Cavo patch vs cavo Ethernet: la stessa cosa o è diversa?

Sulla base di dati storici, quasi l'85% dei problemi di connessione intermittente all'interno di una rete deriva direttamente da un guasto relativo al cavo a livello "fisico" e sono tra i primi elementi da verificare durante la risoluzione dei problemi di connessione intermittente a livello fisico (Livello 1). Quando si verifica una qualsiasi forma di perdita di pacchetti su reti 10G o le applicazioni di videoconferenza subiscono buffering durante periodi di utilizzo intensivo, il personale IT spesso modifica le impostazioni degli switch o le regole del firewall prima di controllare il cablaggio di base all'interno della rete. Secondo gli standard TIA-568, la causa principale di questi problemi di perdita di pacchetti e ritardo video è dovuta principalmente a una sostituzione errata di cavi patch e cavi orizzontali solid-core. Sebbene entrambi i tipi di cavi utilizzino lo stesso tipo di Connettori RJ-45, è facile che qualcuno tiri per errore il tipo sbagliato di cavo da un cassetto portacavi di riserva.

Cavi patch Dovrebbero essere utilizzati solo per connessioni corte e flessibili, come il collegamento di apparecchiature da un rack a un pannello di permutazione o la posa di cavi verso una postazione di lavoro, dove la lunghezza del cavo è in genere di pochi metri. I cavi orizzontali solid-core sono in genere utilizzati per percorsi di cavi più lunghi e permanenti che attraversano pareti e pavimenti. Sebbene i due tipi di cavi sembrino uguali, è importante ricordare che l'utilizzo di un tipo di cavo a una distanza superiore alla sua lunghezza nominale comporterà differenze significative nella qualità e nelle prestazioni di entrambi i tipi di cavi. L'installazione di entrambi i tipi di cavi è regolamentata da Standard TIA-568.

Un cavo patch è la stessa cosa di un cavo Ethernet?

Alla scrivania: il momento del dubbio

Mentre ogni giorno sei seduto alla scrivania e cerchi di sistemare pile di fili aggrovigliati, ogni tanto ti capiterà di raggiungere un cavo patch che si aggancia perfettamente in posizione nella porta dello switch. Cavi patch e Cavi Ethernet sono molto simili se visti da lontano, motivo per cui è così facile afferrare uno di questi cavi quando si cerca qualcosa nelle vicinanze. Il tipo effettivo di conduttore utilizzato in ciascuno di questi cavi determina la qualità delle prestazioni di un segnale dati su lunghe distanze quando si utilizza entrambi i tipi di cavo. Le marcature sulla guaina sono un ottimo modo per determinare il tipo di cavo di collegamento selezionato. Cercare sulla guaina la stampa che contiene designazioni come "Cat6 Stranded" e ANSI/TIA-568, che indica che il cavo di collegamento è progettato per resistere a flessioni ripetute durante l'utilizzo in rack o nei pannelli di permutazione.

I cavi patch intrecciati sono costituiti da più fili di rame sottili intrecciati tra loro per garantire flessibilità. Al contrario, i cavi Ethernet solidi sono dotati di un singolo conduttore solido, che offre prestazioni elettriche superiori sulla distanza ma manca di flessibilità. Per determinare la qualità dei conduttori all'interno del cavo, è sufficiente spellare una piccola sezione del conduttore a un'estremità del cavo. Gli standard TIA-568 limitano la lunghezza totale dei cavi patch in un canale di 100 metri a 10 metri.

Materiale, lunghezza ed etichetta in azione

Se i conduttori in rame spelati sono tutti dello stesso colore per tutta la loro lunghezza, i conduttori sono realizzati in rame puro e forniranno connessioni a bassa resistenza per il montaggio nei rack degli switch. Se, tuttavia, si vede un filo di alluminio color argento sotto la guaina in rame, si sta utilizzando un cavo CCA (alluminio rivestito in rame), che avrà una resistenza superiore del 55-60% rispetto al rame puro e si surriscalderà rapidamente se sottoposto a carichi pesanti e non supporterà Power over Ethernet (PoE) In modo coerente. I cavi Ethernet contrassegnati con "Solid" sono specificamente progettati per coprire lunghe distanze, ad esempio da un'estremità all'altra di una stanza, utilizzando un singolo filo spesso in grado di trasmettere il segnale su una distanza maggiore ma non soggetto a curve o arricciamenti bruschi. I cavi patch multifilari sono progettati per funzionare in un ambiente flessibile, come dietro una scrivania, ma la distorsione aumenta molto più rapidamente quando si inizia ad estendere la portata del cavo patch multifilare oltre il suo design.

