Cableado CAT. Una conectividad con pleno derecho.

Por Carlos Medina, Experto y Asesor en Tecnología Audiovisual

 

El sector audiovisual ha tenido muchas innovaciones, cambios y tecnologías que han marcado el devenir de su historia, pero, quizá, una de las mayores transformaciones que ha acontecido es la implantación de comunicaciones y conexiones a través de arquitecturas de redes IP (del inglés Internet Protocol).

La producción IP es un cambio de paradigma tecnológico y conceptual de enorme impacto en los entornos profesionales del audiovisual, eventos y lives, que afecta a los flujos de trabajo en campos tan concretos como el vídeo, la realización, la iluminación, el sonido y los visuales, entre otros; y que se ha extendido a lo largo de las distintas etapas de la industria audiovisual desde la planificación hasta la emisión/comercialización, pasando indiscutiblemente por la propia contribución/producción de contenidos audiovisuales.

Uno de los aspectos que demuestra que la producción audiovisual IP ha venido para quedarse es la normalización con la que los agentes de estos sectores lo están implantando: fabricantes, cadenas de TV, productoras de eventos… Este asunto implica la toma de nuevas decisiones muy importantes que afectan a presupuestos, formación de técnicos/as, aprobación de estándares y protocolos, cambios en los flujos de trabajo y un mayor conocimiento de tipos de arquitecturas de redes, cableado y conectores.

“DPG Media se lanza a la producción IP con tecnología de Sony”, “LiveU presenta su nuevo servicio de producción de vídeo IP LiveU Studio”, “FOR-A anuncia demostraciones de soluciones para entornos híbridos IP – SDI”, “Los enrutadores IP/SDI/Híbridos de Grass Valley orquestan la producción de los JJOO de Invierno de NBC Sports”, “RTVE Cataluña evoluciona su producción al HD y a la tecnología IP”, “El Teatro Real estrena un sistema de enrutamiento, mezcla y postproducción IP integrado por TSA” son algunos ejemplos de noticias y titulares que han estado y están en primera línea de los cambios que se están llevando a cabo en el sector audiovisual, eventos y live nacional e internacional.

Además, hay que señalar la cantidad de encuentros profesionales, seminarios y/o conferencias sobre IP que se han celebrado como la Jornadas Técnicas en BITAM Show: IP en el Broadcast. Producir más allá de lo físico, celebradas en el año 2022. Y todas aquellas a las que tendremos que asistir en los próximos años.

 

¿Es la producción IP garantía de éxito? Una pregunta con muchos matices para tener una respuesta única e indiscutible, pero lo que sí podemos defender es que es una realidad a fecha de hoy en un mundo completamente digital.

Una producción IP (Internet Protocol) implica un ecosistema digital de interoperabilidad de equipamiento audiovisual de distinta naturaleza y uso que bajo la asignación de una dirección —compuesta por una serie de números asignados a cada dispositivo— se interconectan entre sí bajo la cobertura de una red informática que implica distintas arquitecturas, sistemas y protocolos adecuados para tener resultados de calidad (broadcast, en el caso del audiovisual).

Héctor Sierra, Key Account Manager de Sony ya nos comenta que en el año 2012 Sony hizo la primera presentación de un producto IP; pero todavía recuerdo a los primeros impulsores de tecnología IP en el entorno broadcast como cuando la empresa Eurocom finalizó con éxito la implantación de una nueva red de contribución IP de Telecinco en el año 2009.

Vamos a aproximarnos a uno de los aspectos que tiene que ver con una producción IP: el cableado.

En primer lugar, tenemos que decidir qué tipo de cable de red queremos utilizar en nuestra producción IP: cable par trenzado, cable coaxial y/o cable de fibra óptica. Estas son las soluciones en la actualidad.

En este sentido, el cable par trenzado, como su propio nombre indica, consiste en dos hilos conductores, habitualmente de cobre, que al trenzarse entre ellos reducen eficazmente el grado de interferencia de la señal. Al ser los costes relativamente bajos, son muy utilizados en redes de datos de longitud corta y media.

Existe una gran variedad de cable par trenzado según la construcción del apantallamiento, el máximo ancho de banda, la velocidad de transmisión (se mide por frecuencia en Hz), la relación señal/ruido y el uso que se haga de ellos. Dado la variedad de cables pares trenzados se hace referencia a la categoría (abreviatura CAT) con el fin de facilitar su mejor conocimiento, la certificación del cable y una mejor elección bajo las normas de la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA):

Actualmente, todo el cableado Ethernet es de 100 ohmios. Pero es siempre conveniente mirar al pasado para observar los cambios que se han llevado a cabo en tan poco tiempo.

