SCS: Sistemas de cableado estructurado, o cómo el cableado Ethernet dominó el mundo

La tecnología que hay detrás de los sistemas de cableado estructurado (SCS) sigue evolucionando. Conozca más sobre su funcionamiento y los beneficios que puede aportar.

Imagine que compra una nueva lámpara de escritorio para su oficina en casa. Está ansioso por probarla pero, en lugar de simplemente enchufarla a una toma de corriente cercana, tiene que tender un cable de extensión hasta el sótano para conectarla al panel de interruptores. Y luego tiene que hacer lo mismo para una impresora nueva o cualquier otro equipo que necesite alimentación.

Las primeras redes de IT/OT se conectaban de la misma manera, con patch cords, antes de que se desarrollara el cableado estructurado y sus normas complementarias. En pocas palabras, el cableado estructurado es una infraestructura de cableado que proporciona un sistema organizado para el cableado que permite realizar cambios sencillos en una red de IT/OT.

Además de los puntos de conexión fijos, como el cableado de alimentación fijo que va a las tomas de alimentación, las normas de cableado estructurado definen una serie de subsistemas que facilitan el diseño, la instalación, las operaciones y el mantenimiento de las redes de IT/OT.

Cada uno de los principales grupos de normas de cableado, en particular ISO/IEC, TIA y CENELEC, establecieron normas para el cableado estructurado en oficinas comerciales, centros de datos, campus y más. Estas normas ayudan a especificar los tipos de cableado y los componentes que se utilizan en estos entornos, incluidos:

• Cableado de cobre y las categorías
• Cableado de fibra óptica
• Conectores modulares

La normalización de las categorías de rendimiento de los conectores, el cableado de cobre y fibra, y las directrices de diseño han simplificado en gran medida la planificación e implementación de las redes de TI.

El concepto de cableado estructurado, a menudo conocido como cableado Ethernet (no es un sinónimo totalmente preciso), ha tenido tanto éxito que otras aplicaciones ajenas a TI, como servicios de automatización de edificios, seguridad y aplicaciones audiovisuales de alta definición, también han incorporado el mismo concepto para asegurar que los dispositivos finales puedan actualizarse o cambiarse sin tener que cambiar toda la infraestructura de cableado.

Las cosas han avanzado mucho desde que las soluciones de cableado estructurado empezaron a afianzarse en los lugares en los que trabajamos y vivimos, pero sus beneficios a través de la normalización las han convertido en una parte integral de nuestro trabajo y de la sociedad.

¿Cómo nació el cableado estructurado?

En 1983, Bell Laboratories desarrolló el primer sistema de cableado estructurado, al que denominaron sistema de distribución para edificios (Premises Distribution System, PDS), una arquitectura controlada y eficiente que proporcionaba conectividad para llamadas, datos, video y aplicaciones relacionadas. Se trataba de una configuración de cableado en estrella que incluía todos los cables, alambres y el equipo asociado para proporcionar servicio desde la interfaz de red hasta los dispositivos de comunicación dentro de las instalaciones del cliente. El PDS generalmente brinda servicio a un edificio o grupo de edificios, pero no incluye las instalaciones de PBX (conmutador privado) de telefonía o los equipos conectados al PDS.

Conocida como SYSTIMAX® SCS a partir de 1989, se convirtió en un sistema único, modular e integrado para admitir comunicaciones de datos, voz, gráficos y video, a través de cobre y fibra. La división de SYSTIMAX fue cedida por AT&T a Lucent Technologies, luego cedida nuevamente a Avaya y finalmente adquirida por CommScope en 2004.

PDS y SYSTIMAX SCS fueron el primer enfoque sistemático para el cableado de comunicaciones en un edificio, lo que hizo posible las primeras LAN Ethernet con cable de categoría 3, y desde entonces ha evolucionado para soportar las velocidades ultra altas y las complejas arquitecturas de red actuales para el edificio inteligente, el campus y el centro de datos.

