Normas para cabeamento estruturado

abr, 2015

Edição 110 – Março de 2015
Por Marcelo Barboza*

Recomendações normativas para cabeamento estruturado em edifícios comerciais e em data centers.

Frequentemente observamos projetos de cabeamento estruturado sendo feitos com base em normas de outros países ou até mesmo sem se basearem em norma alguma. Talvez seja porque a maior parte dos projetistas não saiba da existência das normas nacionais sobre a disciplina.

Normas usualmente citadas em projetos e em instalações de cabeamento incluem aquelas publicadas pela ANSI/TIA, como a 568 e a 569, e pela ISO, como a 11801. Ao final do artigo, há um guia com as principais normas referenciadas neste texto e pelo mercado.

Ao se fazer um projeto, o primeiro cuidado que devemos ter é o de antes verificar se há norma nacional sobre o assunto em questão. Não havendo, a preferência recai por normas publicadas pela ISO. Não devemos nos basear em normas de outros países se houver norma sobre o assunto publicada no Brasil ou na ISO.

Para a disciplina de cabeamento estruturado, existem duas normas nacionais já publicadas e que devem ser utilizadas em preferência às demais. São as normas que especificam sistemas de cabeamento estruturado para edifícios comerciais e para data centers (ABNT NBR 14565) e sistemas de cabeamento estruturado para residências (ABNT NBR 16264). Há duas outras normas que ainda não foram publicadas, a que trata de caminhos e espaços para cabeamento estruturado e a que trata sobre cabeamento estruturado industrial. Neste artigo, vamos discutir sobre a primeira, a ABNT NBR 14565.

A norma brasileira ABNT NBR 14565 tem como escopo especificar “um sistema de cabeamento estruturado para uso nas dependências de um único edifício ou um conjunto de edifícios comerciais em um campus, bem como para a infraestrutura de cabeamento estruturado de data centers. Ela cobre os cabeamentos metálico e ótico.”

Ela foi originalmente publicada no ano 2000, sendo revisada em 2007 e em 2012, recebendo uma emenda em 2013. Portanto, as versões anteriores a 2013 estão canceladas.

Grande parte da norma NBR 14565 se baseia nas normas internacionais ISO/IEC 11801 e ISO/IEC 24764. A primeira trata de cabeamento estruturado para edifícios comerciais e a segunda, sobre cabeamento estruturado para data centers.

Cabeamento estruturado para edifícios comerciais

Elementos funcionais

Para edifícios comerciais, a ABNT NBR 14565 define diversos elementos funcionais para o cabeamento, que são:

  • Distribuidor de campus (CD);
  • Backbone de campus;
  • Distribuidor de edifício (BD);
  • Backbone de edifício;
  • Distribuidor de piso (FD);
  • Cabeamento horizontal;
  • Ponto de consolidação (CP);
  • Cabo do ponto de consolidação (cabo do CP);
  • Tomada de telecomunicações multiusuário (MUTO);
  • Tomada de telecomunicações (TO).

As siglas permaneceram no original, em inglês, para evitar confusões de nomenclatura para quem já é da área e está acostumado com os termos das normas internacionais. O relacionamento entre esses elementos se dá conforme mostra a Figura 1.


Figura 1 – Estrutura do cabeamento em edifícios comerciais. Fonte: ABNT NBR 14565.

O equipamento terminal (TE) não faz parte do escopo da norma.

Os distribuidores (CD, BD e FD) são peças de hardware de conexão de onde partem cabos de telecomunicações (cobre ou fibra ótica), que são neles fixados de maneira “permanente”, usualmente pela parte posterior. Tais peças também possuem entradas, geralmente frontais, para a conexão de cabos de manobras (patch cords), representados como “X” dentro dos distribuidores na Figura 1. Normalmente esses distribuidores são formados por patch panels ou distribuidores óticos (DIO) e fixados em racks ou sobre paredes recobertas com pranchas de madeira.