Así, en 1973 Ethernet se originó gracias a Bob Metcalfe en el Xerox Palo Alto Research Center bajo la utilización de gruesos cables tipo coaxial de cobre. La primera versión, 10BASE5, presentaba un cable extremadamente rígido de casi media pulgada de diámetro, y más tarde se incorporó 10BASE2, que usaba un cable de aproximadamente la mitad de grueso y mucho más flexible.

A finales de los años ochenta el desarrollo del hub Ethernet, y posteriormente el switch, permitió que los cables de cobre de par trenzado se convirtieran en el medio principal para admitir Ethernet.

En 1989, Anixter, un distribuidor de productos de cableado, presentó su programa “Levels”, la primera especificación de rendimiento escrita para sistemas de cableado de datos. Se convirtió en la base para el primer cable de categoría basado en normas oficiales, ratificado en 1991 por la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA) como categoría (CAT) 3.

Es el momento de conocer algo más de cada tipo de cable según su CAT (categoría):

-Pre-CAT5: Las primeras categorías de cable ya están totalmente obsoletas, incluso algunas no reconocidas por los estándares TIA/EIA. Por ejemplo, el cableado CAT1 era usado para redes telefónicas y timbres, mientras que los cableados CAT2, CAT3 (1991) y CAT4 (1992) se usaban en redes con una velocidad de transmisión de 4Mb/s, 10Mb/s (frecuencia 16Mhz) y 16Mb/s (frecuencia 20Mhz) respectivamente, quedando patente que su utilidad en el mundo actual es prácticamente nula.

-CAT5: (1995) (upper frequency 100Mhz; la velocidad de transmisión 100Mb/s a la distancia máxima es de 100 metros). Esta categoría no está actualmente reconocida por TIA/EIA. Diseñado para aplicaciones bajo Ethernet 100BASE-TX y 1000BASE-T. Su construcción más habitual de cable es UTP.

-CAT5a: (2001) (upper frequency 100Mhz; la velocidad de transmisión 1.000Mb/s a la distancia máxima es de 100 metros o hasta 2,5 o 5 GB/s en algunos casos). Está definida en TIA/EIA-568-B pero bajo el nuevo estándar IEEE 802.3bz-2016 o 2.5G/5GBASE-T va a permitir velocidades de 2.5 Gbps en esta categoría de cable, multiplicando así por 2.5 el máximo actual de 1 Gbps. Diseñado para aplicaciones bajo Ethernet 100BASE-TX y 1000BASE-T. Su construcción más habitual de cable es UTP.

– CAT6: (2002) (upper frequency 250Mhz; la velocidad de transmisión 1.000Mb/s a la distancia máxima es de 100 metros o hasta 2,5 o 10 Gb/s, en algunos casos alcanzando la longitud máxima de 56 metros en entornos favorables y con un límite de 37 metros cuando el entorno es hostil). También, definida en TIA/EIA-568-B, se ha convertido en el nuevo estándar y en la actualidad el más utilizado. Tiempo promedio de transferencia de 1 Terabyte 3 horas. Diseñado para aplicaciones bajo Ethernet 10GBASE-T. Su construcción más habitual de cable es STP.

-CAT6a: (2009) (upper frequency 500Mhz; la velocidad de transmisión 10Gb/s a la distancia máxima es de 100 metros) Tiempo promedio de transferencia de 1 Terabyte 20 minutos. Diseñado para aplicaciones bajo Ethernet 10GBASE-T. Su construcción más habitual de cable es STP.

-CAT7: (2010) (upper frequency 600Mhz; velocidad de transmisión 10Gb/s) Bajo la norma internacional ISO-11801. Tiempo promedio de transferencia de 1 Terabyte 20 minutos. Diseñado para aplicaciones bajo Ethernet 10GBASE-T o POTS/CATV/1000BASE-T a través de un solo cable. Su construcción más habitual de cable es STP, es decir, el aislamiento es obligatorio.

-CAT7a: (2013) (upper frequency 1Ghz; velocidad de transmisión 10Gb/s). Tiene unas especificaciones aún más estrictas de apantallado y protección del cable que además llegarán con un nuevo conector denominado IEC 60603-7-7, un conector mucho más robusto que el clásico RJ45. Diseñado para aplicaciones bajo Ethernet 10GBASE-T o POTS/CATV/1000BASE-T a través de un solo cable. Su construcción más habitual de cable es STP, es decir, el aislamiento es obligatorio.

-CAT8: (2016) (upper frequency 2Ghz; la velocidad de transmisión 40Gb/s a distancias de hasta 100 metros, e incluso podemos alcanzar velocidades de hasta 100Gbps a distancias muy cortas). Son las más actuales a fecha de hoy y permiten manejar el mayor ancho de banda de Gigabit Ethernet. La nueva norma permite un rendimiento máximo de 1 gigabit por segundo (1 Gbps), que es 10 veces más rápido que Fast Ethernet, 100 veces más rápido que la Ethernet tradicional y 1.000 veces más rápido que los módems telefónicos. Tiempo promedio de transferencia de 1 Terabyte en 5 minutos. Diseñado para aplicaciones Ethernet 40GBASE-T o POTS/CATV/1000BASE-T a través de un solo cable. Su construcción más habitual de cable es S/FTP, es decir, el aislamiento es obligatorio.

