Un Sistema de Cableado Convergente, con Base IP para Edificios Inteligentes Utilizando una Infraestructura de Cableado Estructurado Simplificada para Edificios Más Inteligentes y Ecológicos

¿Qué capacidades podrían convertir su sistema de cableado en un activo crítico del edificio; uno que reduzca costos, simplifique la implementación de aplicaciones, mejore el lugar de trabajo y maximice el potencial para calificar para todos los créditos propuestos por la Alianza Tecnológica de Edificios Verdes de BICSI en cuanto a capa física y tecnología de innovación audiovisual?

Imagine estos escenarios:

1. Un empleado entra a un edificio con su gafete – su lugar de trabajo se ilumina, se le da acceso a la red, se hacen los ajustes correspondientes de HVAC y se desactivan los sistemas nocturnos de preservación de energía
2. Un detector de movimiento se encuentra ubicado en un área segura – las cámaras hacen zoom, el video se comienza a transmitir, las aplicaciones clasificadas se bloquean y se envían avisos a través de mensaje de texto, e-mail o teléfono IP al personal de seguridad
3. Una alarma contra incendio se activa – los sistemas de iluminación de emergencia se activan, las puertas de salida se abren, la alimentación de video y sonido se habilita, se inician los bloqueos de emergencia de sistemas críticos y se envía un informe al personal de rescate
4. Un centro de capacitación necesita nuevos servicios de audio/video – la actualización se hace a través de un plug modular tipo RJ-45 y una conexión hacia el sistema de cableado estructurado de zona del edificio. No es necesario tender un nuevo cableado
5. Nuevos servicios de monitoreo de pacientes deben ser agregados en los cuartos del hospital considerando un espacio de canalización limitado. Se implementa 10/100BASE-T sobre los pares que no están siendo utilizados del canal TERA™ categoría 7A, no se requiere tender nuevo cableado y se consume menos espacio con el canal categoría 7A que con múltiples canales categoría 5e

Las normas de sistemas de automatización de la ANSI/TIA/EIA-862¹ e ISO 16484² hicieron que la industria tomara conciencia sobre las capacidades del cableado estructurado a través de la especificación de requisitos de planeación para soportar aplicaciones de bajo voltaje que no sean de telecomunicaciones, tales como alarmas contra incendio, seguridad, audio/video (A/V), y gestión de energía; utilizando conectividad modular tipo RJ-45 y cableado de par trenzado. Los borradores de las normas, tales como los que están siendo desarrollados por el equipo de Audio Video Bridging (AVB) de la IEEE 802.1 van más allá al especificar protocolos para asegurar una alta calidad en audio y video a través de Ethernet. Las ventajas de la tecnología AVB incluyen costo de equipo potencialmente menores, facilidad de instalación y la habilidad de tener aplicaciones de red que tradicionalmente operaban bajo una amplia gama de plataformas no compatibles. Como era de esperarse, los fabricantes de equipo de redes tales como Broadcom se están apresurando para implementar la tecnología IEEE802.1 en sus switches Ethernet, dispositivos end-point, dispositivos de la capa física (PHYs) y software.

Para convertirse en un verdadero activo del edificio, los sistemas de cableado actuales deben integrar una amplia gama de requerimientos emergentes y futuros de bajo voltaje, al mismo tiempo que asegure una calidad óptima de servicio e interrupciones mínimas de una forma eficiente y sin desperdicios. ConvergeIT ofrece los siguientes beneficios de seguridad, escalabilidad y flexibilidad en el ambiente empresarial:

Tecnología robusta y flexible: ConvergeIT presenta las soluciones de cableado de Siemon con respaldo de 20 años de garantía y elimina la necesidad de conectividad y cableado propietario. Los medios Categoría 5e, 6, 6A UTP y F/UTP así como categoría 7A S/FTP soportan las aplicaciones de bajo voltaje de automatización del edificio así como aplicaciones A/V, incluyendo aquellas soportadas por PoE (Power over Ethernet) y PoE Plus. Las soluciones de fibra óptica multimodo y monomodo pueden ser implementadas como parte de la solución ConvergeIT si se consideran con antelación los requerimientes de dispositivos de energía de bajo voltaje.

Efectiva administración de la red: ConvergeIT soporta sistemas de automatización de bajo voltaje así como sistemas A/V del edificio que estén enlazadas hacia la red de datos, resultando así en una gestión simplificada de la infraestructura y una complejidad reducida. Esto también ofrece una ruta de migración para dispositivos IP que puedan ser monitoreados, accesados y gestionados por administradores TI. La gestión de dispositivos facilita las iniciativas para disminuir el desperdicio de energía (ej: iluminación automática y control HVAC) y las capacidades que permiten mejorar la seguridad del edificio y tiempo de respuesta en emergencias (ej: detección de movimiento y sonido).

