40GBASE‐T: Mitos y RealidadesMiguel Aldama

RCDD NTS WD OSP RTPM CCREServicios Técnicos y Educativos

Siemon Latinoamérica

Agenda

• Diferencias entre soporte de 40Gb/s y 40GBASE‐T• Estado actual de la Categoría 8 propuesta por la TIA• Nuevas clases y categorías de cableado de ISO/IEC: Clase 

I/Categoría 8.1 y Clase II/Categoría 8.2.• Avances recientes en IEEE para 40GBASE‐T• Características de la Clase FA/Categoría 7A

Introducción• En preparación para las necesidades urgentes de mayor 

velocidad, más eficiencia y mayor capacidad que los centros de datos demandan en forma creciente, IEEE, ISO y TIA se encuentran en pleno desarrollo de la nueva generación de redes y de la mejor opción de cableado para 40GBASE‐T.

40 Gb/s vs 40GBASE‐T

• ¿Cuál es la diferencia entre soportar 40 Gb/s y 40GBASE‐T?

– Como las capacidades y características de procesamiento de 40GBASE‐T aún no están definidas, nadie puede garantizar aún el soporte de dicha aplicación.

– Por otra parte, muchos especialistas han realizado exitosamente muchas investigaciones y análisis de desempeño basados en capacidades teóricas, con el fin de explorar la factibilidad técnica y justificar así 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 relación a 100G en categoría 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 demostró la factibilidad de 40G sobre Categoría 7A

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

• Octubre 2009. "High‐Speed Access over Copper: Rate Optimization and Signal Construction”

Anuncio de IEEE

• El 10 de octubre del 2010, durante la reunión 49 del ISO/IEC/JTC 1/SC 25/WG 3 en Seattle, IEEE anunció el interés de desarrollar 40GBASE‐T

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

– Cableado de alto desempeño puede reducir considerablemente la complejidad de electrónicos, consumo de energía, latencia y costo de implementación

– Beneficios de 40GBASE‐T• Soporte en cableado estructurado• Auto‐negociación• Excelente alcance en relación costo‐ciclo de vida• Ruta de crecimiento para 1000BASE‐T y 10GBASE‐T

Ventajas Sustentables del Par Trenzado

• 40GBASE‐T ensancha el camino para las tecnologías en consumo eficiente de energía en cableado de par trenzado

– Energy Efficient Ethernet  (EEE) o Green Ethernet• Mejoras en par trenzado y backplane para reducir el consumo de energía en periodos de baja actividad

– High Efficient PoE• PoE 15.4 W → PoE+ 30 W → UPOE 60 W → PoE++ 90 W• En camino hacia nueva generación de servidores PoE• Un cableado blindado y de mayor desempeño ofrece mejor disipación de calor para PoE

Proyecto de TIATR 42.7 Copper Cabling Subsystem

• Febrero 2011. Proyecto de cableado de frecuencia extendida con tres propuestas:– Grupo de estudio para la investigación de la factibilidad técnica– Proyecto para el desarrollo de Categoría 7A– Proyecto de cableado de “próxima generación”

• Noviembre 2011. Specifications for 100Ω Next Generation Cabling (NGC)– Desarrollo de nueva categoría de cableado para aplicaciones mas 

allá de 10G– Addendum 1 del ANSI/TIA‐568‐C.2. Publicación programada: 

noviembre 2013– Valerie Maguire es la editora del documento y Brian Celella es el 

líder del grupo de trabajo de conector de próxima generación

Proyecto de Categoría 8

• Octubre 2012. Con 80% de votos se decidió  en TIA llamar al “cableado de próxima generación (NGC)” Categoría 8

• Febrero 2013. PN‐568‐C.2‐1– Compatible retroactivamente  sólo hasta categoría 6A– Su desempeño es muy inferior a Clases F y FA y por lo tanto no es 

compatible retroactivamente  con éstas– Caracterización de pruebas hasta 2000 MHz– Se han presentado demostraciones basadas en cables y conectores 

prototipo aún no disponibles en el mercado

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

Tipos de cables balanceadosU/UTP (UTP) F/UTP (FTP, ScTP)

