Origens: o armário de telecom antes de existir uma norma

Antes do cabeamento estruturado, a rede de um prédio era o que cada fornecedor de sistema exigisse. O sistema de terminais tinha o próprio cabo coaxial; a telefonia tinha o seu par trançado, num plano próprio; uma rede token passing (de passagem de token) usava um cabo blindado específico. Instalar um sistema novo significava puxar cabo novo; trocar de fornecedor significava puxar cabo de novo; e ninguém conseguia saber, olhando o armário, para que servia cada fio.

A (1991) acabou com isso ao inverter a pergunta. Em vez de cabear para um protocolo, ela especificou um sistema genérico: topologia, distâncias, tipos de conector e níveis de desempenho, definidos de modo que qualquer aplicação dentro da norma pudesse rodar sobre ele. O equivalente internacional é a ISO/IEC 11801, e o europeu, a EN 50173; elas diferem nos nomes e nos detalhes, não no objetivo.

Vale a pena conhecer o vocabulário que nasceu daí, porque todo projeto e toda concorrência usam esses termos:

  • Entrada de facilidades (entrance facility): onde o mundo externo chega ao prédio.
  • Sala de equipamentos (equipment room): a distribuição principal do prédio.
  • Backbone (riser, a prumada): a ligação entre andares e entre prédios.
  • Sala de telecomunicações (telecommunications room): o ponto de distribuição do andar.
  • Cabeamento horizontal: o lance que vai dessa sala até a área de trabalho; é nele que vale a regra dos 100 metros.
  • Área de trabalho (work area): a tomada e o patch cord até o equipamento.

A palavra que importa é genérico. O cabeamento estruturado é, de propósito, uma infraestrutura passiva com vida útil de projeto medida em décadas, e a ideia é que os equipamentos ativos nas duas pontas sejam trocados várias vezes ao longo dessa vida. É o mesmo argumento econômico que faz de uma infraestrutura óptica passiva um bom investimento.

As categorias e o problema que cada uma resolvia

As categorias de cabo de cobre não são degraus de marketing; cada uma foi definida para resolver um problema específico de transmissão:

  • Cat 3: 16 MHz, a época da voz e dos 10 Mbps.
  • Cat 5: 100 MHz; levou os 100 Mbps e, usando os quatro pares, o gigabit.
  • Cat 5e: a mesma largura de banda, com limites de crosstalk (diafonia) mais rígidos, porque o gigabit usa os quatro pares nos dois sentidos ao mesmo tempo, e o near-end crosstalk (a diafonia na ponta próxima) passou a ser o defeito que limita o link, no lugar da atenuação.
  • Cat 6: 250 MHz; muitos modelos ganharam uma cruzeta interna (spline) para manter os pares separados; 10 Gbps só em lances mais curtos, normalmente de 37 a 55 metros.
  • Cat 6A: 500 MHz, a categoria definida para 10 Gbps nos 100 metros completos. O inimigo novo é o alien crosstalk, o acoplamento entre cabos vizinhos, e não entre pares do mesmo cabo. Por isso o cabo 6A é fisicamente mais grosso, e o tamanho dos feixes de cabos e a taxa de ocupação de eletrodutos e eletrocalhas viraram restrições de projeto.
  • Cat 7, 7A, 8: cabos blindados; o Cat 8 chega a 2 GHz em cerca de 30 metros e foi pensado para o top-of-rack do data center, não para o andar do escritório.

Blindado ou não blindado é uma decisão de sistema, não um upgrade de produto: a blindagem só funciona se estiver interligada e aterrada sem interrupção, de ponta a ponta. Um sistema blindado terminado por alguém que o trata como não blindado funciona pior que um bom cabo sem blindagem, porque a blindagem vira antena.

De fios soltos a um sistema

Antes do cabeamento estruturado, a fiação de um prédio era o que o último instalador tivesse deixado: lances ponto a ponto, conectores proprietários, emendas sem documentação. A família ANSI/TIA-568 (a linha de normas da TIA, herdeira da antiga parceria EIA/TIA) trocou isso por um sistema: meios físicos padronizados, conectores e pinagens padronizados, distâncias padronizadas e uma topologia padronizada. Assim, qualquer ponto dentro da norma atende qualquer serviço dentro da norma, e quem faz o troubleshooting no ano dez consegue entender o que fez quem instalou no ano um.

