Cablaggio strutturato nei moderni edifici

La sempre maggiore diffusione di sistemi e dispositivi elettronici all’interno degli edifici ha portato alla necessità di trasmettere una serie diversificata di segnali e dati che vanno oltre il tradizionale sistema di comunicazione telefonico.

Per evitare il proliferare di impianti con sistemi di cablaggio separati, con gli inevitabili problemi di gestione, manutenzione e aggiornamento, si è sviluppato fin dagli anni ’80 il concetto di “cablaggio strutturato”, cioè una rete tecnologica che integri al proprio interno tutti i segnali necessari al funzionamento della struttura, unificando i sistemi di connessione e fornendo una gestione flessibile dei servizi di comunicazione. Si tratta di una soluzione universale, indipendente dalla collocazione, dal tipo e dal numero di utenze e dal protocollo trasmissivo utilizzato.

Un’installazione di cablaggio strutturato, inoltre, guarda anche al futuro, consentendo di risparmiare sui costi di eventuali modifiche che si rendessero necessarie nel tempo: permette, infatti, una rapida riconfigurazione della rete di trasmissione, senza dover intervenire direttamente sull’infrastruttura fisica.

Le reti

Con il termine di cablaggio strutturato ci si riferisce all’infrastruttura, normalmente passiva, che realizza la rete, consentendo il collegamento tra i diversi dispositivi presenti e l’interscambio d’informazioni con gli utenti.

Tre sono i principali tipi di rete in funzione della loro estensione:

• Local Area Network (LAN): indica normalmente un’infrastruttura limitata ad un edificio e, comunque, con un’estensione non superiore a 1 km²;
• Metropolitan Area Network: rispetto alla LAN, copre una maggiore distanza, arrivando a dimensioni cittadine comprese tra i 20 e i 100 km;
• Wide Area Network (o reti geografiche): in generale sono utilizzate per collegare tra loro reti LAN e utilizzano varie tipologie di hardware e software con differenti modalità di trasmissione.

Nel caso delle LAN, il cablaggio strutturato è organizzato con una topologia a stella gerarchica, che assicura la massima flessibilità in fase sia d’installazione, sia di modifica/ampliamento. A seconda della complessità, il sistema di cablaggio può comprendere più livelli d’interconnessione, identificati come:

• dorsale di comprensorio;
• dorsale di edificio;
• cavi orizzontali.

Cablaggio orizzontale

Il cablaggio orizzontale è quello che dalla “presa utente” (TO) nell’area di lavoro raggiunge il primo centro stella (Distributore di Piano, FD). È definito anche “cablaggio di piano perché, in un edificio a più piani, normalmente collega tutti gli utenti di un piano, anche se può servire utenti situati su più piani.

Cablaggio verticale

 Il cablaggio verticale, o dorsale di edificio, collega (sempre nella topologia a stella) i diversi rami di cablaggio orizzontale, connettendo i distributori di Piano (FD). In alcuni casi può presentare tratti orizzontali o addirittura, svilupparsi anche interamente in orizzontale.

Dorsale di comprensorio

Collega i sottosistemi di cablaggio di più edifici ed è presente solo in strutture molto estese. Il distributore di comprensorio (CD) è connesso a stella con i distributori di edificio (BD).

Ogni livello gerarchico è, quindi, un insieme di cavi che converge verso un centro stella.

I mezzi di trasmissione

Il mezzo trasmissivo è il supporto fisico su cui transitano i segnali e rappresenta uno degli elementi più critici in quanto condiziona le caratteristiche stesse dell’intero cablaggio strutturato.

La scelta del tipo di mezzo di trasmissione deve essere effettuata in modo da consentire di:

• raggiungere le prestazioni richieste;
• supportare Norme attuali e future;
• assicurare un’affidabilità costante nel tempo;
• garantire le opportune protezioni nell’ambiente d’installazione.

Oltre alla corretta scelta del mezzo trasmissivo, è anche indispensabile prestare la massima attenzione alla posa dei cavi, poiché eventuali errori possono compromettere pesantemente le prestazioni dell’impianto.

Rame

Per i sistemi di cablaggio strutturato, le Norme prevedono l’impiego di cavi in rame composti da quattro coppie disposte all’interno di una guaina in base ad una particolare geometria al fine di ridurre i problemi di attenuazione e di diafonia.

Le singole coppie, contraddistinte da colori standardizzati, sono, infatti, intrecciate (twistate) con un passo differente una dall’altra e a loro volta attorcigliate all’interno della guaina esterna in modo diverso.

La dimensione del conduttore prevista dalle Norme è compresa tra 22 e 24 AWG, anche se la misura di 24 AWG (0,5 mm di diametro) è quella generalmente più utilizzata.

La sigla AWG (American WireGauge) corrisponde all’unità di misura utilizzata dalle Norme americane per la misura della sezione dei cavi. Trattandosi di un rapporto, ad ogni incremento di AWG, corrisponde una riduzione del diametro.

In funzione dell’ambiente in cui viene installato il sistema, occorre valutare l’opportunità di utilizzare cavi con guaine differenti: quelle più comunemente usate sono in PVC o con guaina LSZH (Low SmokeZero Halogen): in caso d’incendio, i cavi dotati di questo tipo di guaina sono caratterizzati da un basso livello di fumi emessi e dalla proprietà di non rilasciare nell’ambiente gas tossici. Secondo le Norme IEC e CEI, le guaine LSZH devono essere utilizzate:

• in ambienti pubblici;
• in ambienti dove operano molte persone;
• in installazioni sottoposte a collaudo finale da Enti governativi o di sicurezza (ASL, Vigili del fuoco).