As tomadas de telecomunicações (TO) são compostas por conectores modulares de oito posições, popularmente conhecidos como “jack RJ-45”. São fixadas em caixas embutidas ou de superfície, ou em mobiliário. Patch cords devem ser utilizados para a conexão com os equipamentos terminais, como computadores, telefones e impressoras.

Na Figura 2, as linhas horizontais retas representam cabos com condutores sólidos, enquanto as linhas em curva representam cabos com condutores multifilares (flexíveis).

Hierarquia

A estrutura é hierárquica, com raiz no CD, como podemos ver na Figura 2.


Figura 2 – Estrutura hierárquica do cabeamento. Fonte: ABNT NBR 14565.

Só há um CD em uma instalação, de onde se originam os cabos que serão distribuídos por todo o campus, interligando todos os edifícios do local. Tais cabos levam o nome de backbone de campus. Usualmente, as linhas externas de comunicação provenientes das operadoras se interconectam ao sistema por meio do CD.

O BD distribui os cabos em uma única edificação, alimentando as redes dos diferentes pavimentos. Idealmente, só deve haver um BD em cada edifício. Os cabos que partem do BD em direção aos andares fazem parte do backbone de edifício. Como normalmente são instalados em shafts, são também conhecidos como “cabeamento vertical”, ou “riser” em inglês.

O FD distribui os cabos em um único pavimento, alimentando as tomadas de telecomunicações, que, por sua vez, atenderão às necessidades de conexão dos equipamentos dos usuários. Esse cabeamento é chamado de horizontal justamente por ser essa a orientação padrão desses cabos. Deve haver pelo menos um FD por pavimento, mas pode haver mais que um, caso o comprimento dos cabos horizontais ultrapasse o recomendado.

Subsistemas de cabeamento

O cabeamento estruturado possui três diferentes subsistemas de cabeamento:

  • Backbone de campus
  • Backbone de edifício
  • Cabeamento horizontal

Os cabos utilizados nesses subsistemas devem ser de par trançado ou de fibra ótica e devem estar de acordo com as normas ABNT NBR 14565 e ABNT NBR 14703.

Os cabos componentes do backbone de campus devem ser especialmente protegidos das intempéries e de c

ondições extremas de uso, como a presença de roedores e tráfego de pessoas e veículos. A maioria dos cabos de uso externo, utilizados neste subsistema, não atende aos requisitos da ABNT NBR 14705, pois possuem elementos inflamáveis ou que emitem fumaça tóxica ao pegarem fogo, com exceção dos cabos indoor/outdoor.

Já os cabos do backbone de edifício não precisam ser tão mecanicamente resistentes quanto os cabos do backbone de campus, mas devem possuir classificação quanto ao comportamento diante da chama conforme a norma ABNT NBR 14705. Como normalmente são instalados em shafts, a classificação mínima requerida é a CMR (cabo metálico riser) para cabos de par trançado, e a COR (cabo ótico riser), para cabos óticos, ou então a LSZH (baixa emissão de fumaça, sem halogênios), para ambos.

Os cabos horizontais são compostos por cabos de par trançado de quatro pares ou por cabos óticos com duas ou mais fibras. Cada cabo horizontal pode atender a somente uma tomada de telecomunicações. Usualmente possuem a classificação CM (cabo metálico geral) ou COG (cabo ótico geral). Cabos metálicos tipo CMX devem ser evitados em edifícios comerciais, pois não podem ficar expostos por mais de três metros, devendo ser instalados em tubulação metálica, o que geralmente não é o caso nesses tipos de ambiente.