A topologia é uma estrela de estrelas. De cada ponto da área de trabalho sai um cabo horizontal até a sala de telecom do andar; as salas de telecom se ligam pelo cabeamento de backbone (lances de riser entre andares, lances de campus entre prédios) até o ponto de distribuição principal. O vocabulário do se encaixa nessa estrutura: o MDF é a sala principal, os IDFs são as salas intermediárias de cada andar, e os patch panels marcam a fronteira entre a fiação permanente do prédio e os patch cords, que podem ser trocados à vontade.

O canal de 100 metros

É o número que todo engenheiro de redes sabe de cor: um canal (channel) de par trançado pode ter no máximo 100 metros no total. A norma divide esse total em até 90 metros de link permanente (permanent link), que é o cabo embutido na parede, conectorizado nas duas pontas, mais 10 metros de patch cords, somando as duas extremidades. É por causa dessa divisão que o lance horizontal é testado e certificado uma vez só, na instalação, e os patch cords continuam descartáveis.

O que uma categoria certifica é o canal, não a bobina de cabo. O Cat 5e suporta gigabit nos 100 metros completos. O Cat 6 aumenta a largura de banda testada e leva 10 Gb/s, mas só até uns 55 metros; o Cat 6A leva 10 Gb/s na distância inteira e é a escolha sensata para cabeamento horizontal novo. O Cat 8 vai além, mas só no data center: 25/40 Gb/s, até 30 metros apenas, na prática sempre blindado, para ligar switch a servidor nas fileiras de rack, não para o andar do escritório. E a certificação vale de ponta a ponta: um link permanente Cat 6A ligado com patch cords Cat 5e é, como sistema, Cat 5e.

O cobre, por padrão, é : quatro pares, com a interferência combatida só pela geometria do trançado. Onde o ambiente é eletricamente hostil, as construções blindadas (F/UTP, S/) acrescentam fita metálica e malha, ao custo de um cabo mais rígido e da obrigação de aterrar as blindagens direito. A terminação segue uma de duas pinagens, T568A ou T568B, que funcionam do mesmo jeito. A regra em cada instalação é escolher uma e nunca misturar, porque um padrão em cada ponta resulta num cabo crossover, um tipo de cabo que o tornou coisa do passado, mas que um erro de conectorização ainda recria sem querer.

Fibra onde o cobre não chega

Acima de 100 metros, entre prédios ou onde o isolamento elétrico for importante, o backbone passa a ser óptico. A escolha é entre monomodo e multimodo: o núcleo estreito da fibra monomodo leva um único caminho de luz por quilômetros e é o padrão para distâncias de campus e de operadora; o núcleo mais largo da multimodo mantém baixo o custo dos transceivers nas centenas de metros dentro de uma instalação, nos tipos OM3 a OM5. O transceiver plugável no switch (a família SFP, tanto para cobre quanto para fibra) é o que casa a porta com o meio físico disponível, e o conversor de mídia fica como alternativa avulsa onde não há porta SFP.

As classificações que o fiscal confere

Uma dimensão do cabeamento não tem nada a ver com sinal e tem tudo a ver com a norma de incêndio. O cabo com capa própria para os espaços plenum, por onde circula o ar da climatização, é o CMP: precisa queimar devagar e soltar pouca fumaça. O CMR, classificado para riser, atende os shafts verticais, e capas de uso geral atendem o resto. A substituição só vale de cima para baixo: o cabo plenum pode ir para qualquer lugar, mas o riser não pode ir num plenum. Fora da América do Norte, o vocabulário equivalente é LSZH. Quem cobra essa parte da lista de materiais do cabeamento é o fiscal da obra, não o testador de link, e é justamente a parte que sai mais cara quando o problema aparece tarde.

Energia pelo mesmo par e o calor que ninguém previu

O Power over Ethernet () mudou o que um projeto de cabeamento precisa levar em conta, porque a corrente aquece o cobre, e o calor aumenta a atenuação.