S/FTP

Forro exteriorPar

Conductor

Forro exteriorPantalla generalPar

Conductor

Forro exteriorMalla generalPantalla de parPar

Conductor

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

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

• Octubre/2011. Reunión 51 Melbourne. Se conforma PT 40G

• Marzo/2012. Se aprueba NWIP (New Work Item Proposal)

• Noviembre/2012. PDTR ISO/IEC 11801‐99‐1 Information technology –Guidance for balanced cabling in support of at least 40 Gbit/s data transmission. Publicación programada: diciembre 2013– Requisitos de canal para componentes estandarizados

• 25 m en componentes Categoría 6A hasta 500 MHz• 25 m y 50 m en componentes Categoría 7A hasta 1000 MHz

– Calificación de canales existentes hasta 1600 MHz (50 m)– Requisitos de canal para componentes nuevos

• Clase I basado en componentes Categoría 6A extendidos y mejorados• Clase II basado en componentes Categoría 7A extendidos y mejorados

Ventajas de adoptar Clase II para Categoría 8

• En la última reunión de TIA, se expuso lo siguiente:– Crear el cableado de  mejor desempeño en el mercado

• Minimiza el consumo de energía de los equipos• Minimiza el time‐to‐market del equipo

– No se sacrifica la compatibilidad retroactiva• Los outlets conmutables Clase II permiten conectar plugs categoría 6A• Los plugs Clase II no son compatibles con outlets categoría 6A pero no representaría un problema para los clientes

– Los clientes pueden usar patch cords de una categoría inferior hasta que migren sus equipos a 40GBASE‐T

– Capacidad comprobada para más de 40GBASE‐T• La construcción S/FTP no nos limita a 2000 MHz

– Armonización con ISO• Asegura a TIA mantenerse al día con las mejores especificaciones

Propuestas de ISO

• Marzo 2013. Reunión 54 Ixtapa– Se presentaron varias contribuciones en donde se evidenció que la 

categoría 8 en desarrollo por la TIA:• es casi idéntica a la categoría 6A/Clase EA hasta 500 MHz, aunque se extiende su caracterización hasta 2000 MHz

• es ligeramente inferior en desempeño a la clase I propuesta  por la ISO/IEC para 40G; de hecho, un promotor de la Categoría 8 hizo la solicitud de que se redujera el desempeño en NEXT de la Clase I para que coincida con la propuesta de la TIA

• es muy inferior a las clases F y FA hasta 600 MHz y 1000 MHz respectivamente

• es muy inferior a la Clase II propuesta por la ISO/IEC para 40G

Propuestas de ISO (cont)

• Marzo 2013. Reunión 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 decidió reducir la longitud del canal a 30 m, 26 m de enlace permanente más dos cordones de 2 m en cada extremo

– Se acordó por consenso designar las nuevas categorías de componentes categoría 8.1 y categoría 8.2

• Clase I compuesto por componentes categoría 8.1– basados en componentes Categoría 6A extendidos y mejorados

• Clase II compuesto por componentes categoría 8.2– basados en componentes Categoría 7A extendidos y mejorados

Grupo de estudio en IEEE

• Julio 2012. Se realizó con éxito el CFI (Call for Interest) con 29 empresas que respaldan el proyecto

• Septiembre 2012. Se conforma el Next Generation BASE‐T Study Group– Technology Applied Micro propone que para ToR (5‐10 m) se utilice 

cable blindado por las siguientes razones:• Simplifica el diseño EMI• Reduce los problemas de eco y diafonía (NEXT)• Reduce los requisitos de potencia del transmisor (TX)• Virtualmente elimina el alien crosstalk (ANEXT)• Reduce potencia, costo e incrementa densidad• Cuestiona también si se requiere UTP en aplicaciones EoR, Server‐to‐Switch, Switch‐to‐Switch y Switch‐to‐Core Switch

Grupo de estudio en IEEE (cont)

• Enero 2013. Se actualizan los objetivos de grupo:– 40G, Ethernet frame, full duplex only, auto‐negociation, BER≤10‐12, EEE

– Par trenzado balanceado• Canal ISO/IEC /JTC 1/SC 25/WG 3 y TIA TR 42.7 hasta 30 m y dos conectores para EoR

• Conexión directa para ToR– Se han presentado principalmente demostraciones de “Categoría 8” y de canales basados en componentes categoría 7A

Grupo de trabajo en IEEE

• Mayo 2013. Se integra oficialmente el grupo de trabajo IEEE 802.3bq para 40GBASE‐T– Publicación programada: febrero 2016– Objetivos relevantes:

• Full duplex• Auto‐negociación• BER 10‐12, EEE• Par trenzado de 4 pares• 30 m máximo• 2 conectores máximo

¿Porqué 30 m?