I principali tipi di doppini disponibili sul mercato sono:

• UTP (Unshielded Twisted Pair): cavo non schermato;
• FTP (Foiled Twisted Pair): cavo con schermo in foglio di alluminio
• S-FTP (Shielded-Foiled Twisted Pair): cavo con coppie singolarmente schermate in foglio di alluminio più schermo globale in calza di rame.

I codici colore

Le singole coppie di cavi in rame, numerate da 1 a 4, sono identificate dai seguenti colori:

• coppia 1: bianco/blu - blu
• coppia 2: bianco/arancio - arancio
• coppia 3: bianco/verde - verde
• coppia 4: bianco/marrone - marrone

Fibra ottica

Si tratta di un mezzo trasmissivo che consente di disporre di maggiori ampiezze di banda rispetto ai cavi in rame. La trasmissione si basa sulla propagazione di impulsi luminosi, prodotti da un LED o da una sorgente laser nella banda infrarossa, lungo filamenti di materiale vetroso o polimerico.

Costruttivamente, la fibra ottica è formata da una parte interna (nucleo) e da una esterna (mantello); la differenza tra gli indici di rifrazione dei materiali con cui sono realizzati nucleo e mantello permettono agli impulsi luminosi iniettati ad un capo della fibra di rimanere confinati tra i due strati di materiale e di propagarsi lungo il percorso della fibra.

In funzione della modalità di trasmissione esistono fibre di tipo monomodali e multimodali: nelle prime, la propagazione avviene seguendo un solo percorso o modo, mentre nelle seconde la luce si propaga seguendo diversi modi. Le fibre multimodali consentono l’utilizzo di dispositivi meno costosi (LED), ma sono soggette al fenomeno della dispersione intermodale (diversi modi si propagano a velocità leggermente diverse), che limita la distanza massima cui il segnale può essere ricevuto correttamente. Le fibre monomodali hanno un prezzo più elevato e vengono utilizzate nelle installazioni esterne in quanto permettono di coprire distanze maggiori e raggiungere velocità nettamente superiori.

Le fibre vengono normalmente identificate da una sigla “n/m”, dove “n” è il diametro del nucleo, mentre “m” è il diametro del mantello (ad esempio, 50/125 contraddistingue una fibra ottica con 50 µ di diametro del nucleo e con 125 µ di diametro del mantello).

Le fibre, molto delicate meccanicamente, vengono poi rivestite e raccolte in cavi ottici di diversa struttura per soddisfare le esigenze delle differenti applicazioni.

Vantaggi delle fibre ottiche

Rispetto ai cavi in rame, le fibre ottiche offrono rilevanti vantaggi:

• totale insensibilità alle interferenze elettromagnetiche;
• alta velocità di trasmissione;
• bassa attenuazione;
• dimensioni ridotte.
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Normativa

Le Norme di riferimento per il cablaggio strutturato riguardano sia il progetto e l’installazione del sistema nel suo complesso, sia le caratteristiche tecniche dei suoi componenti, specificando i requisiti di prestazione, sicurezza e idoneità d’installazione.

Le normative EIA/TIA, nate da una proposta congiunta dell’Associazione delle industrie elettroniche (EIA) e dell’Associazione delle industrie di telecomunicazione (TIA) sono state le prime normative riguardanti il cablaggio strutturato e per questo motivo, pur essendo Norme nazionali americane, sono state e continuano ad essere utilizzate anche in altri Paesi. In particolare, la serie TIA/EIA 568-C specifica i requisiti minimi del cablaggio negli edifici commerciali singoli o di un comprensorio e indica, inoltre, i requisiti fisici, elettrici, trasmissivi, le lunghezze massime ottenibili, le caratteristiche dei componenti.

La Norma ISO/IEC 11801 è, invece, lo standard internazionale per il cablaggio per telecomunicazioni, in cui si definisce un generico sistema di cablaggio che è indipendente dal tipo di applicazione e compatibile con i componenti di cablaggio (di differenti costruttori) rispondenti a tale Norma.

Per quanto riguarda l’Europa, la serie EN 50173 definisce i requisiti di progetto dei sistemi di cablaggio strutturato in rame e in fibra ottica in diversi ambienti installativi:

• EN 50173-1: definizioni e caratteristiche generali;
• EN 50173-2: requisiti specifici per uffici e siti commerciali;
• EN 50173-3: requisiti specifici per ambienti industriali;
• EN 50173-4: requisiti specifici per ambienti residenziali;
• EN 50173-5: requisiti specifici per data center.

La serie EN 50174 specifica i requisiti per la realizzazione pratica dei sistemi di cablaggio strutturato in rame e fibra ottica:

• EN 50174-1: pianificazione, amministrazione, manutenzione;
• EN 50174-2: installazione all’interno di edifici di tipo generico e indicazioni specifiche per edifici di tipo commerciale, residenziale, industriale, data center: dorsali e cablaggi orizzontali;

• EN 50174-3: installazione all’esterno di edifici.

La Norma EN 50310 riporta i requisiti specifici per l’impianto di terra di un sistema di cablaggio strutturato.

La Norma EN 50346 definisce i requisiti metodologici e strumentali per il collaudo del cablaggio strutturato in rame e in fibra ottica.

Conclusioni

L’installazione di un sistema di cablaggio strutturato in un edificio permette di disporre di un’infrastruttura di rete integrata, in grado di offrire maggiore affidabilità operativa e flessibilità rispetto alla presenza di sistemi di cablaggio diversificati, che possono creare non pochi problemi agli utilizzatori quali difficoltà di gestione, costi di modifica/ampliamento molto elevati, spreco di spazi per la posa dei cavi.