Control de activos: Al converger múltiples aplicaciones sobre un mismo sistema de cableado integrado es posible contar con activos de control e información en tiempo real, componente crítico en regulaciones tales como la Sarbanes-Oxley (SOX) Act, la Portabilidad y Contabilidad de Seguros de Salud (HIPPA por sus siglas en inglés), la Directriz Presidencial de Seguridad de la Patria, el código ISO 17799 de seguridad de la información y la Biblioteca de Infraestructura de TI (ITIL) para administración de las tecnologías de la información.

Rápida implementación y costos de mano de obra reducidos: Es un hecho que los costos y el tiempo están asociados con el uso de múltiples contratistas para implementar diferentes corridas de cable de bajo voltaje. ConvergeIT reduce el costo de mano de obra, el tiempo de construcción y los gastos de instalación debido a que un solo proveedor de cableado estructurado instala y da servicio a todas las aplicaciones de bajo voltaje, voz y datos. Los movimientos, adiciones y cambios (MACs) se simplifican significativamente y la redundancia asociada con diferentes canalizaciones se elimina. Además, el cableado de bajo voltaje que tradicionalmente se dejaba sin administrar después de la instalación, ahora formará parte de la infraestructura de red administrable.

Número reducido de pares no utilizados: Debido a que varias aplicaciones de bajo voltaje operan sobre un solo par (ej: CATV o CCTV) o dos pares (ej: cámara alimentada a través de PoE), existe un gran potencial de desperdicio de pares sin utilizar cuando se implementan redes convergentes. ConvergeIT elimina este desperdicio al permitir correr múltiples aplicaciones sobre el mismo cable (cable sharing), una estrategia mediante la cual se implementan múltiples aplicaciones de baja velocidad y alta densidad sobre un canal TERA categoría 7A/clase FA. Esta estrategia aprobada por las normas puede liberar espacio en la canalización, ofrecer ahorro en costos y puede ser aprovechada junto con otras prácticas que reducen desperdicio en materiales y energía para créditos de desempeño ecológico.

Soporta iniciativas de construcción ecológica: Las estrategias que ayudan a disminuir tiempos de mano de obra e implementación, que optimizan el uso de materiales y que maximizan la eficiencia energética son factores clave en el diseño de edificios sustentables y permiten certificaciones ecológicas en construcción. La Alianza de Tecnología de Edificaciones Verdes (GBTA) establecida por BICSI para desarrollar créditos en innovación tecnológica para el sistema de certificación ecológica para edificios LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), se encuentra en el proceso de desarrollar dos o tres créditos en innovación tecnológica relacionados específicamente con la infraestructura de cableado estructurado. La propuesta actual es un crédito para tecnología de la capa física y otro crédito o dos más para la implementación audiovisual. ConvergeIT soporta todas las áreas de eficiencia de la infraestructura de cableado estructurado (ej: mano de obra reducida y rápida implementación ofrecida por un solo contratista, soporte de la estrategia de cable sharing para reducir el número de pares sin uso en una instalación, control HVAC inteligente) y maximiza el potencial para calificar para todos los créditos en innovación tecnológica propuestos por la GBTA.

Planeación

Debido a la alta variabilidad en el número y tipo de aplicaciones de bajo voltaje que se encuentran en distintos ambientes dependiendo del usuario, puede ser difícil hacer una aproximación del número de nodos requeridos para soportar una red ConvergeIT. Para propósitos de planeación, el cuadro 1 ofrece una aproximación del área de cobertura ofrecida por un canal de 4 pares ConvergeIT en una variedad de ambientes. Recuerde que estas áreas de cobertura son representativas (basado en estudios evaluados por el subcomité de la TIA TR-42.1 de Cableado para Edificios Comerciales) y no incluyen los dos (2) outlets de telecomunicaciones que deberían ser proporcionados en cada área de trabajo.

Cuadro 1.

