Nell'attuale contesto economico, sono stati impiegati diversi metodi, come la riduzione del diametro o addirittura la modifica della struttura di base dei conduttori, con l'intento di abbassare i costi dei cavi. Tutti questi metodi contrastano con lo spirito degli standard di cablaggio e, in alcuni casi, come vedremo in seguito, dichiarano la conformità in modo potenzialmente fraudolento. In questa relazione tecnica, analizzeremo tali problematiche prima di esaminare le preoccupazioni a lungo termine derivanti dall'utilizzo di questi cavi e di altri con specifiche simili.
Per comprendere la situazione, dobbiamo considerare quelli che sono noti come requisiti di conformità dei vari standard di cablaggio. Lo standard ANSI/TIA-568-C, in linea con la maggior parte degli altri standard TIA, stabilisce che tutte le affermazioni contenenti la parola "deve" costituiscono requisiti obbligatori. Uno di questi requisiti prevede che i canali di una determinata Categoria debbano utilizzare cavi e patch cord almeno di quella Categoria. Questa affermazione semplifica tutto. Se i cavi orizzontali e i patch cord non soddisfano singolarmente i requisiti sopra indicati, non sarà possibile essere conformi allo standard ANSI/TIA-568-C, indipendentemente dalla Categoria specificata per il canale. Al contrario, gli standard di cablaggio strutturato europei (EN 50173-x) e internazionali (ISO/IEC 11801) prevedono una clausola di "soluzione alternativa", nota come "approccio di conformità del canale". Questa clausola consente l'utilizzo di qualsiasi specifica di cavo purché il canale risultante soddisfi le prestazioni specificate per la Classe stabilita. L'intento è lodevole e offre la libertà di implementare nuovi sviluppi tecnologici al di fuori dei vincoli di una specifica categoria di cavi, ma, come in altri ambiti, la libertà comporta responsabilità. Purtroppo, ciò a cui stiamo assistendo attualmente è lo sfruttamento di questa clausola di "evasione" fino al punto di superare i limiti della responsabilità. I primi passi in questa direzione sono stati compiuti con i cosiddetti cavi di zona. Poiché gli standard internazionali per i cavi definiscono i cavi orizzontali e i cavi patch in standard separati (IEC 61156-5 per i cavi orizzontali e IEC 61156-6 per i cavi patch), alcuni fornitori hanno deciso di verificare autonomamente la conformità dei propri cavi orizzontali a una categoria specifica utilizzando le specifiche IEC per i cavi patch. Ciò si traduce in un cavo con meno rame e, potenzialmente, di dimensioni e peso inferiori.
Tuttavia, la perdita di inserzione per unità di lunghezza è superiore del 50% rispetto a quella di un cavo orizzontale della stessa categoria. Di conseguenza, i fornitori hanno dovuto ridurre la lunghezza massima a cui questi cavi possono essere utilizzati e, così facendo, hanno inventato il concetto di "zona" in cui tali cavi possono essere dotati di un canale conforme agli standard. I limiti di queste zone variano tra 50 m e 70 m. Tuttavia, queste soluzioni non possono soddisfare alcuni requisiti: non possono soddisfare i requisiti generali della norma TIA-568-C.2
per i collegamenti o i canali di una data categoria perché non soddisfano i requisiti per i cavi orizzontali previsti da tale norma.
Il diametro minimo dei conduttori 26 AWG è di 0,40 mm. Alcuni fornitori offrono cavi con un singolo conduttore solido con un diametro inferiore a questo. Pertanto, questi cavi non soddisfano le specifiche di alcun cavo orizzontale o patch in nessuna norma e, per ribadire quanto affermato nel paragrafo precedente, non possono essere utilizzati per realizzare un cablaggio che soddisfi i requisiti generali per i canali ANSI/TIA-568-C.2 di una determinata categoria, poiché i cavi orizzontali non soddisfano i requisiti di alcun cavo in tale norma. Tuttavia, è possibile ottenere canali che soddisfino i requisiti di una determinata classe, secondo EN 50173-1 o ISO/IEC 11801, utilizzando il relativo "approccio di conformità del canale".
Avrete probabilmente notato che non abbiamo discusso le specifiche per i collegamenti permanenti. Come accennato in precedenza, lo standard ANSI/TIA-568-C richiede che i canali e i collegamenti permanenti di una determinata categoria utilizzino cavi e apparecchiature di connessione almeno di quella categoria. Sfortunatamente, se ci concentriamo esclusivamente sui requisiti di qualità di trasmissione dello standard ANSI/TIA-568-C-2 per i collegamenti permanenti, questi vengono calcolati modellando una lunghezza del cavo di 90 metri più le relative apparecchiature di connessione. Pertanto, anche se questi cavi di zona non possono dichiarare di essere conformi, né in termini generali né meccanici, agli standard TIA-568-C, possono specificare che la loro qualità di trasmissione soddisfa la qualità dichiarata per i collegamenti permanenti, purché i collegamenti non siano troppo lunghi.