Espaços

Os locais de um edifício comercial que abrigarão distribuidores do sistema de cabeamento ou interfaces com equipamentos TI são chamados de “espaços”. Os espaços utilizados pelo cabeamento são:

  • Sala de equipamentos (ER)
  • Sala de telecomunicações (TR)
  • Área de trabalho (WA)
  • Sala de entrada e infraestrutura de entrada (EF)

Conforme a definição da ABNT NBR 14565, “a sala de equipamentos é a área dentro do edifício ou de um complexo de edifícios em que os equipamentos de uso comum a todos os usuários da rede são instalados”. Isso normalmente inclui switches core, servidores e dispositivos de armazenamento. Pode ser também um data center. É usual que a sala de equipamentos abrigue o CD ou um BD.

A norma define a sala de telecomunicações como sendo “a área dentro do edifício localizada em cada um dos pavimentos que contém o distribuidor de piso, bem como os equipamentos ativos dedicados a atender aos usuários desse pavimento”. O equipamento mais comumente instalado em uma TR é o switch de acesso. A TR deve possuir fácil acesso ao backbone de edifício e prover ampla infraestrutura de distribuição para o cabeamento horizontal.

A área de trabalho é o “espaço do edifício no qual seus ocupantes interagem com os serviços disponibilizados pelo cabeamento estruturado”. Normalmente é o local em que fica a mesa de trabalho do usuário e os equipamentos, como computadores desktop e notebook, telefones e impressoras. Esses equipamentos são conectados, por meio de patch cords, às tomadas de telecomunicações (TO).

A sala de entrada é o “espaço, de preferência uma sala, na qual ocorre a junção do backbone de campus com o backbone de edifício”. Um provedor de serviços (operadora) também pode utilizar este espaço para terminação de sua rede externa (ENI) e colocação de equipamentos correspondentes.

Mais detalhes sobre os espaços de telecomunicações poderão ser consultados na norma brasileira correspondente, que deverá ser publicada em breve.

Desempenho dos cabos de par trançado

Os cabos utilizados devem possuir desempenho conforme definido na ABNT NBR 14565. Para o cabeamento de par trançado balanceado, blindado ou não, são definidas as seguintes categorias de desempenho para seus componentes (cabos e conectores):

  • Categoria 3: banda passante de até 16 MHz
  • Categoria 5e: banda passante de até 100 MHz
  • Categoria 6: banda passante de até 250 MHz
  • Categoria 6A: banda passante de até 500 MHz
  • Categoria 7: banda passante de até 600 MHz

A impedância nominal dos cabos e componentes deve ser de 100?.

Quando um subsistema é montado, a especificação de desempenho dos enlaces (links) resultantes possui a denominação de “classe”:

  • Classe C: componentes de categoria 3
  • Classe D: componentes de categoria 5e
  • Classe E: componentes de categoria 6
  • Classe EA: componentes de categoria 6A
  • Classe F: componentes de categoria 7

A norma especifica ainda as classes A e B, mas elas não são apropriadas para redes de dados.

A banda passante das classes de cabeamento é garantida por meio de ensaios que incluem os seguintes requisitos elétricos:

  • Perda de retorno (RL)
  • Perda de inserção (IL)
  • Paradiafonia (NEXT)
  • Relação de atenuação paradiafonia na extremidade próxima (ACRN)
  • Relação de atenuação telediafonia (ACRF)
  • Resistência em corrente contínua
  • Desequilíbrio resistivo em corrente contínua
  • Capacidade de transmissão de corrente
  • Atraso de propagação
  • Diferença de atraso de propagação
  • Perda de conversão transversal e atenuação de acoplamento
  • Alien crosstalk (apenas para a Classe EA)

Após a instalação, o cabeamento horizontal deve ser testado para garantir que o desempenho original permaneça dentro das especificações. Para tanto, são definidos dois tipos de enlaces a serem testados em campo:

  • Canal
  • Enlace permanente

A ABNT NBR 14565 define o canal como sendo “o caminho de transmissão entre o equipamento ativo de rede e o equipamento terminal. Um canal típico consiste em um subsistema horizontal com uma área de trabalho e os cordões dos equipamentos”. O canal compreende até 100 metros de cabo e de duas a quatro conexões reconhecidas, sendo FD e TO as duas conexões obrigatórias.