Las características clave de un SCS

Un sistema de cableado estructurado unifica diferentes sistemas de conectividad, incluidos los siguientes:

Con cable

• Cableado Ethernet de cuatro pares
• Cableado Ethernet de un solo par (la nueva norma para el cableado de IoT y BAS) (sistema de automatización de edificios)
• Cableado de alimentación a través de PoE u otras soluciones de alimentación de CC para admitir dispositivos de red
• Cableado antiguo de edificios/OT/AV y de seguridad
• Cableado de fibra

Inalámbrico

• Conectividad inalámbrica móvil: para seguridad pública (3G, 4G LTE y 5G)
• Red móvil privada CBRS: versiones con licencia pública y privadas sin licencia
• Wi-Fi
• Li-Fi
• Conectividad inalámbrica de corto alcance
• LPWAN- NB-IoT, LoRa, Sigfox y LTE-M

Los elementos de un SCS

La completa solución de conectividad estructurada se puede dividir en seis subsistemas discretos. Cada subsistema proporciona modularidad y flexibilidad; los cambios y reordenamientos suelen tener lugar en solo dos de los subsistemas. Las configuraciones para diferentes tipos de conectividad, para nuevas aplicaciones o para nuevas normas, también pueden implicar solo unos pocos subsistemas. Cuando están vinculados, los seis subsistemas siguientes proporcionan un sistema de conectividad completo e integrado:

1. Subsistema de área de trabajo

2. Subsistema horizontal

3. Subsistema central (vertical)

4. Subsistema de equipos

5. Subsistema central del campus

6. Subsistema de administración

El diseño de un sistema de cableado estructurado es una tarea compleja y experta, para la cual se recomiendan cursos de capacitación específicos (como los módulos de capacitación de CommScope), pero existen algunos principios fundamentales de diseño que se aplican ampliamente a la mayoría de las instalaciones de cableado estructurado:

• Las salas de TI generalmente deben ser lo suficientemente grandes como para acomodar racks para cableado y equipos, con espacio para crecer, y estar equipadas con los servicios adecuados como seguridad, iluminación, HVAC, etc.
• La red central/vertical entre las salas de telecomunicaciones debe tener las dimensiones adecuadas, con espacio para crecer. Es muy habitual utilizar fibra en la red troncal para garantizar el soporte de futuras aplicaciones de alta velocidad o para crear enlaces de más de 90 metros.
• Todas las salidas de cobre deben tener una longitud de cable de 90 metros o menos desde el armario de telecomunicaciones.
• Normalmente, las salidas de información deben estar disponibles en todas las salas posibles. Incluso un almacén se podría convertir en una oficina en el futuro; y, dado que no conviene cambiar el cableado debido a eso, es aconsejable instalar salidas de información también en dichos espacios, como haría con las salidas de corriente.
• Todos los elementos de cobre deben ser de la misma categoría, dado que el rendimiento del sistema coincidirá con el elemento de categoría más baja.

Aplicaciones del cableado estructurado

Aplicaciones en edificios comerciales inteligentes

Los edificios inteligentes llevan esa etiqueta por más de una razón. Literalmente, la conectividad en red entre los sistemas de un edificio permite a la empresa regular automáticamente la seguridad, las condiciones ambientales, la iluminación, las comunicaciones y otros factores, lo que ayuda a mantener una atmósfera acogedora propicia para el trabajo que se realiza allí. Estas redes de sistemas se han vuelto más críticas para la eficiencia, la eficacia y la economía de las operaciones de una empresa. Mediante una definición más amplia, los edificios inteligentes también son un medio eficaz para que una empresa aumente su eficiencia, reduzca costos y optimice sus operaciones. Es un enfoque “inteligente” para reducir los gastos operativos y facilitar un modelo de crecimiento flexible.

