Desarrollo de una nueva aplicación: Ethernet 40G sobre

par trenzado Miguel Aldama

RCDD NTS OSP WD RTPM(i) CCRE Servicios Técnicos y Educativos

The Siemon Company

Contenido

• Aplicaciones Ethernet actuales

• Factibilidad de 40G y 100G en par trenzado

• Trabajos actuales en normas

• Conclusión

Tecnologías de Red Ethernet

• Actuales – 10 Mb/s

– 100 Mb/s

– 1000 Mb/s

– 10 Gb/s

– 40 Gb/s

– 100 Gb/s

• Futuras – 400 Gb/s

– 1 Tb/s

Evolución de aplicaciones 2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

100M

B 1GB

10GB

40GB

100G

B

Fuente: Intel & Broadcom 2007

5 años para 40GB 10 años de transición para 1 Gb 5 años para10GB

5

Intel Market Research

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2008 2009 2010 2011 2012 2013

74% 68%

44%

35%

21%

12%

2%

4%

4% 16%

36%

44%

10% 18%

46% 47%

42% 44%

14% 11%

6% 1% 1% 1%

10Gb Physical Media Percentage Forecast

CX-4 Direct Attach BaseT Fiber

Demanda de Ancho de Banda

6

Evolución de las aplicaciones

• Las aplicaciones Ethernet en par trenzado van siguiendo la misma evolución que las aplicaciones en fibra óptica:

• Ethernet FO – 10G Estándar: 2002. Primeros productos: 2005 – 40G Estándar: 2010 – 100G Estándar: 2010 – 400G en preparación

• Ethernet Par Trenzado – 10G Estándar: 2006. Primeros productos: 2010 – 40G en preparación (estudios para 100G)

Core & Aggregation

Access

Layer 3

Layer 2

WAN

L3

Network Design Options In a Layer 3 environment

Consolidation of Core and Aggregation Tiers

10GBase-T starts here !!!

40G y 100G ¿fibra únicamente?

• Para 40G se requieren 8 fibras y para 100G se requieren 20 fibras OM3 u OM4 por cada canal en conectores MTP/MPO pre-terminados (en monomodo sería aún más costoso ya que, aunque sólo se requieren dos hilos, los transmisores láser tienen un costo mas alto)

• 40G y 100G en par trenzado sólo requeriría un cable de 4 pares por canal e interfaces de cobre

• Para PoE+ se requiere forzosamente par trenzado, lo cual será fundamental cuando 40G y 100G lleguen al cableado horizontal, o incluso en el centro de datos si se empiezan a diseñar servidores o dispositivos PoE+

Más allá de 10G

• Debido a la creciente adopción de 10GBASE-T, actualmente vivimos el boom de la categoría 6A, y hace cuatro años se aprobaron en la ISO las características de canal clase FA con elementos de categoría 7A, la cual permite aplicaciones por encima de los 10G en cobre con menor consumo de potencia y más confiabilidad.

Más allá de 10G en Par Trenzado

• Data centers y server clusters – El almacenamiento se duplica cada

año

– Virtualización de servidores

– Necesario a corto plazo ( 3 a 5 años)

• Local area networks (LAN’s) – Video (on-demand, gaming, etc.)

– High performance computing

– Necesario a largo plazo ( 5 a 10 años)

• ¡Ahora es el momento de iniciar los trabajos para 40G en par trenzado!

Para 40G Cobre, todo comenzó con…. • Investigación

de la Universidad de Pensilvania USA “White paper” Junio 2009:

….y siguió con la presentación de Alan Flatman (IEEE) ante comité ISO Oct 2010…

13

…Cuáles ventajas plantearon allí:

14

Porcentaje esperado de nodos de acuerdo a su longitud

15

La TIA no se quedo atrás...Proyectos actuales de la TIA

• Informe aprobado de reunión TR-42.7 2-Feb-11. Proyecto de cableado de frecuencia extendida con tres propuestas:

– Grupo de estudio para la investigación de la factibilidad técnica

– Proyecto para armonizacion con ISO Categoría 7A

– Proyecto de cableado de “próxima generación”

– Se inicia este último

16

En desarrollo TIA-568-C.2-1 ”Specifications for 100Ω Next Generation Cabling”

• The TIA TR-42.7 Copper Cabling Subcommittee confirma el interés de la industria para aplicaciones más allá de 10G en par trenzado para aplicaciones Ethernet – Título del proyecto: Specifications for 100Ω Next Generation Cabling – Alcance: Develop a new category of cabling to support future

applications beyond 10GBASE-T. – Justificación: A new category of cabling to support increased capacity

for future applications.

