faz somente em um par de condutores; nesse caso, infelizmente o trecho de cabo terá que ser relançado.
Caso isso ocorra, guarde o trecho do cabo com problemas e entre em contato com o fabricante, provavelmente haverá um bom acordo para as partes envolvidas.
A temperatura ambiente também é inimiga da Perda por Inserção. Como sabemos, quanto maior a temperatura, será maior a dilatação do corpo metálico dos condutores e também a agitação das moléculas que compõem a liga metálica dos fios. Justamente em função da temperatura ambiente não poder ser prevista e uniformizada, as normas trazem os valores dos testes para aprovação das instalações estabelecidos à temperatura ambiente de 20°C.
NEXT Loss (Near End Crosstalk)
NEXT é a sigla para um tipo de medição que pode ser traduzido como “linha cruzada na terminação mais próxima”. Isso nos lembra alguma coisa, não é mesmo?
E é exatamente isso, o NEXT nada mais é do que uma chamada linha cruzada, relativamente comum e nossa telefonia até a década passada.
Quando um sinal percorre um condutor metálico do cabo, um campo eletromagnético surge e pode interferir nos pares de condutores mais próximos, causando alguns inconvenientes na rede instalada.
Quanto maior a freqüência, maior será também a possibilidade da ocorrência de NEXT no cabo, por isso deve-se aferir os valores de NEXT em várias freqüências. Comumente de 1 a 100MHz em cabos categoria 5e e até 250MHz em cabos categoria 6.
A medida do NEXT é obtida da diferença do par de condutores que gera a interferência para o par de condutores que recebe essa mesma interferência.
Assim, um valor baixo de NEXT indica menos Linha Cruzada, ao passo que um valor alto indica mais Linha Cruzada.
O NEXT tem que ser medido nas duas extremidades do cabo; felizmente os atuais Scanners, os de nível III, já fazem as medidas locais e remotas sem a necessidade de se transportar o equipamento para a outra terminação.
As medidas do NEXT são feitas par-a-par, ou seja, considerando um cabo UTP de 4 pares, inicialmente é medido o NEXT do Par 1 sobre o Par 2, depois sobre o Par 3 e só então sobre o Par 4. Após isso a mesma medição é realizada com o Par 2 sobre o Par 1, depois sobre o Par 3 e finalmente sobre o Par 4. E assim por diante até que todos os pares tenham sido aferidos como emissores de interferência e receptores dos outros pares.
- Correções
Um grande causador de reprovação por NEXT é um excessivo ou indevido destrançamento dos condutores nas Tomadas de Telecomunicação, Patch Panels e Conectores RJ45.
A medida de destrançamento permitida é de no máximo 13,0mm para os cabos categoria 5e e de apenas 6,0mm para os cabos categoria 6. Acia disso tem-se problemas.
Inicialmente localize a reprovação por NEXT, se local (terminação mais próxima) ou remota (terminação oposta).
Após isso verifique e se possível refaça as conectorizações e crimpagens.
Uma declaração incorreta do tipo de cabo no Scanner também pode retornar uma reprovação por NEXT. Por exemplo, ao testarmos um Link com cabo categoria 5e, não devemos esperar resultados tão bons quanto os cabos categoria6.
PS-NEXT Loss (Power Sum NEXT)
O PS-NEXT não é uma medida e sim um simples cálculo do quanto um par recebe NEXT de todos os outros juntos, simultaneamente.
A sigla pode ser traduzida como “soma da força dos NEXT” e ocorre quando todos os pares induzem sobre um único par, excetuando-se, lógico, o próprio par induzido.
Realizar o teste de PS-NEXT é muito importante, sobretudo para instalações de cabeamento que trabalharão com todos os quatro pares com sinal, como é necessário para os padrões Gigabit Ethernet.
Todos os procedimentos, aferições e correções aplicadas ao NEXT, aplicam-se também ao PS-NEXT.
FEXT (Far End Crosstalk)
O FEXT pode ser entendido como “linha cruzada na extremidade mais distante”. Isso não parece familiar?
Pois é, o FEXT é um NEXT que ocorre na outra extremidade do cabo. A única diferença é que o par de condutor induzido também está transmitindo o sinal.
A ocorrência de reprovação de cabos lançados por FEXT não é tão comum quanto por NEXT, pois como sabemos, o sinal propagado pelos condutores tende a sofrer Perda por inserção ao longo do trajeto, o que diminui a possibilidade da ocorrência de FEXT.
Os procedimentos referentes às correções aplicadas ao NEXT e PS-NEXT aplicam-se também ao FEXT.
É muito importante executar o teste de FEXT em redes que funcionarão com Gigabit Ethernet e em cabos categoria 6.
ELFEXT Loss (Equal Level Far End Crosstalk)
ELFEXT é outra medida calculada, ela nada mais é do que a diferença entre os valores de FEXT e da Perda por Inserção.
Por exemplo: consideremos um link cujo FEXT nos deu 45dB e a Perda por Inserção foi de 10dB. Assim, o valor de ELFEXT será de 45 - 10, o que resulta em 35dB.
Como podemos deduzir, o ELFEXT não sofre a mesma influência da Perda por Inserção que o FEXT sofre.
O ELFEXT também tem que ser medido nas duas extremidades do cabo. Em caso de problemas de ELFEXT, deve-se proceder da mesma forma que se procede com problemas com NEXT e FEXT.