A medida que las empresas adoptan la eficiencia de los edificios inteligentes, surgen tres necesidades clave:

1. La necesidad de conectividad móvil dentro de la empresa, ya que menos empleados están restringidos a los escritorios pero necesitan una cobertura inalámbrica extendida
2. La necesidad de sentar las bases para una infraestructura preparada para el futuro dirigida a la Internet de las cosas (IoT) en constante evolución y crecimiento
3. La necesidad de converger muchas redes dispares o propias en un solo IP unificado a través de una capa de red física de Ethernet

A medida que vemos un crecimiento exponencial en los dispositivos conectados, las tecnologías inalámbricas y el Internet de las cosas (IoT), las redes de campus se ven obligadas a crecer y evolucionar para hacer frente a la demanda. Las redes de campus actuales deben ser capaces de aumentar rápidamente a velocidades de hasta 40 Gbps, 100 Gbps y más para estar a la altura de los avances tecnológicos.

Un campus depende de las redes centrales para exteriores e interiores a fin de transferir datos dentro y fuera de los edificios, y conectar a todas las personas que viven, trabajan o estudian dentro de ellos.

En CommScope, creemos que hoy es preferible utilizar fibra, cobre e infraestructura inalámbrica de forma conjunta para crear un sistema lo suficientemente estructurado como para aportar eficiencia y fiabilidad, pero que también sea lo suficientemente flexible como para crecer y adaptarse a las exigencias cambiantes en el futuro. Los elementos de una red de campus se ilustran en el siguiente diagrama.

Aplicaciones en el data center

Los data centers son uno de los entornos de red más complejos, en los que un enfoque de cableado estructurado puede ser más útil, o incluso indispensable. Dadas las muchas piezas de equipos activos que deben interconectarse, una metodología punto a punto para vincular esos elementos podría volverse rápidamente incontrolable.

Las normas de cableado de los data centers proporcionan más detalles sobre los medios físicos y definen el canal que admite las aplicaciones. Existen tres conjuntos principales de normas de cableado: TIA, EN e ISO.

Cada uno de estos grupos tiene una norma general que define el cableado estructurado, así como una norma específica para aplicaciones de data centers para reflejar la necesidad de velocidades más altas, mayor densidad y una variedad de arquitecturas. Aunque existen diferencias entre estas normas, existe acuerdo sobre las categorías de cableado y los tipos de conectores mínimos que se recomiendan.

Además de EN50173-5, CENELEC ha desarrollado la norma EN 50600-2-4, “Infraestructura de cableado de telecomunicaciones”. Se centra principalmente en los requisitos de diseño para las diferentes clases de disponibilidad de CC con un fuerte énfasis en la migración y el crecimiento.

Dado que el data center puede necesitar miles de conexiones de fibra entre las diferentes áreas, es importante enrutar correctamente todos esos cables de fibra.

Los sistemas de canalización de fibra han revolucionado la protección y el enrutamiento de la fibra. Los objetivos principales son obtener flexibilidad, reducir el tiempo de instalación y mantener el radio de curvatura adecuado de la fibra.

Los requisitos típicos para este tipo de canalización serían:

• Todos los componentes proporcionan una máxima protección de la fibra
• Mantener un radio de curvatura mínimo de 2 pulgadas de principio a fin 
• Ofrecer una amplia variedad de componentes para la flexibilidad del sistema 
• Escalabilidad; los sistemas deben idealmente admitir de 400 a 25.000 patch cords 
• No todos los data centers son iguales, por lo que es deseable una variedad de tamaños: 2×2, 2×6, 4×4, 4×6, 4×12, 4×24 
• Variedad de estilos y tamaños de salida 
• Sistemas de gestión verticales y bajo demanda de fibra óptica
• Disponibilidad de una herramienta de configuración que permita importar diseños a una herramienta web, diseñar las canalizaciones deseadas en formato 3D y exportar bocetos detallados y BOM para facilitar la instalación y los pedidos

Más allá de los datos: alimentación de energía

Dado el éxito arrasador de Ethernet en el mundo de las redes, la alimentación a través de Ethernet (PoE) ha surgido como la tecnología preferida para el abastecimiento de energía remota a los dispositivos en red.

A medida que más dispositivos en red, como cámaras de seguridad IP, puntos de acceso Wi-Fi, in-building wireless, sistemas de administración de edificios e iluminación LED, comiencen a usar alimentación remota, la oportunidad de ahorrar en costos de infraestructura en su alimentación a través del cableado estructurado existente continúa creciendo.