Área Típica Convergente ConvergeIT

Compartir Múltiples Aplicaciones en Un Solo Cable (Cable Sharing)

En un ambiente ConvergeIT tradicional, una amplia variedad de aplicaciones tales como VoIP, CATV, CCTV, internet, cámaras de seguridad e intercom que solo utilizan uno o dos pares para transmisión pueden ser implementados. Asumiendo que estos mismos seis servicios fueran requeridos para una implementación específica, se necesitarían 6 outlets en el área de trabajo o caja de zona considerando un cable dedicado de 4 pares para cada aplicación, dejando un total de 16 pares sin utilizar. Una solución mucho más eficiente sería implementar la estrategia de cable sharing a través de la cual cada área de trabajo o caja de zona soportaría los 6 servicios sobre dos canales TERA categoría 7A/clase FA.

Enfoque de Cableado Tradicional

Un diseño ConvergeIT tradicional de cableado estructurado consiste en un tendido de cableado horizontal desde el cross connect horizontal en el cuarto de telecomunicaciones (TR) directamente hacia cada equipo o outlet en el área de trabajo. Si existe un requisito de la aplicación de bajo voltaje (ej: circuitos RS-232, RS-442, or RS-485) , un bus multipunto y topologías de cableado de anillo también pueden ser soportadas. Una configuración de bus multipunto permite que múltiples dispositivos de bajo voltaje se adjunten al mismo enlace de cableado horizontal (en este caso, normalmente se utiliza una terminación endpoint o dispositivo de impedancia). Como su nombre lo indica, una configuración de anillo permite que dos enlaces separados de cableado horizontal sean conectados entre uno o más dispositivos de bajo voltaje. Las longitudes máximas de los enlaces están limitadas a 90 metros (295 pies) independientemente del medio, y el diseño debe cumplir con los requisitos de la ANSI/TIA-568-C.1³ , ISO/IEC 11801 así como las normas correspondientes de automatización de edificios. La Figura 2. muestra un ejemplo de topología tradicional de cableado donde el cableado LAN y las cámaras de seguridad van directamente hacia el cuarto de telecomunicaciones y el control de HVAC, control de accesos, alarmas contra incendios y controles de iluminación están soportados en una configuración bus multipunto.

Los beneficios de un cableado estructurado ConvergeIT tradicional incluyen:

• Facilidad de implementación en espacios pequeños de oficinas
• Sencillo de etiquetar y administrar
• El cable abandonado puede ser rápidamente identificado

Enfoque de Cableado de Zona

Un diseño de cableado de zona ConvergeIT consiste en tendido de cable horizontal desde el cross-connect horizontal en el cuarto de telecomunicaciones (TR) hacia cajas de zona que sirven como puntos de consolidación (CP). Las cajas de zona pueden ubicarse en un piso falso, en el techo (se debe considerar los requisitos plenum), entre los muebles o montados en una pared. Como en las topologías tradicionales, las configuraciones de bus multipunto así como cableado de anillo pueden ser soportadas si así es requerido por la aplicación. Las longitudes máximas de los enlaces y los requisitos del diseño también son consistentes con las topologías de cableado tradicional. La figura 3 muestra un ejemplo de una topología de cableado de zona donde los cables horizontales corren desde el TR hacia las cajas de zona y luego se parchean hacia los outlets en el área de trabajo o en el equipo soportando LAN, control HVAC, alarma contra incendios, cámaras de seguridad y dispositivos de control de iluminación.

Los beneficios de un diseño de cableado estructurado ConvergeIT de zona incluyen:

• Facilidad de implementación en espacios amplios de oficinas
• Facilita el uso de cables troncales preterminados para una instalación más rápida
• Un uso más eficiente de la canalización
• Facilidad para agregar nuevos servicios y actualizar hacia dispositivos IP
• Los costos de movimientos, adiciones y cambios son menores, más rápidos y causan menos interrupciones debido a que el cableado desde el CP hacia el TR permanece sin cambios (el cableado se reconfigura desde el CP hacia el área de trabajo únicamente, permitiendo una rápida reorganización del espacio en piso).

Figura 3:
Topología de Cableado con Solución ConvergeIT Tradicional

Ubicación de las Cajas de Zona:

La TIA TSB-1626 e ISO/IEC 24704 ofrecen una guía par ubicar puntos de acceso inalámbrico en espacios del techo que pueden aplicarse al posicionamiento de cajas de zona. Este enfoque soporta todas las aplicaciones ConvergeIT y puede ser conveniente especialmente para el manejo de las instalaciones cuando se utiliza el cable sharing para soportar múltiples aplicaciones que operan sobre canales TERA categoría 7A/clase FA. Un patrón de círculos o cuadrículas con un radio de área de cobertura asociado puede ser definido, como se muestra en la Figura 4, con la intención de que los outlets de los equipos y del área de trabajo puedan estar localizados centralmente en su área de cobertura y las cajas de zona estén ubicadas centralmente en su área de cobertura asociada. Aunque el radio de área de cobertura puede variar en tamaño desde 3 metros hasta 30 metros, un radio de área de cobertura de 12 metros es recomendable como un tamaño óptimo para albergar la mayoría de las redes ConvergeIT.

