El avance de la Categora 8 y su incidencia en diseos para tecnologas de

nueva generacin

Miguel Aldama RCDD NTS OSP WD RTPM CCRE Servicios Tcnicos y Educativos

The Siemon Company

Agenda

Evolucin de las tecnologas de redes LAN

Soporte de 40G en cableado balanceado

Trabajo normativo de IEEE, TIA e ISO

Qu es Categora 8?

Nuevas pautas de diseo en cableado para 40G para centros de datos

Desarrollos de aplicaciones de alta velocidad en fibra ptica

Conclusiones

Evolucin de las tecnologas de redes LAN

Evolucin de las tecnologas de redes

Los dispositivos conectados a la red han aumentado exponencialmente tanto dentro como fuera del edificio. El tamao de la nube se adapta a este incremento y sus centros de datos requieren tecnologas de red y sistemas de cableado que brinden anchos de banda hasta hace poco inimaginables. Conceptos tales como Categora 8 y transmisin paralela en fibra monomodo hacen su aparicin en los trabajos actuales de IEEE, TIA e ISO, quienes han aceptado el reto planteado por las inagotables tendencias en tecnologas de la informacin.

Ethernet

Desde sus tecnologas precursoras en1974, Ethernet se ha convertido en la red de rea local predominante desplazando tecnologas tales como ArcNet, Token Ring, TP-PDM y ATM.

Progresin Ethernet Antes, 10 veces mayor velocidad cada 5 aos (10, 100,

1000, 10G) Ahora, factores 4x y 10x (10G, 40G, 100G, 400G)

Evolucin de Ethernet en Par Trenzado

Ao Estndar Velocidad Nombre Desempeo mnimo

2016? IEEE 802.3bq 40 Gb/s 40G Ethernet 40GBASE-T ISO Clase II/Cat 8.2 (Cat 7A)?

TIA Cat 8?

(30 m)

2006 IEEE 802.3an 10 Gb/s 10G Ethernet 10GBASE-T Cat 6A

(100 m)

1999 IEEE 802.3ab 1000 Mb/s Gigabit Ethernet 1000BASE-T Cat 5e (Cat 6 recomendado)

(100 m)

1995 IEEE 802.3u 100 Mb/s Fast Ethernet 100BASE-TX Cat 5e

(100 m)

1990 IEEE 802.3i 10 Mb/s Ethernet 10BASE-T Cat 3

Evolucin Ethernet en Fibra ptica Multimodo

Ao Estndar Velocidad Nombre Desempeo mnimo

2018? IEEE 802.3bs 400 Gb/s 400G Ethernet MMF (100 m)

2015? IEEE 802.3bm 100 Gb/s 100G Ethernet 100GBASE-SR4 12 fibras OM4 (100 m)

2010 IEEE 802.3ba 100 Gb/s 100G Ethernet 100GBASE-SR10 24 fibras MMF OM3 (100 m)

24 fibras MMF OM4 (150 m)

40 Gb/s 40G Ethernet 40GBASE-SR4 12 fibras MMF OM3 (100 m)

12 fibras MMF OM4 (150 m)

2002 IEEE 802.3ae 10 Gb/s 10G Ethernet 10GBASE-LX4 MMF dplex (300 m)

10G Ethernet 10GBASE-SX MMF dplex OM3 (300 m)

MMF dplex OM4 (400 m)

1998 IEEE 802.3z 1000 Mb/s Gigabit Ethernet 1000BASE-LX MMF dplex (550 m)

Gigabit Ethernet 1000BASE-SX MMF dplex OM1 (275 m)

MMF dplex OM2 (550 m)

1995 IEEE 802.3u 100 Mb/s Fast Ethernet 100BASE-FX MMF dplex (2 km)

1993 IEEE 802.3j 10 Mb/s Ethernet 10BASE-FL, -FB, -FP MMF dplex (2 km)

1987 IEEE 802.3d 10 Mb/s Ethernet FOIRL MMF dplex (1 km)

Evolucin Ethernet en Fibra ptica Monomodo

Ao Estndar Velocidad Nombre Desempeo mnimo

2018? IEEE 802.3bs 400 Gb/s 400G Ethernet SMF (500 m, 2 km, 10 km)

