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La diafonía y su impacto en las redes de comunicación

En este artículo, explicamos el fenómeno de la diafonía y cómo impacta el desempeño de las redes Ethernet, especialmente aquellas que emplean tecnologías más modernas.

¿Por qué el cableado de comunicación de datos está trenzado, pero el cableado de alimentación no? Se trata de ancho de banda. Las señales de alimentación son de frecuencias tan bajas que no necesitan preocuparse por el ancho de banda, pero los cables de comunicación de datos sí.

Una señal de alta frecuencia en un cable genera un campo magnético que puede inducir una señal en un cable adyacente. Estas señales inducidas se denominan “diafonía”, porque con las líneas telefó- nicas analógicas antiguas, a menudo se pueden escuchar otras conversaciones en el fondo de una llamada como resultado de estas señales inducidas.

Imagine que la interfaz Ethernet en su computador transmite una señal. Cuando se envía una señal en la línea de transmisión (Tx), se induce una señal en la línea de recepción (Rx). Eso es un problema, porque las reglas de Ethernet indican que se deja de hablar si alguien más está hablando al mismo tiempo. Pero, si cada vez que su computador intentara hablar, se escucharía y se detendría. Parece que no enviarás el correo electrónico después de todo.

En realidad, la señal inducida es muchas veces más débil que la original, lo que hace que esto sea un problema menor. Sin embargo, la electrónica de recepción debe ser muy sensible. Esto se debe a que las señales de alta frecuencia se atenúan mucho a lo largo de un cable. Por ejemplo, la especificación IEEE 802.3 para 1000BASE-T permite un máximo de 24 dB de pérdida, lo que se traduce en una señal que se reduce al 6% de su fuerza original en su viaje desde un transmisor lejano al puerto Ethernet de su computador. Entonces, la señal de diafonía no tiene que ser grande para abrumar eso.

A medida que se aleja de la interfaz de su computadora, la señal recibida se vuelve más fuerte y es menos susceptible a la diafonía. Eso significa que el problema es el más cercano al transmisor, por lo que la especificación clave se llama Near End Crosstalk (o NEXT).


¿Cómo se combate el NEXT?

Los ingenieros tienen una serie de trucos bajo la manga para lidiar con NEXT. Primero, las señales de datos se codifican en un cable en modo “diferencial”, lo que significa que cada pulso positivo en un conductor se corresponde con un pulso negativo en el otro conductor del par. Eso implica que los cables generan campos magnéticos iguales pero opuestos, que se cancelan entre sí y no deberían producir diafonía. Sin embargo, si los cables simplemente corren paralelos entre sí, entonces un cable en el par estará más cerca de uno de los campos, por lo que el campo magnético será un poco más grande para un cable que el otro y obtendrá un poco de diafonía.

Entonces, el segundo truco es retorcer el cable. De esa manera, la distancia entre los cables varía a lo largo de la carrera, a veces más cerca del cable positivo, otras más cerca del negativo. Esto tiende a cancelar el efecto reduciendo aún más la diafonía. Pero si todos los pares están torcidos a la misma proporción, es posible que mantengan el mismo espacio durante toda la carrera, lo que aumentaría la diafonía. Ahí es donde entra el tercer truco: los pares están torcidos a diferentes proporciones para que no permanezcan igualmente espaciados en el mismo conductor a lo largo de la carrera.

Las diferentes velocidades de giro son la razón por la que verá diferentes longitudes para cada par cuando mide la longitud de estos con un probador de cable. Si los desenroscara y los estirara, los que tengan más giros serían un poco más largos. La longitud puede diferir en un 5% o más: el límite TIA para la longitud del cableado se basa en el par más corto.

Aunque los conductores funcionan en paralelo solo por una corta distancia en el conector modular (RJ-45), generalmente son los que más contribuyen a NEXT en un enlace instalado. Y al instalar los conectores un poco de destrenzado puede mejorar enormemente el efecto y mucho destrenzado provocar la falla de los enlaces en la certificación. Los diseños más nuevos logran un mejor rendimiento de diafonía mediante el uso de espaciadores en el cableado, controlando más cuidadosamente las proporciones de torsión y uniendo los pares. Las nuevas tecnologías -como 10GBASE-T y PoE- requieren algo más que un excelente rendimiento de diafonía, pero este sigue siendo uno de los parámetros más importantes en términos de cableado de alto rendimiento.


Artículo gentileza de Intronica, distribuidor exclusivo de Fluke Netwoks en Chile.
www.intronica.com
Marzo 2020
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