 

Como podemos observar, todas las categorías (CAT) de cable par trenzado están diseñados para aplicaciones Ethernet bajo una denominación que incluye un número y un nombre, por ejemplo Ethernet 40GBASE-T (CAT8).

Es importante entender que el número en cuestión es una forma de transmitir datos a una velocidad concreta en Mbps a través de un cable de cobre. Entonces, una red Ethernet 40GBASE-T significa alcanzar una velocidad de transmisión de datos de 40G/s. Y el nombre de BASE-T se refiere al tipo de cable que se utiliza para dicha transmisión de los datos: un cable de cobre trenzado. El «T» en BASE-T significa «trenzado».

 

 

Por tanto, ¿qué es Ethernet? Es una tecnología para conectar dispositivos en una red de área local (LAN) o una red de área amplia (WAN) por cable, lo que les permite comunicarse entre sí a través de un protocolo (conjunto de reglas o lenguaje de red común). Ethernet describe cómo los dispositivos de red pueden formatear y transmitir datos para que otros dispositivos del mismo segmento de red de área local o de campus puedan reconocer, recibir y procesar la información.

El grupo de trabajo IEEE 802.3 aprobó el primer estándar Ethernet en 1983. Desde entonces, han ido apareciendo normas que establecen los requisitos para los sistemas de comunicación de datos que utilizan la tecnología Ethernet, evolucionando y adoptando nuevos medios, mayores velocidades de transmisión y cambios en el contenido de las tramas:

-IEEE 802.3ac se introdujo para dar cabida a la VLAN y al etiquetado de prioridad.

-IEEE 802.3af define la alimentación a través de Ethernet (PoE), que es crucial para la mayoría de las implantaciones de Wi-Fi y de telefonía por protocolo de Internet (IP).

-IEEE 802.3bt o PoE++ de cuatro pares que permite la transmisión de la energía eléctrica y datos en un solo cable con mayores potencias de salida, lo cual quiere decir que se pueden alimentar dispositivos que requieren más energía.

-IEEE 802.11a, b, g, n, ac y ax definen el equivalente de Ethernet para las WLAN.

-IEEE 802.3u introdujo 100BASE-T —también conocido como Fast Ethernet— con velocidades de transmisión de datos de hasta 100 Mbps.

-IEEE 802.3ab y 802.3z es una actualización que define la tecnología Gigabit Ethernet, conocida como Gigae o GE.

-IEEE 802.3ae o conocida como 10 Gigabit Ethernet (XGbE o 10GbE). Es la norma más reciente (año 2003) y más rápido de los estándares Ethernet: diez veces más rápido que Gigabit Ethernet.

IEEE es el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (Institute of Electrical and Electronics Engineers), la mayor organización profesional técnica del mundo, que agrupa a más de 420.000 ingenieros, científicos, tecnólogos y profesionales en más de 160 países, que se dedican al avance en la innovación tecnológica y a la excelencia en beneficio de la humanidad. Esta institución nació el 1 de enero de 1963 con la fusión de dos organizaciones previas, el American Institute of Electrical Engineers (AIEE), fundado en 1884 por Thomas A. Edison y Alexander G. Bell, entre otros, y el Institute of Radio Engineers (IRE), fundado en 1912.

Un cable de red Ethernet dispone de un total de cuatro pares de hilos trenzados dos a dos, esto significa que tendremos un total de 8 hilos por cada cable de red. Las normas de telecomunicaciones de la TIA (Telecommunications Industry Association) y la EIA (Electronic Industries Alliance) sobre el cableado de red de par trenzado son T568A y T568B. Ambas presentan la disposición de las patillas de los conectores en los cables de red UTP o STP.

En referencia a los conectores, desde el cable CAT5a hasta CAT6a utilizando conectores RJ-45 (conector 8P8C) y CAT7 a CAT8 utilizan conector GG45 (GigaGate45, creado por Nexans y estandarizado por la Comisión Electro Técnica Internacional como IE 61076.3.110.;  puede operar en el espectro de frecuencia entre 600 MHZ y 5 GHZ, con cableado de par trenzado).

También existe el conector TERA. Un tipo de conector de par trenzado blindado para uso con cables de datos de par trenzado de Categoría 7, desarrollado por The Siemon Company y estandarizado en 2003 por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) con la referencia IEC 61076-3-104. La revisión de 2006 del estándar amplió el rendimiento hasta 1000 MHz. El conector tiene un tamaño diferente al del conector RJ-45.