Já o “enlace permanente consiste na tomada de telecomunicações, no cabo horizontal, em um ponto de consolidação opcional e na terminação do cabo horizontal no distribuidor de piso. O enlace permanente inclui as conexões nas extremidades do cabo instalado”. Os patch cords não fazem parte do enlace permanente. Seu limite de comprimento é de 90 metros, incluído entre duas e três conexões: FD, TO e o opcional CP.

Desempenho dos cabos de fibra ótica

Os cabos de fibra ótica multimodo devem seguir a seguinte classificação de desempenho:

  • OM1: largura de banda modal efetiva de 200 MHz.km a 850 nm
  • OM2: largura de banda modal efetiva de 500 MHz.km a 850 nm
  • OM3: largura de banda modal efetiva de 2.000 MHz.km a 850 nm
  • OM4: largura de banda modal efetiva de 4.700 MHz.kma 850 nm

A fibra OM1 possui núcleo de 62,5 µm, enquanto as demais, 50 µm. Todas possuem casca de 125 µm.

Os cabos de fibra ótica monomodo devem seguir a seguinte classificação de desempenho:

  • OS1: atenuação máxima de 1,0 dB/km em 1.310 nm e 1.550 nm
  • OS2: atenuação máxima de 0,4 dB/km em 1.310 nm, 1.383 nm e 1.550 nm

As fibras OS2 são preferidas em aplicações do tipo WDM (multiplexação por divisão do comprimento de onda), pois, ao disponibilizarem o comprimento de onda 1383 nm, usualmente inutilizável devido a um pico de atenuação conhecido por “pico d’água”, aumentam a quantidade de canais trafegáveis.

Após instalado, o cabeamento ótico deve ter sua atenuação testada e comparada com os valores requeridos pelas aplicações a serem utilizadas.

Configurações

O cabeamento horizontal usualmente apresenta quatro possíveis configurações, dependendo do custo versus benefício em cada aplicação:


Figura 3 – Modelos de cabeamento horizontal. Fonte: ABNT NBR 14565.

O componente opcional CP é útil em situações em que a mudança de layout é frequente. Nessas situações, só é necessária a substituição do “cabo do CP”, preservando o investimento do “cabo horizontal permanente”, já que o cabeamento horizontal não admite emendas.

No lugar do CP, é possível a instalação de um Muto. O Muto é um conjunto de tomadas que atende a mais de uma área de trabalho, usualmente montado em uma caixa. A conexão do Muto com o TE se dá por patch cords diretos, sem a necessidade da TO. Como nesse caso, os patch cords tendem a ser longos, devem-se observar os cálculos de compensação de comprimento do canal, já que o desempenho dos cabos de patch cords (multifilares) é inferior ao dos cabos sólidos. É usual para a alimentação de bancadas compartilhadas e salas de reunião.

Tanto o CP quanto o Muto devem atender, cada um, no máximo a 12 áreas de trabalho, e devem estar a pelo menos 15 metros do distribuidor de piso.

As opções com “conexão cruzada”, apesar de introduzirem mais componentes nos canais, podem ser úteis para isolar os equipamentos, caros e sensíveis, de frequentes manobras realizadas no cabeamento.

O cabeamento de backbone usualmente apresenta a seguinte configuração:


Figura 4 – Modelo de cabeamento de backbone. Fonte: ABNT NBR 14565.

O projeto do cabeamento em par trançado deve levar em conta comprimentos máximos de cabos, quantidades de conexões e comprimentos dos patch cords, conforme explicações detalhadas na norma.

Cabeamento estruturado para data centers

Elementos funcionais

Para data centers, a norma ABNT NBR 14565 define diversos elementos funcionais para o cabeamento, que são:

  • Interface de rede externa (ENI);
  • Cabo de acesso à rede;
  • Distribuidor principal (MD);
  • Cabeamento de backbone;
  • Distribuidor de zona (ZD);
  • Cabeamento horizontal;
  • Ponto de distribuição local (LDP);
  • Cabo do ponto de distribuição local (cabo do LDP);
  • Tomada de equipamento (EO).