I cavi multifilari consentono flessibilità per collegamenti brevi inferiori a 1 metro, come le connessioni switch-router, senza incidenti. I cavi a nucleo solido di livello industriale supportano lunghe tratte di distribuzione con un equilibrio tra lunghezza, torsione e qualità del rame; tuttavia, i cavi in ​​lega possono causare 10 Gigabit Ethernet segnali di degradazione.

Lista di controllo visiva rapida

Per evitare ore di risoluzione dei problemi dopo aver collegato più switch, è consigliabile dedicare un minuto a eseguire alcuni semplici controlli seguendo queste linee guida:

• Leggere la classificazione Cat e le informazioni sui cavi flessibili/solidi stampate sul lato della guaina; il tipo di conduttore utilizzato determinerà quale applicazione è migliore per quel tipo di cavo.
• Eseguire un test di raschiatura su una piccola sezione terminale; il rame puro mostrerà il suo vero colore, mentre il CCA mostrerà segni di rivestimento argentato, il che indica che è probabile che il cavo si rompa.
• Adattare i cavi alle distanze richieste; i cavi flessibili possono essere utilizzati fino a 10 metri, mentre i cavi rigidi sono adatti per percorsi fissi, in genere più lunghi di 10 metri.
• Verifica i connettori che stai utilizzando: LC/SC vengono utilizzati per la fibra, mentre RJ45 vengono utilizzati per il rame.

I cavi di collegamento con conduttori intrecciati in rame puro (24/26 AWG) possono funzionare bene nelle condizioni corrette; tuttavia, se testati con apparecchiature reali, riveleranno i loro limiti a 10G. Questa guida tecnica mostra come leggere correttamente le etichette dei cavi, verificare la qualità dei conduttori ed eseguire semplici test sul cavo per identificare se un cavo corrisponde a un altro, il tutto senza dover investire in costosi cavi/apparecchiature. Nel caso di utilizzo di un cavo Cat6A, la lunghezza massima consentita per un canale Cat6A è di 100 metri e tale canale Cat6A può contenere fino a 10 metri di cavo di collegamento intrecciato a ciascuna estremità del canale, a condizione che i cavi di collegamento intrecciati siano realizzati con materiale conduttore in rame puro da 26 AWG o 24 AWG. I test standardizzati garantiscono la massima operatività della rete.

Perché la patch Ethernet in rame non funziona oltre i 7 metri in 10G

Una configurazione 10G raggiunge il suo limite

Quando gli studi di progettazione estendono i loro ambienti Network Attached Storage (NAS) o SAN per oltre due metri utilizzando cavi patch in rame, spesso non considerano cosa accadrà al loro sistema al mattino, soprattutto quando spostano i cavi leggermente più lontano del solito. La fonte più comune di queste interruzioni è l'aumento della resistenza dovuto all'uso di più piccoli fili di rame, noti come fili intrecciati, che si traduce in una maggiore perdita di inserzione e distorsione da perdita di ritorno, causando un degrado del rapporto segnale/rumore (SNR), che innesca ritrasmissioni a livello TCP. Brevi tratti di cavo in rame, inferiori a tre metri, possono dissipare senza problemi qualsiasi calore aggiuntivo creato da tratti più lunghi. Tuttavia, tratti di cavo in rame lunghi, superiori a tre metri, soprattutto con connettori di scarsa qualità o crimpati o conduttori CCA (alluminio rivestito in rame), creano rumore che interferisce con la capacità di inviare pacchetti. Ciò si traduce in molteplici tentativi di reinvio, che le reti 1G mascherano ma che le reti 10G espongono quando il sistema è sottoposto a un traffico intenso.