ZU-3 (Unidad de Caja de Zona) – Fácil de usar, esta caja está diseñada para alojar hardware de conectorización debajo de sistemas de piso falso.

ZU-MX24-0515 (Unidad de Caja de Zona MAX de 24 Puertos ) – La unidad de caja de zona MAX de 24 puertos está diseñada para alojar hardware de conectorización Siemon debajo de sistemas de piso falso.

ZU-2 (Unidad de Caja de Zona) – Fácil de usar, esta caja está diseñada para alojar hardware de conectorización utilizado en soluciones de cableado de oficinas con área abierta

CPEV – Caja de punto de consolidación vertical, modular y decorativa que permite una administración eficiente del cableado

ZU-MZ-48 – Solución de alta densidad ideal para usarse con aplicaciones de piso falso

Consideraciones de Bajos Voltajes

Características de Aplicaciones de Bajo Voltaje Adecuadas para Ser Operadas a través de Cableado de Par Trenzado

La capacidad máxima de corriente y de voltaje operativo para aplicaciones de bajo voltaje soportadas por cableado ConvergeIT se encuentra definida en la norma de los sistemas de automatización para edificios de la ANSI/TIA/EIA-862 e ISO 16484. Un resumen de las condiciones máximas de operación especificadas se muestra en el cuadro 2. Aunque existen provisiones limitadas Π en estas normas para operación en ambientes mojados (pero no sumergidos), el cableado ConvergeIT es adecuado únicamente para instalación en ambientes secos. Se puede encontrar información adicional sobre la capacidad de volumen de manojos de cables incluyendo una guía para minimizar los aumentos de temperatura a través del uso de cableado apantallado y blindado y de una categoría mayor en la TIA TSB-184, la ISO/IEC 29125 que está apunto de publicarse y el artículo técnico de Siemon titulado «Eficacia Operativa de IEEE 802.3at PoE Plus: Mantener Fría una Aplicación Caliente»

Cuadro 2.
Resumen de Capacidad Máxima de Corriente y Voltaje Operativo Soportado por Cableado ConvergeIT

Seguridad y Separación de Servicios

Las aplicaciones de comunicaciones de bajo voltaje deben estar separadas de los cableados eléctricos y de servicios de acuerdo con los requisitos del código local y nacional y de la AHJ (Authority Having Jurisdiction). En los Estados Unidos de Norteamérica, el artículo 800 del Código Nacional Eléctrico® describe las consideraciones de seguridad de vida y de seguridad eléctrica, incluyendo requisitos de separación para cables de comunicación como voz, audio, video, datos, servicios interactivos; así como cableado exterior para alarmas contra incendios y contra robos desde el lugar de instalaciones para comunicaciones hacia el equipo de comunicaciones. Para información sobre control remoto Clase 1, Clase 2 y Clase 3, señalización y circuitos de energía limitados; consulte el artículo 725 del Código Nacional Eléctrico® (USA).

Reconocimiento de la Industria

He aquí lo que los fabricantes líderes de equipo de redes y dispositivos de bajo voltaje dicen sobre la solución ConvergeIT de Siemon:

“La solución ConvergeIT de Siemon mejora enormemente la eficiencia y flexibilidad de la planta de cableado estructurado, ofreciendo un cimiento escalable y permitiendo la convergencia entre los sistemas de un edificio en una red IP común. Esto nos permite entregar a nuestros clientes el enfoque Johnson Controls® Technology Contracting™ de edificios integrados, inteligentes y sustentables que tienen un mayor desempeño y productividad con un menor costo; considerando el ciclo de vida e incluyendo el uso de energía.”
– Hugh Hudson, Director de Desarrollo de Negocios, Johnson Controls

“ConvergeIT armoniza con el Grupo de Soluciones de Negocios de Internet (IBSG) de Cisco que enfatiza la habilidad de facilitar la intercomunicación e interacción entre edificios e infraestructuras digitales”
– Kevin O’Donnell, Consultor Ejecutivo, Grupo de Soluciones de Negocios de Internet, Cisco

El mercado de dispositivos IP está creciendo rápidamente. Las redes ConvergeIT de Siemon están listas para soportar estas tecnologías nuevas y emergentes de edificios inteligentes.