2015? IEEE 802.3bm 40 Gb/s 40G Ethernet 40GBASE-ER4 SMF dplex (40 km)

2010 IEEE 802.3ba 100 Gb/s 100G Ethernet 100GBASE-ER4 SMF dplex (40 km)

100 Gb/s 100G Ethernet 100GBASE-LR4 SMF dplex (10 km)

40 Gb/s 40G Ethernet 40GBASE-LR4 SMF dplex (10 km)

2002 IEEE 802.3ae 10 Gb/s 10G Ethernet 10GBASE-E SMF dplex (40 km)

10G Ethernet 10GBASE-L SMF dplex (10 km)

10G Ethernet 10GBASE-LX4 SMF dplex (10 km)

1998 IEEE 802.3z 1000 Mb/s Gigabit Ethernet 1000BASE-LX SMF dplex (5 km)

Soporte de 40G en cableado balanceado

40 Gb/s vs 40GBASE-T Como las capacidades y caractersticas de

procesamiento de 40GBASE-T an no estn definidas, nadie puede garantizar an el soporte de dicha aplicacin.

Por otra parte, muchos especialistas han realizado exitosamente muchas investigaciones y anlisis de desempeo basados en capacidades tericas, con el fin de explorar la factibilidad tcnica y justificar as el inicio de proyectos de redes a 40 Gb/s e incluso a 100 Gb/s.

Inversigaciones del PennState University (PSU)

Noviembre 2007. "A rate of 100 gigabit over 70 metres is definitely possible, and we are working on extending that to 100 metres, or about 328 feet, Ali Enteshari, con relacin a 100G en categora 7

Mayo 2008. Transmission Strategies for High-Speed Access over Category-7A Copper Wiring

Agosto 2009. Workshop "Greater than 10 Gigabits per second Copper Ethernet. Se demostr la factibilidad de 40G sobre Categora 7A

Febrero 2009. 40/100 Gbps Transmission over Copper: Myths and Realities

Octubre 2009. "High-Speed Access over Copper: Rate Optimization and Signal Construction

Ventajas de 40 Gb/s en par trenzado

100 m en Categora 7A demostrado en el workshop del PSU, aunque la longitud requerida para servidores puede ser menor

Cableado de alto desempeo puede reducir considerablemente la complejidad de electrnicos, consumo de energa, latencia y costo de implementacin

Beneficios de 40GBASE-T

Soporte en cableado estructurado

Auto-negociacin

Excelente alcance en relacin costo-ciclo de vida

Ruta de crecimiento para 1000BASE-T y 10GBASE-T

Trabajo normativo de IEEE, ISO y TIA

IEEE 802.3bq 40GBASE-T

Mayo 2013. Se integra oficialmente el grupo de trabajo IEEE 802.3bq para 40GBASE-T

Publicacin programada: febrero 2016

Objetivos relevantes:

Full dplex

Auto-negociacin

BER 10-12, EEE

Par trenzado de 4 pares

30 m mximo

2 conectores mximo

Proyecto de ISO ISO/IEC/JTC 1/SC 25/WG 3

Mayo/2011. Reunin 50 Berlin. SC 46 anuncia inicio de trabajos para cables para 40G

Marzo 2013. Reunin 54 Ixtapa

Aunque la propuesta de la ISO/IEC para 40G se basaba en un canal de dos conectores de hasta 50 m, en respuesta a la solicitud de la IEEE se decidi reducir la longitud del canal a 30 m, 26 m de enlace permanente ms dos cordones de 2 m en cada extremo

Se acord por consenso designar las nuevas categoras de componentes categora 8.1 y categora 8.2

Clase I compuesto por componentes categora 8.1

basados en componentes Categora 6A extendidos y mejorados

Clase II compuesto por componentes categora 8.2

basados en componentes Categora 7A extendidos y mejorados

Qu es Categora 8?