Para garantizar un rendimiento consistente de PoE, en 2003 el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) estableció una norma² de 15,4 vatios a suministrar desde la fuente de alimentación. En la actualidad, a medida que las empresas exigen más de la tecnología de PoE, se completó el trabajo para crear una nueva norma (IEEE 802.3bt) que suministre hasta 90 vatios desde la fuente de alimentación. Esta norma, también conocida como 4-Pair PoE o simplemente 4PPOE, permite la alimentación remota de una gama más amplia de dispositivos conectados. También aumentará los efectos del calentamiento del cable, ya que la energía se disipa desde el paquete de cableado.

Referencias útiles:

• TIA TSB 184-A Pautas de soporte para suministro de energía a través de cableado de par trenzado balanceado
• ISO/IEC TS 29125 Tecnología de la información: Requisitos para cableado de telecomunicaciones para alimentación remota de equipo terminal
• CENELEC CLC/TR 50174-99-1 Tecnología de la información – Instalación del cableado – Parte 99-1: alimentación remota
• NEC NFPA 70 Código
• TIA 569.D-2 Consideraciones adicionales de canalizaciones y espacios para soportar la alimentación remota sobre los cableados de par trenzado balanceado
• Se está desarrollando la revisión de ISO/IEC 14763-2, incluso la planificación y la instalación de alimentación remota

Cableado para conexión inalámbrica

La infraestructura de red, en concreto el cableado, no suele reconocerse públicamente por su valor porque permanece oculta: fuera de la vista, fuera de la mente y fuera del camino. Hoy en día, la mayoría de las conversaciones del sector es de conexiones inalámbricas (móviles o Wi-Fi in-building) y su ubicuidad en aumento. Como su nombre lo indica, la conexión inalámbrica sugiere “usar menos cable”. Sin embargo, la principal ventaja de las conexiones inalámbricas no es ahorrar dinero mediante la sustitución de cables. Todavía hay mucho cable en las conexiones inalámbricas.

De hecho, habrá una necesidad de “cablear más las redes inalámbricas”, ya que las redes inalámbricas se transforman en celdas cada vez más pequeñas para lograr la capacidad y la coberturaque requieren los usuarios y los dispositivos. Además, con la llegada tan anunciada del Internet de las cosas (IoT), solo se espera que aumente el número de conexiones necesarias.

Independientemente de que se hable de un futuro mundo inalámbrico, es de suponer que ese lugar seguiría dependiendo en gran medida de una infraestructura de red basada en cables, aunque probablemente una gran parte de ella sea de fibra óptica en lugar de cable. Por lo tanto, todas las consideraciones de infraestructura deben comenzar con un enfoque estructurado del cableado. El cableado estructurado es la forma aceptada de abordar la proliferación de dispositivos electrónicos interconectados. Debido a que un solo tipo de cable de cobre y/o fibra óptica es capaz de satisfacer una variedad de necesidades de comunicaciones, la amplia adopción del cableado estructurado continuará a medida que las aplicaciones se expandan desde voz, datos y video para incluir sistemas de automatización de edificios, sistemas de seguridad y otras redes de control. Sin embargo, los distintos tipos de cableado tienen restricciones en sus aplicaciones y capacidades específicas. Los equipos de diseño tendrán que evaluar cuidadosamente la elección teniendo en cuenta el uso del edificio y la longevidad.

Posiblemente, solo unos pocos constructores de edificios sueñen en la actualidad con especificar una nueva oficina sin conductos verticales adecuados, generosas alturas de suelo a techo o suelos de acceso. Además, las estrategias de diseño más sencillas para rehabilitar edificios antiguos se están convirtiendo en una rutina. Los diseñadores están encontrando formas de conseguir soluciones arquitectónicas más sencillas, baratas y limpias a los problemas asociados a la colocación de redes. Además, ahora es mucho más común que los clientes, especialistas en TI, gerentes de instalaciones y todos los numerosos y variados miembros de los equipos de diseño de edificios “estén en sintonía” durante el proceso de diseño y construcción.