Los costos que genera un edificio son mayores durante la fase de operación. Las redes ConvergeIT de Siemon soportan implementaciones de manejo de dispositivos que pueden mejorar significativamente el consumo de energía, seguridad y tiempo de respuesta en una emergencia reduciendo así los costos operativos y mejorando la eficiencia. Adicionalmente, las soluciones de cableado de zona ConvergeIT impactan positivamente los costos generales y el desempeño ecológico al facilitar una rápida implementación en áreas de gran cobertura, uso eficiente de canalizaciones, facilidad para actualizar sistemas, cambios, movimientos y adiciones; y una rápida reorganización del espacio en piso.

«El 50% de los costos que genera un edificio se dan durante la fase de operación»

«Debido a que los costos operativos representan casi un 50% del costo total de propiedad del edificio en un tiempo estimado de 40 años, cualquier medio que ayude a reducir esos costos tiene un impacto importante. En contraste, los costos de construcción suman solo el 11% del costo total de propiedad.»

En un ambiente típico de redes ConvergeIT, se implementan una gran variedad de aplicaciones como VoIP, CATV, CCTV, internet, cámaras de seguridad, sistemas de control de automatización e intercom los cuales solamente utilizan uno o dos pares para transmisión. Los beneficios que ofrece un sistema ConvergeIT a través de la capacidad de cable sharing y TERA categoría 7A/clase FA incluyen:

• El número total de pares sin usar se reduce a un 70%,
• Menos material y desperdicio que resulta en una instalación más consciente ecológicamente,
• Máximo potencial para calificar para créditos de innovación de tecnología audiovisual y de la capa física propuestos por la Green Building Technology Alliance
• ¡Ahorro en costos de más del 30%!

Recursos Adicionales:

Los siguientes artículos técnicos exploran detalladamente las capacidades específicas del cableado ConvergeIT:

«Uso Compartido de Cables en Entornos de Edificios Comerciales: Reducción de Costos, Simplificación de la Organización de Cables y Convergencia de Aplicaciones sobre Par Trenzado», 2007
http://www.siemon.com/la/white_papers/07-07-12-cable-sharing.asp

«Eficacia Operativa de IEEE 802.3at PoE Plus: Mantener Fría una Aplicación Caliente», 2008
http://www.siemon.com/la/white_papers/08-06-09-poe-and-operating-efficiency.asp

«Cabling Infrastructure and Green Building Initiatives», 2008
http://www.siemon.com/us/white_papers/08-01-24-green-building.asp

«Getting the Picture – The Benefits of Supporting Video Applications with your IT Infrastructure», 2009
http://www.siemon.com/us/white_papers/09-04-24-get-the-picture.asp

Referencias:

1. ANSI/TIA/EIA-862, «Building Automation Systems Cabling Standard for Commercial Buildings», 2002 (Nota: la siguiente edición de esta norma, propuesta por la ANSI/TIA/EIA-862.A está actualmente bajo desarrollo.)
2. # ISO 16484 Building Automation and Control series, «Part 1 – Building Automation and Control, pending publication», «Part 2 – Hardware, 2004», «Part 3 – Functions, 2005», «Part 4 – Applications, pending publication», «Part 5 – Data Communication Protocol, 2007″, y»Part 6 – Data Communication Conformance Testing, 2009»
3. ANSI/TIA/568-C.1, «Commercial Building Telecommunications Cabling Standard», 2009
4. ISO/IEC 11801, 2nda edición, «Information Technology – Generic cabling for customer premises», 2002
5. # IEEE 802.3-2005, «IEEE Standard for Information technology – Telecommunications and information exchange between systems – Local and metropolitan area networks – Specific requirements Part 3: Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications», Sección Dos, Cláusula 33 (incorpora contenido de IEEE Std 802.3af-2003), diciembre 2005
6. TIA TSB-162, «Telecommunications Cabling Guidelines for Wireless Access Points», 2006
7. ISO/IEC TR 24704, «Information Technology – Premises Cabling for Wireless Access Points», 2004
8. TIA TSB-184, «Guidelines for Supporting Power Delivery over Balanced Twisted-Pair Cabling», 2009
9. ISO/IEC 29125, «Information technology – Telecommunications cabling guidelines for remote powering of data terminal equipment», publicación pendiente
10. Siemon, «Eficacia Operativa de IEEE 802.3at PoE Plus: Mantener Fría una Aplicación Caliente», 2008
11. Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) 70®, Código Nacional Eléctrico®, 2008
12. «Positioning Customers on the Path to Converge», BICSI NEWS, marzo/abril 2009

Rev. A 5/10