O relacionamento entre esses elementos se dá conforme a Figura 5.


Figura 5 – Estrutura do cabeamento em data centers. Fonte: ABNT NBR 14565.

Os distribuidores (MD e ZD) são peças de hardware de conexão semelhantes aos já mencionados (CD, BD e FD), só que apropriados para ambientes de alto desempenho e alta densidade. Normalmente, esses distribuidores são formados por patch panels ou distribuidores ópticos fixados em racks. É usual que eles apresentem algum sistema de gerenciamento de camada física.

As tomadas de equipamento (EO) são compostas por conectores de par traçado (jack RJ-45) ou fibra óptica fixados em painéis nos racks. Patch cords devem ser utilizados para a conexão com os equipamentos, como servidores e storage.

A ENI é o ponto de conexão da rede do data center com a rede do provedor de acesso. Ela deve ficar em sala isolada do restante do data center, a sala de entrada.

Distribuidores do cabeamento do edifício, para atendimento dos usuários, podem ser conectados ao MD por meio de backbones.

Todos os elementos entre o MD e os equipamentos devem ficar dentro da sala de computadores, que é o ambiente mais seguro do data center.

Hierarquia

A estrutura é hierárquica, com raiz no MD, como pode-se ver na Figura 6.


Figura 6 – Estrutura hierárquica do cabeamento do data center. Fonte ABNT NBR 14565.

Só há um MD em uma instalação, de onde se origina os cabos que serão distribuídos por todo o data center. Tais cabos levam o nome de backbone. Os links externos dos provedores de serviços chegam aos ENIs, nas salas de entrada, e são conectados ao MD do data center. Em data centers redundantes, pode haver uma duplicação do MD e do ENI. Junto ao MD, normalmente são instalados os switches core do data center.

Cada ZD distribui cabos para um conjunto de racks de equipamentos. Os cabos que partem do ZD são chamados de horizontais. Os ZDs geralmente abrigam switches de borda ou de acesso. O ZD é opcional em data centers pequenos.

O LDP é um ponto opcional de conexão, semelhante ao CP do cabeamento em edifícios comerciais, que se encontra na distribuição horizontal. Quando implementado, fica instalado em caixa sob o piso elevado ou por sobre os racks. Pode ser vantajoso em ambientes de colocation ou para a conexão de equipamentos que não são acomodáveis em racks padrões.

A conexão direta entre ZDs e entre ENIs é permitida como rota backup ou redundante.

Subsistemas de cabeamento

O cabeamento estruturado para data centers possui três diferentes subsistemas:

  • Acesso à rede
  • Backbone
  • Horizontal

O cabeamento de acesso à rede interconecta os links provenientes da(s) sala(s) de entrada ao(s) MD do data center. Eventualmente, devido a limitações de

comprimento, o cabeamento de acesso pode alimentar diretamente o ZD.

O backbone e o cabeamento horizontal são compostos por cabos similares aos já comentados na seção de cabeamento em edifícios comerciais. Como normalmente são instalados sob piso elevado, e muitas vezes com ventilação forçada, a recomendação é a utilização de cabos classificados como LSZH, CMP (cabo metálico plenum) ou COP (cabo óptico plenum) em relação ao comportamento diante da chama.

Desempenho

As especificações de desempenho dos cabos para data centers são as mesmas já definidas na seção sobre edifícios comerciais, mas há uma recomendação relativa ao desempenho mínimo desejado:

  • Par trançado: Categoria 6A/Classe EA
  • Fibra ótica: OM3

O objetivo de tal recomendação mínima de cabeamento é garantir a velocidade Ethernet a 10 Gb/s para par trançado e 40 Gb/s e 100 Gb/s para fibra ótica dentro das distâncias usuais encontradas em data centers.

