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Ethernet dalla A alla Z: cavi, connettori e collegamenti

Il cavo Ethernet permette a Tv, decoder, box Android, IP Cam e altri dispositivi di collegarsi a modem, router, extender per l’accesso alla rete LAN e a internet. Non è solo un’alternativa al Wi-Fi ma spesso l’unica soluzione sulle lunghe distanze, negli ambienti molto disturbati e come dorsale di una rete wireless. Come sono fatti i cavi Ethernet? Quali velocità supportano? Quali connettori servono? Come si realizza un cavo personalizzato? Tutte le risposte in questo articolo.

La connessione internet è un requisito essenziale per Smart Tv, decoder, box VOD e IPTV, IP Cam e molti altri apparecchi. Anche se ormai il Wi-Fi è sempre più diffuso anche sugli apparecchi più economici, esistono diversi buoni motivi per preferire, ove possibile, il caro vecchio cavo Ethernet. Ad esempio quando è vicino alle apparecchiature e quindi a portata di mano, negli ambienti difficili con molti disturbi e interferenze, in quelli molto grandi dove la copertura wireless non è ottimale. Il cavo Ethernet è la soluzione perfetta per creare una dorsale per collegare il modem/router a un extender/repeater LAN/Wi-Fi quando sono distanti decine e decine di metri, magari su piani diversi.

Come sono fatti i cavi Ethernet e cosa li differenzia

I cavi Ethernet possono essere di due tipologie, FTP (Foiled Twisted Pair) oppure UTP (Unshielded Twisted Pair), schermati oppure no, di varie categorie (Cat.5e, Cat.6, Cat.6a, ecc.), con guaina normale o speciale per l’utilizzo in ambienti difficili (es.: interramento).

I cavi FTP e UTP sono composti da otto fili di rame intrecciati a formare quattro coppie. Ciascuna coppia è intrecciata con un passo diverso e ogni coppia è intrecciata con le altre. L’intreccio dei fili ha lo scopo di ridurre le interferenze, i disturbi e limitare la diafonia (crosstalk), cioè il rumore e l’interferenza elettromagnetica.

 

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Cavi FTP e UTP con schermatura singola o doppia

 

I cavi FTP vengono identificati dalle sigle U/FTP e S/FTP. Le lettere prima della barra obliqua indicano rispettivamente l’assenza o la presenza della schermatura generale aggiuntiva ai fogli di alluminio che servono a proteggere le singole coppie twistate dalle interferenze elettromagnetiche come quelle generate da motori elettrici, trasformatori, cavi ad alta tensione, ecc.

Un cavo U/FTP è dotato di quattro fogli di schermatura in alluminio mentre nel cavo S/FTP è presente un’ulteriore foglio o calza che avvolge tutte le coppie schermate (doppia schermatura). In assenza di interferenze si possono utilizzare cavi UTP identificati dalle sigle U/UTP (nessuna schermatura), F/UTP (con foglio di schermatura che avvolge tutti i cavi) e SF/UTP (con doppia schermatura – alluminio e calza – che avvolgono tutti i cavi).

Cat.5e, un classico (quasi) intramontabile

La TIA/EIA (Telecommunications Industry Association/ Electronic Industries Alliance) ha suddiviso i cavi Ethernet in categorie (Cat) in base alle proprietà elettriche, al tipo di isolamento adottato e altri parametri. I cavi più utilizzati in ambito professionale e consumer sono quelli di Categoria 5e (Cat.5e), 6 (Cat.6) e 6a (Cat.6a). La lettera dopo il numero identifica le migliorie apportate a quella specifica categoria numerica: la e sta per enhanced (avanzato, migliorato, maggiorato) mentre la a per augmented (aumentato).

I cavi Cat.5e (TIA/EIA-568-B) supportano collegamenti Fast Ethernet (100BASE-T – fino a 100 Mbps) e Gigabit Ethernet (1000BASE-T – 1000 Mbps). Ogni filo di rame rigido da 0,5 mm è isolato con polietilene a bassa dispersione. Anche se presenti sul mercato ormai da molti anni, hanno prestazioni idonee alla maggior parte delle applicazioni e sono molto economici.

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Cat.6 e 6a, più rigidi e prestazionali per i lunghi cablaggi

I cavi Cat.6 e Cat.6a (TIA/EIA-568-B) supportano frequenze doppie rispetto alla categoria 5e (250-500 MHz vs 100 MHz) grazie anche all’anima rigida di nylon interna a forma di croce che mantiene separate le singole coppie twistate per tutta la lunghezza del cavo. Offrono eccellenti prestazioni soprattutto nei cablaggi più lunghi, ad esempio nelle piccole dorsali Ethernet, e sono particolarmente indicati nelle installazioni civili per l’eccellente rapporto segnale/rumore e zero errori di connessione.