I risultati dell'indagine hanno dimostrato che tra il 70 e l'85% dei cavi di connessione flessibili a basso costo non soddisfano le specifiche prestazionali TIA (Telecommunications Industry Association), con conseguenti jitter VoIP (Voice over Internet Protocol) o ritardi nelle richieste di interrogazione del database. Di seguito sono riportati alcuni dei parametri chiave ottenuti dai test in stile Fluke su diverse reti Cat5e che indicano una zona di attenzione:

Questo calo di prestazioni riguarda principalmente i cavi non schermati (UTP) o CCA di bassa qualità. I ​​cavi patch Cat6A S/FTP certificati possono mantenere l'integrità fino a 10 metri.

Leggere i numeri dietro il rallentamento

Secondo i modelli di tester Fluke per cavi, le prestazioni dei cavi sembrano buone nella zona verde (buone) sotto i 3 metri, gialla (attenzione) tra 3 e 5 metri e rossa (scarse) tra 7 e 10 metri, con jitter e perdite VoIP superiori al 30% in caso di crimpature o CCA difettosi, non solo a causa della distanza. I cavi multifilari creano una distribuzione non uniforme della corrente elettrica attraverso i fili. Ciò si traduce in diverse resistenze, che compromettono l'integrità dei dati digitali. Un'e-mail inviata tramite un cavo multifilare avrà un aspetto impeccabile, ma se si tenta di utilizzare un cavo multifilare per inviare una sessione di collaborazione in tempo reale, la sessione ne risentirà in modo significativo. Con una capacità di 10 Gig e una frequenza fino a 500 megahertz, se il filo è attorcigliato in modo lasco, qualsiasi allentamento aumenterà la quantità di diafonia prossimale (NEXT) causata da un segnale di interferenza su una coppia di fili vicino al connettore di un'altra coppia di fili, peggiorando così la qualità video.

Perché la schermatura e i trucchi non salvano

La schermatura a lamina può prevenire la maggior parte, se non tutte, le interferenze esterne ai segnali interni, ma non riduce in alcun modo le perdite di segnale interne nel punto di terminazione o dovute alla resistenza cumulativa del conduttore e del cavo per ogni metro. Quasi tutti i produttori di cavi di permutazione intrecciati Cat6A sono in grado di raggiungere 10 metri in un canale di 100 metri secondo le specifiche TIA-568, a condizione che il cavo di permutazione rispetti pienamente le specifiche TIA-568. Sono innumerevoli i modi in cui le aziende perdono denaro a causa dei millisecondi extra che si verificano a causa di questo problema. Ad esempio, gli inventari di magazzino spesso raddoppiano o più volte il tempo di sincronizzazione. La diagnostica, le scansioni, ecc. di una struttura medica spesso richiedono un tempo di caricamento doppio o più volte superiore quando si utilizzano cavi di permutazione intrecciati per collegare i propri sistemi. I loop dei cavi di permutazione presenti nei rack dei server sono in genere i primi elementi da individuare ed esaminare per determinare se vi sia un problema di fondo.

Il cavo patch in fibra ottica vince dove la rete Ethernet in rame non può

La svolta di Tsuen Wan

Dopo mesi di connettività intermittente dovuta a cavi in ​​rame difettosi in edifici per uffici altrimenti funzionanti e affollati, i team sono passati all'utilizzo di cavi di collegamento in fibra ottica e, nel giro di poche ore, hanno ottenuto il ritorno a una velocità di trasmissione di 100G completamente funzionante. I sistemi in fibra ottica non trasportano elettricità come parte della trasmissione. Pertanto, non sono influenzati da interferenze elettriche, consentendo la creazione di collegamenti stabili.

Perché la fibra si muove dove il rame soffoca

Il nucleo in vetro di un cavo di collegamento in fibra ottica trasmette luce anziché elettricità. Pertanto, non esiste alcuna diafonia elettromagnetica tra due cavi in ​​fibra ottica situati uno vicino all'altro all'interno del rack. Pertanto, i rack che contengono cavi in ​​rame devono consentire una maggiore spaziatura per prevenire interferenze, con conseguente aumento del flusso d'aria nel rack e maggiore facilità di manutenzione. I cavi in ​​fibra ottica trasmettono luce e sono completamente immuni alle interferenze elettromagnetiche (EMI) e alle interferenze a radiofrequenza (RFI). Test di laboratorio hanno dimostrato, tuttavia, che le perdite del rame sono in genere di 10 metri, mentre le fibre hanno dimostrato di mantenere un segnale chiaro su distanze fino a 300 metri. La sostituzione delle tradizionali linee di telecomunicazione principali con cavi di collegamento in fibra ottica può far risparmiare fino al 50% del tempo e degli sforzi associati all'implementazione iniziale del servizio e fino all'80% del numero di ticket di assistenza.