Questo è ciò che intendevamo con "contrariamente allo spirito degli standard di cablaggio": selezionare un aspetto particolare invece di attenersi ai requisiti effettivi di uno standard.
Al contrario, le implementazioni di cavi a zone non possono dichiarare la conformità ai collegamenti permanenti di una specifica classe EN 50173-1 o ISO/IEC 11801, poiché i requisiti di tali norme per i collegamenti permanenti si basano sulla lunghezza del cavo e sulla modellazione della lunghezza, nonché su apparecchiature di connessione appropriate, e questi modelli si basano implicitamente sui risultati di cavi orizzontali di una determinata categoria. Pertanto, i cavi con perdita di inserzione di tipo "patch cable" non possono dare luogo a collegamenti permanenti di qualsiasi lunghezza.
Questa analisi porta alla complessa tabella di conformità sopra riportata, che rivela le scappatoie sfruttate dai fornitori di cavi di zona per promuovere i propri prodotti.
Questi fornitori supportano i loro prodotti citando una serie di vantaggi, non solo fisici o economici, come abbiamo visto in precedenza, ma estendendoli anche ad ambiti di responsabilità sociale in termini di riduzione dell'uso di materiali e degli sprechi. Date queste giustificazioni, chiaramente ragionevoli, per l'introduzione di cavi di zona, anche se basate sulla distorsione degli standard, potremmo chiederci perché questi prodotti ci preoccupino. Una delle principali preoccupazioni riguarda l'alimentazione remota nei cavi e si concentra sulla resistenza del circuito in corrente continua, un parametro di cui si è parlato poco ma che obbedisce a una legge fisica molto semplice: la legge di Ohm.
Rappresentazione grafica della differenza di effetto termico tra un PoE conforme e uno non conforme nel cablaggio strutturato
Quando si utilizzano cavi bilanciati per l'alimentazione elettrica, è necessario considerare due aspetti differenti. In primo luogo, i cavi dissipano energia sotto forma di calore, in proporzione alla loro resistenza, che, nel caso di un conduttore in rame massiccio, è inversamente proporzionale al quadrato del diametro del conduttore. In altre parole, se il diametro del conduttore viene dimezzato, la potenza dissipata per unità di lunghezza quadruplica. In secondo luogo, la temperatura raggiunta dal cavo dipende dall'ambiente circostante (e sarà più elevata se si trova al centro di un fascio di cavi o in sistemi di instradamento isolati). Questo aumento di temperatura ha anche due possibili effetti: se il cavo si surriscalda eccessivamente, si disintegra fisicamente, ma anche a temperature inferiori, la perdita di inserzione del cavo aumenta, riducendo potenzialmente la distanza massima di trasmissione supportata dalle applicazioni. Come già accennato in questa relazione tecnica, la resistenza in corrente continua prevista per un cavo orizzontale non supera i 9,5 Ω/100 m. L'utilizzo dei cosiddetti cavi di zona, che soddisfano la specifica di 14,5 Ω/100 m, comporta un aumento del 53% della dissipazione di calore per metro. Alcuni fornitori producono cavi con conduttori di diametro inferiore a 0,4 mm, che naturalmente offrono valori di resistenza più elevati e di conseguenza generano più calore. Alcuni di questi cavi dichiarano erroneamente di essere conformi, almeno in parte, alle categorie TIA 5e e 6, rispetto alle quali l'aumento della resistenza in corrente continua è pari o superiore al 60%.
Va notato che i fornitori di cavi di zona più affidabili dichiarano chiaramente che questi sono destinati all'uso in brevi tratti all'interno dei data center, dove l'alimentazione remota è relativamente rara. Tuttavia, i produttori più recenti suggeriscono esplicitamente che questi cavi sono in grado di fornire alimentazione remota in conformità con gli standard IEEE PoE e PoE+. Sebbene sia vero che l'alimentazione fornita alle apparecchiature PoE all'estremità di questi cavi di zona, in brevi tratti, soddisfi lo standard IEEE, spesso non viene specificato che la perdita di potenza per unità di lunghezza lungo il cavo può essere significativamente maggiore. Inoltre, uno dei principali punti di forza di questi cavi è la loro sezione trasversale ridotta, che consente di installarne un numero maggiore nello stesso spazio fisico. Questa potenziale combinazione di maggiore densità di carica e maggiore resistenza è chiaramente un aspetto da valutare con cautela. A questo proposito, questi cavi presentano un problema simile a quello dei cavi in alluminio rivestito di rame e in acciaio rivestito di rame, che mostrano una gamma di livelli di resistenza in corrente continua che dipendono dalla quantità di materiale non ramato presente nel conduttore. Alcuni cavi in alluminio rivestito di rame o in acciaio rivestito di rame mostrano un aumento della resistenza in corrente continua non superiore al 40%, mentre altri mostrano valori superiori al 200%. Pertanto, da questo punto di vista, i cavi di zona rientrano nella categoria di questi cavi completamente errati.