Esistono anche cavi Cat.7 (600 MHz) e Cat.7a (1000 MHz) che rispettano gli standard ISO/IEC 11801 (Classi F e Fa) e le norme EN 50288-4-1 e EN 50288-9-1. Permettono di coprire distanze fino a 100 metri (con 10 Gigabit Ethernet), 50 metri (40 Gigabit) e 15 metri (100 Gigabit). Sono principalmente impiegati nelle connessioni aziendali ma anche per la realizzazione delle grandi dorsali Ethernet per il collegamento di server e datacenter.

Quale cavo scegliere?

Tenuto conto del costo, delle caratteristiche elettriche e meccaniche di ogni singolo cavo Ethernet ma anche delle difficoltà che si incontrano nella fase di cablaggio (infilaggio), il nostro consiglio è di utilizzare cavi Cat.5e, Cat.6 oppure Cat.6a quando sono richieste prestazioni particolarmente elevate su medie e lunghe distanze. Per una semplice prolunga tra il televisore e la presa LAN a muro oppure il modem/router, un cavo Cat.5e fino a 2-3 metri di lunghezza è più che sufficiente. Se si tratta, invece, di cablare un intero appartamento, i Cat.6 e 6a sono sicuramente la scelta più adeguata.

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Canalina separata o condivisa?

Per ragioni di sicurezza e praticità, i cavi di segnale (citofoni, antenna Tv, antifurto, telefono, trasmissione dati, ecc.) devono rimanere separati da quelli di potenza (es.: 220 Vac – prese e luci), sia nelle scatole di derivazione sia nelle canaline murate (corrugati) e esterne che li trasportano lungo tutta l’abitazione.

Nel mondo reale, però, non è facile trovare canaline vuote e predisposte per accogliere i cavi Ethernet, soprattutto nelle abitazioni più vecchie con poche tubazioni e spesso affollate. In questi casi, l’unica soluzione è infilare il cavo Cat.x nelle tubazioni già occupate dai cavi antenna, telefono e anche prese 220 Vac.

Le norme CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano) permettono di far coesistere nella stessa tubazione i cavi di impianti diversi a patto che abbiano un livello di isolamento (guaina esterna) equivalente alla tensione nominale dell’impianto con tensione più elevata.

Ad esempio, secondo la norma CEI-UNEL 36762 è possibile far transitare insieme i cavi per sistemi di categoria 0 (coassiali e Ethernet) e categoria I (cavi elettrici da 50 a 1000 Vca o da 120 a 1500 Vcc) se la guaina riporta la dicitura CEI-UNEL 36762 C-4 (U0=400V).

Fonte: Cavel

Questa norma non contempla eventuali interferenze elettromagnetiche che dovessero verificarsi tra cavi impiegati per differenti servizi. L’installatore, in base alle sue esperienze e conoscenze in materia, dovrà quindi valutare attentamente ogni singolo caso.

Come è fatto il connettore RJ45

Per essere collegato al modem/router, al Tv, al decoder e a tutti gli apparecchi con interfaccia Ethernet, il cavo Cat.5e/6/6a deve essere intestato, ovvero fissato e collegato agli appositi connettori chiamati Plug RJ45 (Registered Jack type 45). Sono composti da 8 piste cilindriche per l’alloggiamento dei fili, 8 contatti, una linguetta di ritegno e un dentino che impedisce al cavo di sfilarsi dal plug in caso di strappo.

 

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Dal punto di vista tecnico ed elettrico, il plug RJ45 è di tipo 8P8C, ovvero a 8 posizioni e 8 contatti (pin) con due diversi schemi, EIA/TIA-568A e EIA/TIA-568B, che si differenziano solo per l’inversione delle coppie 2 e 3. Gli esperti consigliano di utilizzare lo schema 568B per la presenza di una minore diafonia.

I cavi U/FTP, S/FTP, F/UTP e SF/UTP richiedono gli appositi plug RJ45 con carter metallico per assicurare il contatto elettrico tra l’apparecchiatura e i fogli di schermatura. I guidacavo in gomma o plastica proteggono il plug quando viene rimosso e reinserito in continuazione ma sono utili anche per identificare il tipo di servizio/collegamento (es.: rosso per il collegamento al modem/router, verde per la dorsale LAN, giallo per lo switch, ecc.).