Il patrimonio immobiliare del rack

Quando lo spazio è prezioso, è fondamentale ridurre al minimo lo spazio utilizzato per la configurazione e la documentazione di rack e apparecchiature. In termini di circolazione dell'aria e peso, l'uso della fibra ottica consente una migliore circolazione dell'aria tra le apparecchiature e minori limitazioni generali sul peso del rack. Un singolo tecnico può reindirizzare rapidamente e facilmente un pannello all'interno dell'apparecchiatura e riconfigurare completamente il layout della sala di rete.

Perché il duplex conta più del costo del cavo patch in fibra ottica

La fibra Simplex richiede due fili separati per la comunicazione bidirezionale, mentre la fibra Duplex LC semplifica la connettività in SFP+ da 10G a 100G ambienti. Inoltre, lo standard OM4 per cavi multimodali da 50/125 μm crea un percorso stabile per i segnali, anche durante le ore di punta.

Compatibilità slot: The Hidden Gatekeeper

Le porte RJ45 sono limitate ai soli dati in rame. SFP Le porte devono contenere un modulo ottico per accettare dati da qualsiasi sorgente; quindi, se si collega il rame alla porta SFP, questa rimarrà spenta (non trasmetterà alcun dato). La connettività in rame nelle porte SFP richiede transceiver SFP+ 10GBASE-T. Se si utilizza lo stesso modello di transceiver con una fibra OM4 duplex, è possibile aumentare significativamente la produttività da un giorno all'altro, in base alle statistiche di distribuzione. Secondo gli esperti del settore, la compatibilità compensa di gran lunga il costo iniziale di creazione di un marchio legacy. La tabella seguente illustra le differenze tra i cavi patch Ethernet in rame e quelli in fibra ottica:

Calcolo del costo e del rendimento reali

Il rame può sembrare meno costoso a prima vista, ma man mano che si inizia ad avere bisogno di più spazio e di poterlo raffreddare, questi costi più elevati saranno alla fine compensati dal valore della fibra. Oltre a consentire l'utilizzo di vassoi più piccoli, la fibra consente riparazioni più semplici e richiede meno energia rispetto al rame, il che si traduce in profitti molto più elevati nel tempo. Le aziende che utilizzano duplex OM4 hanno segnalato un numero doppio di risposte alle domande, backup completati ore prima del previsto e zero tempi di inattività non pianificati, realizzando il ritorno sull'investimento nel primo trimestre. Abbinare le apparecchiature alle proprie esigenze è fondamentale; i test che seguono vi aiuteranno a individuare l'apparecchiatura che offre le migliori prestazioni.

Come testare e aggiornare: un cavo patch è la stessa cosa di un cavo Ethernet?

Fase 1: Misurare prima di sostituire

Senza dubbio, è necessario misurare tutto prima di apportare modifiche hardware o tentare qualsiasi riparazione. Il primo tipo di misurazione da effettuare è una misurazione iPerf3 Server-Client per valutare il jitter e la perdita di pacchetti su ciascuna delle connessioni tra i due dispositivi. È necessario creare un documento di tutti i risultati dei test iPerf3. Ogni volta che la quantità di perdita di pacchetti supera l'1%, ciò indica possibili problemi di cablaggio con il cablaggio utilizzato. Chiamate a scatti o interruzioni in entrata e in uscita dovrebbero indurre a ispezionare attentamente i connettori su entrambe le estremità della connessione per eventuali aggrovigliamenti o connessioni scadenti del cavo. I cavi Cat6A devono essere terminati con connettori RJ45 schermati. L'intero canale, incluso il pannello di permutazione, deve essere messo a terra per dissipare il rumore. I transceiver QSFP/SFP sono necessari per l'uso con cavi in ​​fibra OM4 duplex.