Considerações extras:

  • Para a utilização de velocidades de 40 Gb/s e maiores em Ethernet, é necessária a utilização de cabos óticos terminados em conectores do tipo MPO.
  • Está sob desenvolvimento a norma internacional para cabos de par trançado que garantirá a aplicação Ethernet a 40 Gb/s em links metálicos de até 30 metros com duas conexões, objetivando links intra-fileira.

Redundância

Por ser um ambiente crítico, que deve manter seus serviços funcionando ininterruptamente, deve-se considerar a redundância dos sistemas de cabeamento do data center. A norma ABNT NBR 14565 exemplifica uma topologia redundante que pode ser aplicada em projetos de data centers de alta disponibilidade:


Figura 7 – Exemplo de topologia redundante para data centers. Fonte: ABNT NBR 14565.

Espaços

A norma não define os nomes dos espaços relacionados aos locais de distribuição de cabeamento de um data center. Podemos tomar emprestado, então, para a finalidade deste artigo, a nomenclatura utilizada na norma norte-americana ANSI/TIA-942:

  • MDA – área de distribuição principal
  • HDA – área de distribuição horizontal
  • ZDA – área de distribuição de zona
  • EDA – área de distribuição de equipamento

Esses locais são usualmente compostos por racks (ou caixas de piso, no caso do ZDA) e têm a finalidade de abrigar os distribuidores que já discutimos:

  • MDA: abriga o MD
  • HDA: abriga o ZD
  • ZDA: abriga o LDP
  • EDA: abriga a EO

A revisão atual da norma TIA-942 incluiu mais um nível hierárquico por meio do IDA (área de distribuição intermediária). O IDA dividiria o backbone em duas partes, sendo aplicável em data centers de grande tamanho. Mas não há equivalente a ele na norma nacional ainda.

Melhores práticas

A ABNT NBR 14565 possui ainda um anexo informativo, o Anexo F – Melhores práticas para projeto e instalação de infraestrutura para data centers, que estabelece “um conjunto de melhores práticas e recomendações mínimas para projetos e instalações de infraestrutura de data centers, como especificações gerais a respeito da sua localização, estrutura civil, instalações elétricas, piso elevado, infraestrutura, condicionamento de ar, automação, equipamentos, acessórios e outros componentes”.

São 14 páginas de informações muito úteis para quem vai participar do projeto ou da instalação de um data center, envolvendo diversas disciplinas relacionadas.

Referências

  • ABNT NBR 14565:2013 Cabeamento estruturado para edifícios comerciais e data centers;
  • ABNT NBR 14703:2012 Cabos de telemática de 100 Ω para redes internas estruturadas — Especificação;
  • ABNT NBR 14705:2010 Cabos internos para telecomunicações – Classificação quanto ao comportamento frente à chama;
  • ABNT NBR 16264:2014  Cabeamento estruturado residencial;
  • ANSI/TIA-568-C.0 Generic telecommunications cabling for customer premises;
  • ANSI/TIA-568-C.1 Commercial building telecommunications cabling standard;
  • ANSI/TIA-568-C.2 Balanced twisted-pair telecommunications cabling and components standards;
  • ANSI/TIA-568-C.3 Optical fiber cabling components standard;
  • ANSI/TIA-568-C.4 Broadband coaxial cabling and components standard;
  • ANSI/TIA-569-C Telecommunications pathways and spaces;
  • ANSI/TIA-942-A Telecommunications infrastructure standard for data centers;
  • ISO/IEC 11801 Information technology – Generic cabling for customer premises;
  • ISO/IEC 24764 Information technology – Generic cabling systems for data centres.

 


*Marcelo Barboza é analista de sistemas, certificado como RCDD e NTS pela BICSI, ATS pelo Uptime Institute e membro da Comissão de Estudos CB-03/CE-03:046.05 da ABNT sobre cabeamento estruturado. É diretor técnico da Apogee Consultoria |  marcelo@apogee.com.br


 

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