Proyecto de Categora 8

Octubre 2012. Con 80% de votos se decidi en TIA llamar al cableado de prxima generacin (NGC) Categora 8

Febrero 2013. PN-568-C.2-1

Compatible retroactivamente slo hasta categora 6A

Su desempeo es muy inferior a Clases F y FA y por lo tanto no es compatible retroactivamente con stas

Caracterizacin de pruebas hasta 2000 MHz

Se han presentado demostraciones basadas en cables y conectores prototipo an no disponibles en el mercado

Junio 2013. Se decide adoptar los criterios de desempeo de la Clase II de ISO/IEC sobre par trenzado totalmente blindado (S/FTP)

Ventajas de adoptar Clase II para Categora 8

Crear el cableado de mejor desempeo en el mercado

Minimiza el consumo de energa de los equipos

Minimiza el time-to-market del equipo

No se sacrifica la compatibilidad retroactiva

Se pueden usar patch cords hbridos

Capacidad comprobada para ms de 40GBASE-T

La construccin S/FTP no nos limita a 2000 MHz

Armonizacin con ISO

Asegura a TIA mantenerse al da con las mejores especificaciones

Categora 8 vs Clase II

En la pgina pblica del Next Generation BASE-T Study Group de la IEEE pueden encontrarse varias aportaciones donde se muestran valores de desempeo de las propuestas en preparacin por TIA e ISO

http://grouper.ieee.org/groups/802/3/NGBASET/index.html

Las siguientes lminas muestran la informacin ms destacada que muestra las ventajas de la Clase II de la ISO sobre la Categora 8 de la TIA

Compatibilidad slo

hasta Categora 6A

* Sycabel

Clase II /

Categora 8.2

ISO

TIA

Categora 8 vs Clase II. Compatibilidad

Clase I vs Clase II vs Categora 8 http://grouper.ieee.org/groups/802/3/NGBASET/public/jan13/Schicketanz_01a_0113_NGBT.pdf

Diferencias entre Clases I y II de ISO vs Categora 8 de TIA a 1000 MHz

Se requiere menor cancelacin de ruido en Clase II

El mejor desempeo El peor desempeo

Situacin actual Cat 8 vs Cat 7A

Hasta que las especificaciones definitivas para la aplicacin 40GBASE-T se finalicen, sabremos la(s) categora(s) de desempeo que ser(n) elegida(s) para dicha aplicacin. Mientras tanto, la Clase FA/Categora 7A sigue siendo el sistema de cableado de par trenzado de ms alto desempeo disponible en el mercado.

Conector IEC 61076-3-104 a 2000 MHz

IEC 61076-3-104, 3rd edition: extender la categora 7A hasta 2 GHz. Publicacin programada: principios del 2014

Ventajas evidentes:

Conector existente de mayor ancho de banda en el mercado

Conector preferente especificado para aplicaciones BCT especificadas en la norma ISO/IEC 15018 (residencial)

Cable sharing

Desempeo electromagntico grado Tempest

Compatible con equipos Ethernet por medio de patch cords hbridos

Nuevas pautas de diseo en cableado para 40G para centros de

datos

Nuevas Pautas de Diseo

Canales de mximo 30 m

Uso de cableado blindado

Porqu 30 m? Un canal con dos conectores y mximo 30 m es la distancia

considerada en centros de datos para topologas EoR y MoR. Soporte de Short Reach Mode, el cual aplica desde 10GBASE-T. Mejores condiciones para EEE (Energy Efficient Ethernet)

menor consumo de energa Menor generacin de calor

Ventajas de cableado blindado para Ethernet

Adems de las ventajas conocidas de mejor desempeo electromagntico y cancelacin de alien crosstalk, en el grupo de estudio para 40G se propuso que se utilice cable blindado por las siguientes razones: Simplifica el diseo EMI

Reduce los problemas de eco y diafona (NEXT)

Reduce los requisitos de potencia del transmisor (TX)

Virtualmente elimina el alien crosstalk (ANEXT)

Reduce potencia, costo e incrementa densidad

Ventajas de conectores blindados

Los conectores 61076-3-104 han cumplido satisfactoriamente con la norma IEC-60512-99-001 para conexin y desconexin bajo cargas PoE+, gracias al diseo de sus contactos que previene arcos elctricos que daen las superficies crticas de contacto.