Categoría 8 vs Clase II

• En la página pública del Next Generation BASE‐T Study Group de la IEEE pueden encontrarse varias aportaciones donde se muestran valores de desempeño de las propuestas en preparación por TIA e ISO

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

• Las siguientes láminas muestran la información más destacada que muestra las ventajas de la Clase II de la ISO sobre la Categoría 8 de la TIA

Compatibilidad sólo hasta Categoría 6A

* Sycabel

Clase II / Categoría 8.2

ISO

TIA

Categoría 8 vs Clase II. Compatibilidad 

Categoría 7A en el canal a 30 mhttp://grouper.ieee.org/groups/802/3/NGBASET/public/jan13/bates_01a_0113_ngbt.pdf

Prueba para confirmar confiabilidad

• El mejor desempeño obtenido en pruebas a 2000 MHz han sido con cable SFTP, que es el utilizado en Categoría 7A

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

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

• Se requiere menor cancelación de ruido en Clase II

El mejor desempeño El peor desempeño

Márgenes para trabajar sin canceladores

http://grouper.ieee.org/groups/802/3/NGBASET/public/jan13/grimwood_01a_0113_NGBT.pdf

• PSNEXT • PSFEXT

Desempeño de canales con dos conectores

• Nota: El conector que hace interfaz con el equipo no está estandarizado por las normas de cableado (ISO, TIA), depende de las especificaciones del equipo activo

Categoría 8 vs Clase II. PS‐ACRNConector Cable 30 m 50 m 100 m

PS‐ACRN @ 1000 MHz

IEC 61076‐3‐104 ISO/IEC Cat 7A 45.2 dB 32.8 dB 1.9 dBIEC 61076‐3‐104 TIA Cat 8 40.8 dB 28.4 dB ‐2.6 dB

IEC 60603‐7‐81 ISO/IEC Cat 7A 37.5 dB 25.1 dB ‐5.9 dBIEC 60603‐7‐81 TIA Cat 8 13.0 dB 0.6 dB ‐30.4 dB

PS‐ACRN @ 1600 MHz

IEC 61076‐3‐104 ISO/IEC Cat 7A 32.4 dB 16.4 dB ‐23.6 dBIEC 61076‐3‐104 TIA Cat 8 25.7 dB 9.7 dB ‐30.4 dB

IEC 60603‐7‐81 ISO/IEC Cat 7A 27.6 dB 11.6 dB ‐28.4 dBIEC 60603‐7‐81 TIA Cat 8 1.1 dB ‐14.9 dB ‐54.9 dB

PS‐ACRN @ 2000 MHz

IEC 61076‐3‐104 ISO/IEC Cat 7A 25.3 dB 7.2 dB ‐38.0 dBIEC 61076‐3‐104 TIA Cat 8 17.2 dB ‐0.9 dB ‐46.1 dB

IEC 60603‐7‐81 ISO/IEC Cat 7A 22.0 dB 3.9 dB ‐41.4 dBIEC 60603‐7‐81 TIA Cat 8 ‐5.3 dB ‐23.4 dB ‐68.6 dB

Situación actual Cat 8 vs Cat 7A

• Hasta que las  especificaciones definitivas para la aplicación 40GBASE‐T se finalicen, sabremos la(s) categoría(s) de desempeño que será(n) elegida(s) para dicha aplicación. Mientras tanto, la Clase FA/Categoría 7A sigue siendo el sistema de cableado de par trenzado de más alto desempeño disponible en el mercado.

IEC 61076‐3‐104 a 2000 MHz

• IEC 61076‐3‐104, 3rd edition: extenderá la categoría 7A hasta 2 GHz. Publicación programada: principios del  2014

• Ventajas evidentes del conector:– 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– Desempeño electromagnético grado Tempest– Compatible con equipos Ethernet por medio de patch cordshíbridos

Gracias por su atención. ¿Alguna pregunta?

miguel_aldama@siemon.com