PS-ELFEXT Loss (Power Sum Equal Level Far End Crosstalk)
Atualmente o PS-ELFEXT é calculado e não mais medido. Esse tipo de teste tem o mesmo principio do PS-NEXT, ou seja, é a soma das influências individuais de ELFEXT em cada par.
Normalmente os valores de PS-ELFEXT apresentam-se com algo em torno de 3dB a menos do que os valores de ELFEXT.
Utiliza-se os mesmos procedimentos de correção do ELFEXT.
Perda de Retorno (Return Loss)
Perda de Retorno ocorre quando o sinal encontra, ao longo da estrutura de cabeamento, uma diferença de impendância, com isso, parte do sinal retorna ao sentido original, enquanto o sinal que continua propagando corretamente tende a perder parte de sua potência original.
Normalmente o ponto mais crítico para a Perda de Retorno está nas conectorizações, crimpagens e principalmente nas interfaces com equipamentos ativos e passivos.
Por isso deve-se empregar conectores com a maior qualidade possível.
- Correções.
Para garantir bons valores de Perda de Retorno, deve-se decapar o mínimo possível do cabo e evitar ao máximo quaisquer destrançamentos desnecessários.
Atraso de Propagação (Propagation Delay)
O Atraso de Propagação é o tempo, medido em nanossegundos, que o sinal leva para, a partir de sua origem, atingir a outra estremidade do cabo.
Este tipo de teste é a principal razão para que se limite o comprimento linear dos cabos tipo UTP em 100,0m, acima desse valor pode-se perder o controle das comunicações de uma rede com o aumento do Atraso de Propagação.
- Coreções.
Se um cabo for reprovado no teste de Atraso de Propagação, nem perca tempo, reveja o comprimento do cabo afetado e trate de diminuí-lo. Isso provavelmente resolverá o problema.
Desvio de Propagação (Delay Skew ou Propagation Delay Skew)
Desvio de Propagação é a diferença, expressa em nanossegundos, entre o par de condutores que apresenta o maior Atraso de Proagação e o par que apresenta menor Atraso de Propagação. Este teste pode representar um problema crítico em redes Gigabit Ethernet que usam todos os quatro pares.
Observe que nesse tipo de rede, o Sinal parte simultaneamente de dois (1000Base-TX) ou de quatro (1000Base-T) pares e pode chegar ao seu destino com um desvio suficientemente significativo a ponto do sistema de rede não ser capaz de recompor os quadros originalmente transmitidos.
- Correções.
Diminuir um cabo com problemas de desvio de propagação pode ajudar a corrigir o problema, entretanto, um manuseio incorreto durante a instalação pode pôr todo o bom funcionamento da rede a perder.
Isso é crítico em gigabit ethernet.
Pode ser necessário relançar o cabo, fazendo o mínimo de curvas possível.
ACR (Attenuation to Crosstalk Ratio)
ACR – Pode ser entendido como a diferença entre o valor de next e o de atenuação ( Perda de inserção).
Quanto maior for esse valor obtido, melhor será a capacidade de transmitir sinal de um par testado.
- Correções.
Como o ACR é derivado do NEXT e da perda por inserção, qualquer ação que melhore essas performances, melhorará também a performance do ACR.
Na prática, pode se adotar os mesmos procedimentos de correção do NEXT.
PS-ACR ( Power Sum Attenuation to Crosstalk Ratio )
O PS-ACR é outro tipo de teste cujos valores são obtidos por cálculo e não por medições.
Ele deve ser entendido como a soma das influências individuais de ACR nos pares dos cabos.
Quanto maior os valores de PS-ACR obtidos, melhor estará a propagação do sinal.
Para se corrigir problemas de PS-ACR, pode se empregar os mesmos procedimentos descritos para ACR.
Linha Cruzada Adjacente (Alien Crosstalk)
A linha cruzada adjacente é a influência do sinal de um par de condutores sobre um outro par de condutores, só que de um cabo diferente que esteja bem próximo.
É multíssimo difícil medir esses valores, pois implica em uma perfeita sincronia entre duas análises de cabos simultaneamente.
Na realidade, não há limite de aprovação ou reprovação para esse teste.
Utilizar uma estrutura de passagem com uma margem de folga pode ser útil para evitar a linha cruzada adjacente, assim como não prender firmemente um cabo sobre outros.
Desvio de Perda por Inserção ( Insertion loss Deviation )
Esse teste é empregado em cabos categoria 6 e pode ser singelamente entendido como a diferença entre os valores de perda por inserção esperados e os efetivamente medidos.
Os valores do desvio de perda por inserção são obtidos a partir da primeira medida de perda por inserção, a partir da qual se projeta os demais valores baseados na atual freqüência empregada.
Ainda não existem valores definidos para a aprovação desse teste, o que já se tem como certo é que quanto menor o valor medido, melhor será.
DC loop Resistance
É a medida da resistência ômica total de dois condutores espinados em uma das terminações do cabo.
Normalmente esse valor depende do diâmetro do condutor e tende a aumentar ao longo do comprimento do cabo.
DC Loop Resistance pode ser considerado como um teste dinâmico de impedância( que é originalmente um teste estático) do cabo.
- Correções
Se os valores obtidos forem muito altos em apenas um par de condutores, pode-se verificar as terminações em busca de eventual oxidação.
Mas se os valores de todos os pares forem muito altos, é bom investigar a causa, talvez um line Cord que apresenta alta resistência ômica esteja no circuito do teste.
Valores de performance dos principais testes propostos para cabos UTP
Os valores exibidos nas tabelas estão expressos em decibéis “dB”.
- Canal de 100,0m