Fase 2: Abbinare cavi e apparecchiature

Poiché le porte con etichetta SFP accettano solo fibra, utilizzare solo cavi patch in fibra. Non appena si dispone dei transceiver e dei cavi patch in fibra corretti, è necessario verificare la connettività della connessione. Di norma, non utilizzare cavi Cat6A in rame per lunghezze superiori a 10 metri con budget di canale 10G e, in ambienti rumorosi, è consigliabile utilizzare la fibra. Uno dei motivi principali per cui sono stati segnalati così tanti problemi alle fabbriche è stata la modifica della segregazione delle zone tra fibra dorsale e patch. Tenere registri dettagliati dei cavi patch in fibra e dei transceiver ordinati e ricevuti per garantire che vengano utilizzate le apparecchiature appropriate.

Passaggio 3: eseguire e ricontrollare

Dopo aver apportato modifiche ai cavi di connessione o ai transceiver, è necessario rieseguire il test iPerf3 Server-Client per assicurarsi che le velocità di invio e ricezione siano ancora identiche e presentino un basso jitter. È inoltre necessario documentare i risultati di base del test iPerf3 prima di procedere al ridimensionamento. Eseguire sempre una pulizia accurata delle estremità della fibra ottica; la sporcizia sull'interfaccia di un connettore distrugge il segnale più velocemente di qualsiasi usura meccanica. Una lettura costante durante la notte indicherà che il segnale è tornato al suo intervallo di base. L'utilizzo sistematico di test, adattamento e verifica continuerà a garantire prestazioni del dispositivo il più possibile affidabili e prevedibili.

Guida al calibro AWG per l'affidabilità PoE

L'alimentazione viene fornita tramite marcature AWG; ad esempio, un cavo da 24 AWG supporta PoE da 90 W sia per gli access point che per le telecamere grazie alla sua bassa resistenza. Al contrario, un cavo da 28 AWG più sottile limita la corrente al di sotto di 1.4 A, causando un eccessivo accumulo di calore nei fasci di cavi, violando i margini di sicurezza dello standard IEEE 802.3bt. È necessario verificare la compatibilità tra cavi da 24 AWG e 26 AWG esaminando la stampa della guaina, poiché è noto che riducono il verificarsi di guasti intermittenti di almeno l'80%, secondo diverse indagini Fluke. Un cavo da 28 AWG raggruppato professionalmente e utilizzato con PoE Tipo 4 da 90 W si surriscalderà rapidamente e causerà l'ammorbidimento della guaina o la perdita di segnale a causa dei 24 cavi presenti nel fascio. I calibri più spessi impediscono che ciò accada e mantengono tutto entro i limiti di sicurezza. Utilizzare il seguente decodificatore del codice di guaina per assistenza:

Tipi di schermatura per ambienti rumorosi

Sebbene il cavo UTP offra una capacità sufficiente per uffici con basso rumore ambientale, è limitato dalle eccessive interferenze elettromagnetiche (EMI) generate dai motori elettrici e non funzionerà correttamente in presenza di questi dispositivi. Pertanto, utilizzare la lamina F/UTP per ambienti con EMI normali, mentre le schermature intrecciate U/FTP offrono la massima protezione in caso di funzionamento in ambienti con EMI estremi. Selezionando il prodotto giusto in base alle condizioni fisiche del sito, è possibile ridurre i rallentamenti inspiegabili di circa il 60%. Per i cavi FTP/STP, è necessario collegare entrambe le estremità del filo di drenaggio a terra attraverso il pannello di permutazione schermato e lo chassis dell'apparecchiatura a cui i cavi sono collegati nel data center, per fornire separatamente un collegamento equipotenziale completo in tutti i punti EMI ad alta frequenza. Il mancato collegamento di entrambe le estremità può comportare la presenza di tensione potenziale sul filo, che potrebbe portare a una schermatura incompleta e quindi alla mancata protezione dalle EMI.

Densità di torsione e prevenzione della diafonia

Per ridurre la diafonia tra le coppie, è necessario mantenere una densità uniforme di fili strettamente intrecciati sia lungo il cavo che nel punto in cui i fili sono terminati. È noto che i progetti a torsione libera possono consentire interferenze esterne che causano un degrado significativo delle prestazioni del segnale 10G.