As normas foram aumentando a potência: cerca de 15 W na porta na versão original, uns 30 W na seguinte e até uns 90 W nas versões de quatro pares. No topo dessa faixa, um feixe apertado de cabos sem blindagem pode esquentar o bastante para tirar da especificação um lance que já estava no limite. O sintoma são erros só nos links mais longos do feixe, com carga, à tarde.

As soluções de projeto não têm glamour nenhum, mas funcionam: limitar o tamanho dos feixes, preferir condutores mais grossos nos lances longos com PoE, manter baixa a ocupação de eletrodutos e eletrocalhas e reduzir o comprimento máximo onde o feixe inteiro alimenta equipamentos de alta potência.

Fibra: como escolher com realismo

  • Multimodo (OM3, OM4, OM5), com núcleo otimizado para laser, para distâncias dentro do prédio. Transceivers mais baratos, alcance menor.
  • Monomodo (OS2), para campus e longas distâncias, com transceivers mais caros e alcance medido em quilômetros.

A tendência, sendo honesto, é que a diferença de preço entre os transceivers multimodo e monomodo caiu o bastante para que muitos projetos novos de campus simplesmente lancem monomodo em tudo. O argumento é que a fibra dura mais que várias gerações de transceivers, e o que custa caro é passar cabo duas vezes.

A verificação é o que separa um sistema de um monte de fios

São três níveis, e a diferença entre eles é tão contratual quanto técnica:

  • Verificação: continuidade e mapa de fios (wire map). Prova que os pares estão na ordem certa e que nada está rompido.
  • Qualificação: diz se o link suporta uma aplicação específica, num testador que responde à pergunta "isto roda gigabit?".
  • Certificação: a bateria completa de testes da norma para a categoria: perda de inserção (insertion loss), crosstalk na ponta próxima e na ponta distante, perda de retorno (return loss), delay skew e, no 6A, o alien crosstalk. A garantia é emitida com base nesse resultado.

Duas definições de link decidem se o resultado quer dizer alguma coisa: o link permanente, o lance fixo do patch panel até a tomada, e o canal, que inclui os patch cords das duas pontas. Testar o link errado é a forma mais comum de ter, ao mesmo tempo, um laudo aprovado e uma rede que não funciona.

A regra dos 100 metros se divide em 90 metros de cabo horizontal rígido (condutor sólido) mais 10 metros de patch cord flexível (condutor multifilar), e essa divisão não é arbitrária: o condutor multifilar é mais flexível, mas também perde mais sinal, por isso o comprimento permitido para ele é limitado de propósito.

Fornecedores e a questão da garantia, por tipo

  • Fabricantes de cabos e de conectividade: CommScope, Panduit, Belden, Leviton, Legrand e outros. O que eles vendem de fato ao dono do prédio é uma garantia de sistema, normalmente de 20 a 25 anos, condicionada ao uso de componentes do mesmo sistema e à instalação por uma empresa certificada.
  • Equipamentos de teste: a Fluke Networks é a referência, mas há outros fabricantes no mercado. Os resultados da certificação são a entrega que fecha a obra, por isso os relatórios do certificador são documentos contratuais.
  • Instaladores e integradores, cuja certificação é o que dá validade à garantia do fabricante.
  • Organismos de normalização (TIA, ISO/IEC, CENELEC), que definem as categorias que todo o resto usa como referência.

Na hora da compra, a pergunta raramente é qual cabo tem o melhor número no datasheet. A pergunta é o que está garantido, por quem e por quanto tempo, porque a infraestrutura foi feita para durar mais que os equipamentos que ela atende, e o que sobrevive junto com ela é a papelada.

Por que o sistema se sustenta

A conquista silenciosa do cabeamento estruturado é que a camada física deixou de ser assunto. Um ponto é um ponto; um canal passa na certificação da sua categoria ou não passa; uma sala de telecom segue a mesma lógica em São Paulo e em Estocolmo. O preço dessa monotonia é disciplina (etiquetar, testar, uma única pinagem por instalação, tampas cegas nos espaços vazios do rack), e a recompensa é que tudo o que está acima da camada 1 pode partir do princípio de que o cabo simplesmente funciona.