Vamos a conocer las diferencias en relación a la construcción del cable par trenzado respecto al apantallamiento:

-cable UTP: significa Unshielded Twisted Pair, o también conocido como par trenzado no apantallado. Este cable no tienen blindaje ni apantallamiento, es el más barato, el más flexible de todos y de gran rendimiento.

-cable FTP: significa Foiled Twisted Pair, o también conocido como par trenzado con apantallamiento global. Es decir, los pares no están apantallados individualmente, pero tienen una protección global que engloba a todos ellos, dentro de la cubierta de plástico para mejorar el nivel de protección frente a interferencias externas.

-cable STP: significa Shielded Twisted Pair o también conocido como par trenzado blindado individual. Supone que cada uno de los pares trenzados del cable están recubiertos por una cubierta protectora hecha una lámina fina de papel de aluminio. Este apantallamiento permite proteger los pares frente a posibles interferencias y también al ruido eléctrico. En su defecto, es un cable muy rígido.

-cable S/FTP: es una combinación de FTP y STP. Tiene un doble apantallado: cada cable tiene su capa protectora y además, una capa adicional que recubre todo el conjunto.

 

Otra de las posibilidades de realizar una producción IP es bajo el cable coaxial. Es un tipo de cable de red con un conductor interno rodeado por una capa aislante tubular y a su vez por una pantalla conductora tubular, además de un revestimiento o cubierta exterior aislante.

El cable coaxial se utiliza como línea de transmisión de señales de radiofrecuencia (RF), en líneas de alimentación que conectan transmisores y receptores de radio con sus antenas, conexiones de redes informáticas, audio digital y distribución de señales de televisión por cable.

Podemos encontrar varios tipos bajo el núcleo central de cobre:

-RG-58/U: núcleo de cobre sólido.

-RG-58 A/U: núcleo de hilos trenzados.

-RG59: Es el cable coaxial básico. Más fino y contiene menos blindaje. Este es más indicado para transmisiones de televisión y tramos cortos.

-RG6: Es de calibre más grueso y un aislamiento y blindaje mejor. Se usa para señales de vídeo digital y TV vía satélite.

-RG-62: redes ARCnet.

 

Por último, podemos optar por el cable de fibra óptica. Este tipo de cable es un medio de transmisión excelente por su gran capacidad de transmisión de datos, con velocidades de transmisión desde 10 Mbps hasta 100 Gbps o superiores y admite largas distancias.

Un cable de fibra óptica tiene un núcleo de fibra/vidrio (monomodo —SMF— y multimodo —MMF—) dentro de un revestimiento exterior de goma y utiliza haces de luz, en lugar de señales eléctricas, para transmitir datos. La capacidad de transmisión del cable de fibra óptica es 26.000 veces mayor que la del cable de par trenzado.

La fibra MMF suele ser de corto alcance (hasta 550 metros sobre la red 10G) y el cable es OM1, OM2, OM3, OM4 y OM5. La SMF es de largo alcance y el cable más común es el cable OS2

La fibra óptica junto con el estándar IEEE 802.3cd, conocido como 50GBASE-T, va a permitir conexiones de datos con velocidades de hasta 50 Gbps con un solo cable Ethernet. Esta situación es fundamental para actualizar redes de una forma práctica, económica y con altas prestaciones.

En la producción IP no nos podemos olvidar de uno de los asuntos más importantes: los protocolos de comunicación. En esta ocasión, recomiendo la aportación de Yeray Alfageme, compañero en el ámbito de las publicaciones en TM Broadcast, bajo el título Protocolos de Contribución y distribución en entornos Broadcast (nº 166) para acercarse a los más destacados, como son: ST2110, SRT, DASH, HLS, RTMP, NDI, RIST, ZIXI… Este mismo autor señala que “el IP es altamente flexible, asíncrono, podemos transportar múltiples formatos a través de la misma red, es bidireccional y los datos de todo tipo puede convivir con señales de audio y vídeo, siempre que todo se entienda entre sí. Y es que esta última coletilla no era necesaria en el mundo SDI, pero es el principal quebradero de cabeza en los entornos IP, la dichosa interoperabilidad”

Como hemos podido observar en este artículo, al cableado par trenzado CAT le acompañan otros tipos de cables que compiten por tener mejores prestaciones en la velocidad, el máximo de ancho de banda y la distancia. Pero, el cableado CAT ha marcado un rumbo propio donde cada versión es más robusta, tiene mejor aislamiento, más capacidad de transmitir datos y mayor rapidez que la anterior. Además, bajo unos precios perfectamente ajustados a cada necesidad, lo que nos permite señalar que es una conectividad de pleno derecho.

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