Come collegare il plug RJ45 al cavo Ethernet

Il collegamento delle coppie twistate del cavo Cat.x al plug RJ45 avviene mediante crimpatura, ovvero schiacciando con una pinza apposita i piedini del connettore verso l’anima di rame dei cavi per ottenere un contatto elettrico sicuro e duraturo. Anche se in commercio sono disponibili cavi Ethernet già intestati di qualsiasi tipologia e lunghezza, talvolta è necessario (e anche più economico) prepararlo su misura oppure intestarlo dopo averlo inserito nei corrugati. Prima di procedere con la crimpatura bisogna ricordarsi di tagliare con una forbice una porzione di guaina esterna (20-25 mm) e inserire lungo il cavo il copri-plug in gomma. Quello in plastica con meccanismo a morsetto va invece applicato solo al termine della procedura.

Il cavo Ethernet va preparato separando con le dita le coppie twistate ed eliminando eventuali cavi di traino (filo di nylon) e il nastro in poliestere trasparente che avvolge i cavi. Se si utilizza un cavo schermato, avvolgere pochi millimetri del foglio di alluminio e/o della calza alla parte terminale della guaina.

Proseguire con la preparazione del cavo raddrizzando e ordinando gli otto fili in base allo schema di cablaggio EIA/TIA-568B. È importante limitare gli accavallamenti e poi stringere tra il pollice e l’indice della mano gli otto fili allineati, appiattirli e assestarli per evitare che possano muoversi nelle fasi successive. Tagliare le estremità degli otto fili a 12 mm dalla guaina ed assicurarsi che abbiano tutti la stessa lunghezza. I fili non vanno assolutamente spelati.

Prendere il plug RJ45 (normale o schermato), posizionarlo con la linguetta di sgancio rivolta verso il basso (i piedini dorati verso l’alto) e inserire delicatamente gli otto fili nelle piste del connettore RJ45 rispettando sempre lo schema 568B. Se si utilizza un cavo schermato, verificare anche il corretto posizionamento del foglio di alluminio e/o della calza sulla guaina.

Dopo aver controllato che i fili siano ben inseriti a fondo nelle piste e nel corretto ordine, e che il dentino di blocco si trovi sopra la guaina, inserire il plug RJ45 nella pinza crimpatrice e stringere forte i manici.

Rimuovere il plug dalla pinza (basta premere il dentino e tirare) e verificare la tenuta del cavo sul connettore con leggeri strappi. Ricordiamo che esistono in commercio plug RJ45 con vari sistemi studiati per semplificare la crimpatura e l’assemblaggio (ad esempio questo e questo).

Nei negozi si trovano anche plug RJ45 con morsetti a vite oppure a molla, adatti per test temporanei ma non per il cablaggio definitivo.

 

 

Non mancano poi le prese RJ45 da muro, disponibili per le principali serie civili e industriali (Bticino, Vimar, ecc.). A differenza dei plug volanti non richiedono attrezzi particolari e si collegano velocemente al cavo Ethernet grazie al sistema a incisione.

Fonte: Bticino

Controllo finale tramite LAN Tester

Dopo aver collegato il cavo Ethernet al plug RJ45 volante o a muro è bene procedere con le verifiche elettriche e meccaniche. Se uno o più fili sono stati erroneamente invertiti, non si trovano nella corretta posizione oppure la guaina non è bloccata nel plug, la connessione di rete non funzionerà oppure il cablaggio potrebbe rompersi nel giro di poco tempo. Per fugare ogni dubbio e verificare la conducibilità del cavo LAN anche in caso di infilaggio (strappi o pieghe eccessive posso danneggiare uno o più coppie twistate fino a spezzarle), basta esaminare attentamente il plug e poi utilizzare uno strumento chiamato LAN Tester.

È composto da due elementi, l’unità principale (Master) e il modulo remoto, con una o più prese RJ45 nelle quali vanno collegati i plug appena intestati. Si può acquistare in qualsiasi negozio di elettronica spendendo meno di 20 euro (ad esempio questo oppure questo).

L’unità principale del LAN Tester invia una serie di segnali (tensioni), singoli o in sequenza, attraverso il plug e lungo il cavo Ethernet. Questi segnali giungono al modulo remoto e fanno accendere i led (o le icone del display LCD) corrispondenti ai vari pin (1-TX+, 2-TX-, 3-RX+, ecc.) per verificare la conducibilità sul singolo filo del cavo. Il test sequenziale automatico permette di verificare se il cablaggio è stato effettuato correttamente oppure se uno o più fili sono stati invertiti per sbaglio. In caso di errore, la procedura di crimpatura va ripetuta da capo tagliando il cavo Ethernet con una forbice subito dopo il plug RJ45.

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