In questo contesto, è un peccato che le apparecchiature di prova che utilizziamo per convalidare le nostre installazioni siano così inefficaci nell'individuare potenziali problemi. Va riconosciuto che la specifica ANSI/TIA-568-C per i collegamenti permanenti è indipendente dalla lunghezza e applica semplicemente un limite di 21 Ω per la resistenza di anello in corrente continua (la resistenza totale in corrente continua di una coppia ad anello). Tuttavia, quando si eseguono test per i limiti di categoria 5e, 6 e 6A, le apparecchiature di prova non sono tenute a segnalare i risultati che esulano da tale limite. Al contrario, gli standard ISO/IEC e EN specificano requisiti dipendenti dalla lunghezza. Sfortunatamente, pochissimi, se non nessuno, fornitori di apparecchiature di prova specificano questi limiti e si limitano ad applicare il valore massimo di 21 Ω. Se lo facessero, nessun collegamento permanente realizzato con cavi di zona soddisferebbe i requisiti delle classi D, E, EA, ecc.
Infine, gli installatori esperti di cablaggio dati sono ben consapevoli dei problemi di affidabilità delle connessioni associati ai cavi in alluminio rivestito di rame e non li installeranno, nemmeno se richiesto dal cliente. Tuttavia, tendono a trascurare il fatto che, al diminuire del diametro del conduttore, possono sorgere problemi simili anche con le soluzioni interamente in rame. Le specifiche dei connettori nelle apparecchiature di connessione, secondo gli standard di cablaggio EN, richiedono un contatto efficace per conduttori con diametro compreso tra 0,50 e 0,65 mm². La norma ISO/IEC 11801 esprime i suoi requisiti in modo leggermente diverso, ma solleva dubbi se il diametro del conduttore si trova al di fuori di questo intervallo. Di conseguenza, l'utilizzo di cavi con conduttori di diametro inferiore può influire sulla compatibilità complessiva con i connettori conformi agli standard e, quindi, sull'affidabilità delle terminazioni.
In conclusione, l'utilizzo di cavi con conduttori di diametro inferiore a 0,5 mm riduce indubbiamente sia i costi che le dimensioni del cavo. Tuttavia, alcuni fornitori sfruttano le lacune normative per fornire questi cavi, mentre altri si spingono oltre, creando cavi che ignorano completamente gli standard e dichiarando falsamente la conformità a una specifica categoria attraverso pubblicità ingannevole. Sebbene sia riconosciuto che questi cavi a conduttore sottile presentino perdite di inserzione che ne limitano la lunghezza massima, l'aspetto più preoccupante è l'elevata resistenza in corrente continua associata, che, in situazioni di alimentazione remota, può portare a un eccessivo aumento della temperatura nei fasci di cavi e nei tratti non ventilati. A meno che i fornitori non siano completamente trasparenti su questi dettagli, la fornitura di questi prodotti rasenta l'irresponsabilità ed è, per certi versi, altrettanto preoccupante quanto l'impatto delle soluzioni con cavi in alluminio rivestito di rame o acciaio rivestito di rame. Questa apparente noncuranza per la resistenza in corrente continua dovrebbe preoccupare il nostro settore. Mentre la piena conformità al PoE+ limita l'erogazione di potenza a 25,5-34,2 W per cavo, alcuni fornitori di apparecchiature scelgono di erogarne il doppio. Sembra inoltre esserci una competizione tra i singoli fornitori e i forum di settore per offrire livelli di potenza più elevati, senza alcuna analisi dell'impatto delle loro soluzioni. HDBASE-T offre 100 W di potenza per i televisori e, recentemente, sono emersi esempi di moduli di inserimento di fascia media che forniscono ancora più potenza ai dispositivi remoti. CENELEC, l'ente europeo di normazione, ha risposto a queste preoccupazioni e ha avviato lo sviluppo di un rapporto tecnico che fornirà indicazioni e supporto per
le applicazioni di alimentazione remota. Le figure 1 e 2 sopra illustrano la differenza nell'effetto termico tra PoE conforme e non conforme.
L'impatto di soluzioni di alimentazione non conformi, unitamente all'utilizzo di cavi con conduttori sottili, è considerato un vero e proprio atto di fiducia. Gli installatori devono essere estremamente cauti riguardo agli impegni assunti in termini di conformità agli standard (e dovrebbero esaminare attentamente le specifiche dei fornitori di cavi). Le potenziali problematiche relative all'alimentazione, alla temperatura del fascio di cavi e alla possibile compatibilità dei connettori devono essere valutate rispetto ai vantaggi commerciali offerti dai cavi con conduttori "sottili".
Questa relazione tecnica è stata redatta da Mike Gilmore, di e-Ready Building Limited, per conto di Excel.