Posicin de contacto pleno

Localizacin de arco durante

el ciclo de reconexiones

Ventajas de cables blindados

Los cables blindados ofrecen mejor disipacin de calor, de especial importancia en la parte posterior de gabinetes en el centro de datos.

Los cables blindados tienen menor aumento de atenuacin al aumentar la temperatura. Se requieren menos ajustes.

Adems, los cables y patch cords slidos blindados Categora 6A y Categora 7A de desempeo superior estn calificados para su uso en ambientes de hasta 70 C con lo que se minimiza la reduccin de longitud en compensacin a la mayor prdida de insercin causada a aumentar la temperatura

Elevacin de temperatura de cables balanceados

Temperature Rise versus Current

100-Cable Bundles

0

5

10

15

20

200 400 600 800 1000

Applied Current per Pair (mA)

Tem

pera

ture

Ris

e (

deg

rees

C)

Category 5e Category 6A UTP

Category 6 Category 6A F/UTP

Category 6A UTP, slim profile Category 7A S/FTP

Ajuste de temperatura

Las normas TIA e ISO/IEC indican que debe realizarse un ajuste para temperaturas por encima de 20 C.

Para temperaturas superiores a 20 C la longitud mxima de los cables debe reducirse:

0.2 % por cada grado por encima de 20 C para cables bindados

0.4 % por cada grado de 20 C a 40 C y 0.6 % por cada grado de 40 C a 60 C para cables sin blindaje

Reducciones por ajuste de temperatura

Ejemplo a 33 C (33 20 = 13)

Cable blindado: 13 0.002 57 = 1.48 m

Cable sin blindaje: 13 0.004 57 = 2.96 m

Ejemplo a 60 C (60 20 = 40)

Cable blindado: 40 0.002 57 = 4.56 m

Cable sin blindaje: (20 0.004 57) + (20 0.006 57) = 4.56 + 6.84 = 11.4 m

Desarrollos de aplicaciones de alta velocidad en fibra ptica

802.3bm Fibra ptica 40 Gb/s y 100 Gb/s

Documento en proceso de votacin

Justificacin de proyecto:

Se requiere un alcance mayor a 10km para 40Gb/s

Se requiere una solucin ms costo-eficiente para 100 Gb/s en fibra ptica multimodo

802.3bm Fibra ptica 40 Gb/s y 100 Gb/s (Cont)

Objetivos actuales:

40 km en SMF (2 fibras)

40GBASE-ER4

100 m en OM4 (12 fibras)

40GBASE-SR4

Soporte de operacin EEE (Energy Efficient Ethernet)

Fecha objetivo de publicacin: Febrero 2015

802.3bs Ethernet 400 Gb/s Solucin para agregacin de redes

con un ancho de banda por encima de las tecnologas existentes para centros de datos, nodos de Internet, co-locacin, carriers largo alcance y sitios de video on-demand.

Durante la fase concluida de grupo de estudio se demostr el potencial de mercado, factibilidad tcnica, viabilidad econmica y compatibilidad.

400 Gb/s Ethernet, cont.

Objetivos:

100 m en MMF OM4

500 m en SMF

2 km en SMF

10 km en SMF

Soporte opcional de operacin EEE

An no hay fecha objetivo de publicacin

Conclusiones

Las tecnologas actuales 10G no son suficientes para las aplicaciones en centros de datos, nodos de internet, video bajo de manda, carriers, etc.

Nuevos desarrollos se llevan a cabo en IEEE, TIA e ISO para satisfacer las necesidades emergentes 40GBASE-T en par trenzado Soluciones ms costo-eficientes para 40G en SMF y 100G en

MMF 400G como mximo objetivo de los grupos actuales

El soporte de aplicaciones de alta velocidad en cableado balanceado nos lleva a nuevas pautas de diseo: Canal de 30 m Uso de cableado blindado

Muchas gracias por su atencin Alguna Pregunta?

miguel_aldama@siemon.com

GRACIAS!