FENÓMENOS Y PROBLEMAS DE UN CABLE DE COBRE EN LA RED

En los cables de cobre, las señales de datos se representan por niveles de voltaje que representan unos y ceros binarios. Los niveles de voltaje se miden respecto de un nivel de referencia de cero voltios tanto en el transmisor como en el receptor. Este nivel de referencia se denomina tierra de señal.

Es importante que tanto el dispositivo transmisor como el receptor hagan referencia al mismo punto de referencia de cero voltios. Cuando es así, se dice que están correctamente conectados a tierra.

PROBLEMAS INHERENTES AL CABLEADO DE COBRE.

Atenuación.

Se refiere a las pérdidas existentes en un sistema de comunicaciones, entre ambos extremos.
Los factores que contribuyen a la atenuación en un medio basado en cobre son: Longitud del cable y conectores defectuosos, además de una pérdida de energía a través del aislante del cable debida a la conductividad de este y a la capacitancia existente entre los conductores, la cual involucra una reactancia cada vez menor a medida que la frecuencia se incrementa.

Durante el proceso de prueba de los cables, se usa el ancho de banda analógico para determinar el ancho de banda digital de un cable de cobre. La atenuación en un cable se mide con un analizador de cable, usando las frecuencias más elevadas que dicho cable admite, y normalmente se expresa en decibelios (dB) usando números negativos. Los valores negativos de dB más bajos indican un mejor rendimiento del enlace.
Para limitar la atenuación de señal en un tendido de cable Ethernet de gran longitud, los factores que deben tomarse en cuenta son: el tipo de medios y la longitud del cable. De ahí la norma, por ejemplo, de un máximo de 100 mts para UTP, sin repetidor.
Entre edificios es más conveniente instalar fibra óptica en lugar de cobre debido a sus propiedades de atenuación, además de que no se ve afectada por interferencias eléctricas.

Reflexión.

Cuando una línea de transmisión de cierta impedancia característica Z₀ se conecta a una carga con un valor de impedancia igual a la característica, se dice que la línea está acoplada, y hay una máxima transferencia de energía. Si hay un desacoplamiento de impedancias, parte de la energía se reflejará de nuevo hacia el transmisor.
La relación entre la tensión reflejada y la tensión incidente en la carga se conoce como Coeficiente de Reflexión. Si se expresa en dB, se conoce como Pérdidas por Retorno.

Pérdidas por Inserción.

Puede haber discontinuidades de la impedancia debidas a conectores mal instalados. La combinación de los efectos de una señal atenuada, con las discontinuidades en la impedancia en un enlace de comunicación se conoce como pérdida de inserción.

Diafonía. (Crosstalk=XT).

Con el trenzado de los cables se minimiza la diafonía. En las categorías de UTP más altas, hacen falta más trenzas en cada par de hilos del cable para minimizar la diafonía a frecuencias de transmisión elevadas.
Al colocar conectores en los extremos de los cables UTP, se debe minimizar el destrenzado de los pares de hilos para asegurar una comunicación confiable en la LAN . La norma especifica destrenzar 13mm máximo.

TIPOS DE DIAFONÍA.

Paradiafonía (NEXT = Near End)
Telediafonía (FEXT = Far End))
Paradiafonía de suma de potencia (PSNEXT = Power Sum Near End)

NEXT.
Es la relación entre la amplitud de la tensión de la señal de prueba y la amplitud de la señal inducida, medida en el mismo extremo del enlace. Un cable con una medida de NEXT de 30 dB (en realidad - 30 dB), se considera mejor que un cable con una medida de NEXT de 10 dB.

El NEXT se debe medir de par en par en un enlace UTP, y desde ambos extremos del enlace.

FEXT
Se aplica la señal de prueba, y se mide la señal inducida en otro par, pero en el otro extremo del cable.
Debido a la atenuación, la diafonía que ocurre a mayor distancia del transmisor genera menos ruido en un cable que la NEXT. A esto se le conoce como telediafonía, o FEXT. El ruido causado por FEXT también regresa a la fuente, pero se va atenuando en el trayecto. Por lo tanto, FEXT no es un problema tan grave como el de NEXT.

PSNEXT
La Paradiafonía de suma de potencia (PSNEXT) mide el efecto acumulativo de NEXT de todos los pares de hilos del cable. PSNEXT se computa para cada par de hilos en base a los efectos de NEXT de los otros tres pares (Todos se excitan al mismo tiempo). El efecto combinado de la diafonía proveniente de múltiples fuentes simultáneas de transmisión puede ser muy perjudicial para la señal, especialmente cuando se emplean los cuatro pares, como en 1000BASET. En la actualidad, la certificación TIA/EIA-568-B exige esta prueba de PSNEXT.

ESTÁNDARES DE PRUEBA DE CABLES.

El estándar TIA/EIA-568-B especifica diez pruebas que un cable de cobre debe pasar si ha de ser usado en una LAN Ethernet moderna de alta velocidad. Estos parámetros de prueba son:

• Mapa de cableado
• Pérdida de inserción
• Paradiafonía (NEXT)
• Paradiafonía de suma de potencia (PSNEXT)
• Telediafonía del mismo nivel (ELFEXT = Equal Level)
• Telediafonía del mismo nivel de suma de potencia (PSELFEXT)
• Pérdida de retorno
• Retardo de propagación
• Longitud del cable
• Sesgo de retardo

A continuación se detallan los que no se habían definido:

Mapa de cableado.
Verifica que la totalidad de los ocho cables estén conectados a los pins correspondientes en ambos extremos del cable.
Puede detectar las siguientes fallas:
Corto circuitos y circuitos abiertos. Par invertido. Pares transpuestos. (Como en el cable cruzado) Par dividido.

ELFEXT. (Equal Level)
Se expresa en dB como la diferencia entre la pérdida FEXT medida y la pérdida de inserción.
La ELFEXT es una medición importante en redes Ethernet que usan tecnología 1000BASE-T. La telediafonía de igual nivel de suma de potencia (PSELFEXT) es el efecto combinado de ELFEXT de todos los pares de hilos

Retardo de Propagación.
Es el tiempo en el cual la señal viaja de uno al otro extremo. Conociendo este retardo, la longitud del cable se puede medir por reflexión mediante TDR (Time Domain Reflectometer).

Sesgo de Retardo
Es la diferencia de retardos entre pares.
Es un parámetro crítico en redes de alta velocidad en las que los datos se transmiten simultáneamente a través de múltiples pares de hilos, tales como Ethernet 1000BASE-T

PRUEBAS EN LA FIBRA.

También en la fibra puede haber reflexión en el caso de encontrar discontinuidades. Estas son producidas principalmente por conectores mal instalados, o también por impurezas y microfracturas. Dicha reflexión provoca una pérdida de potencia de la señal. La cantidad aceptable de pérdida de potencia de señal que puede ocurrir sin que resulte inferior a los requisitos del receptor es conocida como "presupuesto (budget) de pérdida del enlace óptico". Para ubicar discontinuidades se usa un OTDR (Optical TDR).