• Addendum 1 del ANSI/TIA-568-C.2 proyectado para el 2014 – Brian Celella es el líder del grupo de trabajo de conector de próxima

generación – Valerie Maguire es la editora del documento

• 40G Requerido • Posibilidad también 100G

18

La ISO se adelanta…

• ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 ha iniciado un NWIP (New Work Item Proposal) para desarrollar los requisitos para cableado balanceado capaz de soportar transmisión de datos 40 GBit/s data transmission – ISO/IEC 11801-99-x Guidance for balanced cabling in support of

at least 40 GBit/s data transmission” – Parte 1: Componentes existentes. Specification of the

transmission characteristics of channels having at least two ISO/IEC 11801 compliant connections whose worst case length is the maximum practically achievable to support 40 Gbit/s data transmission.

– Parte 2: Componentes nuevos. Specification of the transmission characteristics of channels consisting of connections exhibiting performance headroom to ISO/IEC 11801 requirements (e.g. higher bandwidth performance and/or improved transmission characteristics)

20

Nueva generación de probadores • Probadores para cableado balanceado de gran ancho de banda:

– Clase F 600 MHz – Clase FA 1000 MHz – Prueba de parametro definitivo “Alien crosstalk”

• Ya están algunos disponibles en el mercado hasta 1600 MHz • La IEC tiene como proyecto especificación para probadores nivel V

24

. Cat 6A F/UTP tiene una

capacidad Shannon de 27 Gb/s vs 14 Gb/s de Cat 6A UTP y 43 Gb/s de cat 7A

Factores Esenciales

Categoria 7A/Clase FA Publicada Abril 2010

TIA-1179 “Healthcare Facility”

• Cableado Reconocido

a) Par trenzado balanceado 100 Ω categoría 6A

mínimo recomendado

b) Fibra óptica multimodo OM3 μm mínimo

recomendado

c) Fibra óptica monomodo OS1 u OS2

29

Comparativo de voltaje de salida y corriente de

operación para PoE

PoE

(Tipo 1)

PoE Plus

(Tipo 2)

Voltaje de salida

Permitido 44 – 57 VDC 50 – 57 VDC

Voltaje de salida

Nominal 48 VDC 53 VDC

Corriente contínua

máxima 350 mA (por par) 600 mA (por par)

Incrementando la potencia de salida

• PoE Plus Plus de nueva

generación

• Objetivo: 100 W sobre 4 pares

• Trabajos en conjunto con

HDBASE-T Alliance para

potencia remota para TV

Energy Star

• Se desea reemplazar HDMI

con Ethernet para video de

banda ancha

• CFI en Marzo 2012

Number of cables in Bundle

(1A over Each Pair)

Worst Case Temperature Rise of 10°C

Category 5e 22

Category 6A UTP 44

Category 6A F/UTP 63

Category 7A S/FTP 100

Ancho de Banda

Canal

Frecuencia de Caracterización

(MHz) ACR-N = 0

(MHz) ACR-N @500 MHz

(dB)

Clase D/Categoría 5e 100 132 --

Clase E/Categoría 6 250 225 -26

Clase EA/Categoría 6A 500 242 -21

Clase F/Categoría 7 600 546 3

Clase FA/Categoría 7A 1000 611 7

Importancia de conexión a tierra en comunicaciones

33

Clase EA vs Clase FA

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

1 MHz 100 MHz 250 MHz 500 MHz 1000 MHz

NEXT Class EA

NEXT Class FA

IL Class EA

IL Class FA

Clase EA

ACR-N = 0 dB

@ 242 MHz

Clase FA

ACR-N = 0 dB

@ 611 MHz

Clase EA

ACR-N = -21 dB

@ 500 MHz

Clase FA

ACR-N = +7 dB

@ 500 MHz

Conclusiones

• Los trabajos normativos para el desarrollo de 40G sobre par trenzado ya han iniciado por parte de, ISO y TIA. Se están haciendo pruebas considerando cables Categoría 6A y Categoría 7A. Los trabajos se han enfocado en altas frecuencias con longitudes de 50 m caracterizado a 1600 y 2000 MHz para las aplicaciones por encima de 10G.

• Se esperan los primeros draft para final de 2013.

Muchas gracias por su atención ¿alguna pregunta?

miguel_aldama@siemon.com