Es presumible que el proceso de difusión de redes en todas las organizaciones no sea completo, ahora, ni nunca. Sin importar dónde, cuándo o de qué modo lleguen las conexiones, siempre habrá algún problema y cambio asociado a las novedades. Sin embargo, no cabe duda de que la mayoría de las organizaciones dependen cada vez más de las redes de comunicación y, por lo tanto, la relación entre las redes y el diseño de edificios se considera simplemente demasiado importante para la supervivencia de muchas organizaciones como para ser olvidadas o ignoradas.

El futuro del cableado estructurado

Uso de SCS para reducir costos y energía

Los beneficios de utilizar una infraestructura de red estructurada incluyen menores costos de material y mano de obra, una sola fuerza de instalación para el cableado, un único punto de contacto para la integración de sistemas, reducción de los requisitos de espacio físico, menores gastos de reubicación, menores costos de mantenimiento y administración, y la capacidad de migrar a nuevas tecnologías con mayor facilidad, menor riesgo y menores costos.

La infraestructura de red estructurada ideal no es solo el uso de una categoría particular de producto de cableado (categoría 5e, 6, 6A, etc.) en el edificio. De hecho, una infraestructura podría tener una mezcla de cableado de par trenzado y fibra óptica, pero también es importante el diseño, la instalación y la gestión continua. El concepto es cablear una vez.

El costo de material adicional y el gasto de mano de obra incurridos en la implementación de una verdadera infraestructura de red estructurada es mínimo en comparación con el mayor gasto de mano de obra que implica la modernización y el recableado en una fecha posterior.

En la actualidad, la conservación de la energía es una prioridad mundial. El aumento del consumo de energía y los precios del petróleo también provocan aumentos en el precio de la electricidad. Se están instituyendo programas gubernamentales y se han promulgado leyes para mejorar la eficiencia energética de los edificios. Aunque los precios del combustible siguen fluctuando, existe una preocupación mundial por la protección del medio ambiente y la conservación de la energía, así como una demanda de un entorno de trabajo saludable y la necesidad de minimizar los gastos en tiempos económicos difíciles. Con una verdadera infraestructura de red estructurada, la convergencia de teléfonos, computadoras, dispositivos inalámbricos y controles de gestión de edificios en una red IP centralizada se hace posible a medida que la tecnología evoluciona, además de mejorar la huella de carbono del edificio. La infraestructura de red estructurada se convierte en el “cuarto servicio público” de un edificio.

La clave para diseñar una red adecuada es la planificación temprana, el pensamiento a largo plazo y evitar la inversión para “vivir el presente”, que es tan aplicable a TI como lo es en todos los aspectos de la vida.

Gestión automatizada de la infraestructura

El mundo de los negocios y la tecnología evolucionan continuamente. Todos los administradores de red tienen que conectar a más personas que utilizan más dispositivos que nunca, lo que significa que existiría la necesidad de desarrollar constantemente la potencia y la capacidad de la infraestructura de red que utilizamos.

Ofrecer rendimiento de red es una cosa, pero gestionar la capa física asociada es un gran desafío porque las redes modernas son cada vez más complejas. La arquitectura leaf-spine con malla y las conexiones punto a multipunto dificultan la gestión y la supervisión ordenadas de estas redes.

También hay otros desafíos, con un espacio cada vez más escaso, que lleva a mayores densidades de puertos en los estantes y a un aumento de la probabilidad de error humano. Los equipos de Lean TI suelen beneficiarse de sofisticadas plataformas de gestión como AIM.

La tecnología de gestión de red estandarizada que ha llegado al rescate se conoce como AIM (gestión automatizada de la infraestructuras). Mediante la automatización de la detección, supervisión y gestión de todas las conexiones en la red, tanto de fibra como de cobre, e independientemente de la ubicación, las empresas no solo pueden realizar un seguimiento de los dispositivos, sino también optimizar la red para obtener el mejor rendimiento posible y ofrecer la mejor experiencia de TI posible a los usuarios empresariales. 

Si desea obtener asesoramiento en la implementación de soluciones de cableado estructurado, contáctese con nosotros.