Test di collegamento permanente vs test di canale

Il Permanent Link Testing copre tutti i tratti di cablaggio nella parete; il Channel Test prevede anche l'uso di patch cord per una distanza totale di 100 metri. Storicamente, i patch cord hanno causato la maggior parte dei guasti. Pertanto, è essenziale condurre test completi di canali completi (incluse tutte le crimpature) per garantire risultati accurati. I gestori possono mantenere i massimi livelli di prestazioni per molti anni eseguendo regolarmente test di base iPerf3. Questi test di base forniscono informazioni su qualsiasi degrado di un canale sin dal suo test iniziale. Se un aumento del valore di jitter indica un aumento della frequenza di sostituzione delle patch, è necessario sostituirle prima di potenziali interruzioni.

Struttura fisica solida vs. struttura fisica incagliata

Confronto tra le configurazioni fisiche:

Controllo di sicurezza dei materiali: individuare i falsi CCA

Combinando e verificando le informazioni, è chiaro che il CCA si rivela costantemente il colpevole. Poiché le estremità raschiate del CCA (dove si trova il rivestimento in rame) rivelano la maggiore resistenza (55-60% in meno), il CCA si surriscalda sia nei test di carico che in quelli Power over Ethernet e non supera i test TIA. Sebbene il rame solido rimanga visivamente di colore uniforme e funzioni correttamente in condizioni di carico senza problemi, è consigliabile scartare immediatamente qualsiasi CCA quando si incontra. A causa degli standard di settore in materia di affidabilità, i cavi patch multifilari in fabbrica superano le prestazioni dei cavi patch a filo pieno crimpati in loco, il che porta a un aumento dei guasti di contatto a 10 Gigabit a causa della loro struttura rigida.

In conclusione, un corretto abbinamento dei cavi eviterà problemi di rete. Per tratte lunghe, si consiglia di utilizzare sempre cavi Ethernet in rame puro; i cavi patch intrecciati, realizzati con conduttori in rame puro intrecciato, devono essere utilizzati solo per brevi tratti inferiori a 5 metri (15') tramite rack o scrivania. Tutti i cavi identificati come CCA o con una raschiatura argentata devono essere scartati immediatamente. Il primo passo è controllare la guaina e i conduttori per la verifica del prodotto, seguito dai test iPerf3 eseguiti prima e dopo eventuali sostituzioni per identificare jitter o anomalie tramite il processo di test. Secondo gli standard TIA, la lunghezza totale del patch non deve superare i 10 metri all'interno del canale. Tuttavia, la qualità dei cavi aumenterà significativamente la perdita di inserzione su lunghezze superiori a 7 metri. Il Power over Ethernet prevede un cavo da 24 AWG all'interno del fascio per evitare eccessive perdite di calore. I cavi schermati devono essere progettati con fili di drenaggio collegati al pannello di terra in ogni sede del data center per fornire una protezione EMI ottimale ad alte velocità. Sia in fabbrica che in ufficio/siti di prova in fabbrica, la riduzione della metà/velocità raddoppiata delle multe fornisce una motivazione quotidiana per continuare a seguire la checklist di 30 secondi: Leggi, Raccogli, Abbina, Testa.

Fonti di riferimento

1. ANSI/TIA-568 – Wikipedia – Standard di base per il cablaggio strutturato, che definisce lunghezze dei cavi di collegamento fino a 10 m in canali da 100 m e specifiche per il cablaggio orizzontale.
2. CCA vs. cavi Ethernet in rame solido – Descrive in dettaglio i rischi CCA, come una resistenza superiore del 55%, guasti PoE, rischi di incendio e non conformità TIA.
3. Guida ai cavi patch vs cavi Ethernet – Confronta flessibilità, lunghezza, casi d'uso stranded vs solid e differenze chiave nelle configurazioni di rete.
4. Cavo Ethernet rigido vs. intrecciato – Copre le prestazioni in termini di distanza, attenuazione, flessibilità e applicazioni ideali per ogni tipo.
5. Lunghezza massima del cavo Ethernet – Grafici dei limiti Cat5e-Cat8 per 10 Gbps (ad esempio, Cat6 37-55 m), rilevanti per guasti del rame di oltre 7 m.