Sistema de Grupo de Estudio 10GBase-T y Actualización de Normas de la IEEE 802.3

Escrito por Category 6 Consortium

La demanda por mayores tasas de transferencia de datos y de aplicaciones más rápidas sobre un cableado costo-efectivo continúa en aumento. Muchos miembros de la IEEE han reconocido este potencial y están pensando en la forma de obtener 10Gigabits por segundo sobre cableado balanceado. En la junta plenaria de la IEEE 802 efectuada del 10 al 15 de noviembre del 2002 en Hawaii, se organizó un seminario denominado "10GBase-T Challenges and Solutions" (Retos y Soluciones 10GBase-T) el cual considera una norma Ethernet 10Gb/s para cableado de par trenzado de cobre. La reunión de seguimiento "Call for Interest" (Llamado a Interesados) incluyó muchas presentaciones interesantes en cuanto a la factibilidad técnica, potencial de mercado significativo y factibilidad económica. Al final de la reunión "Call for Interest", los 110 participantes votaron en forma unánime en apoyo a la creación de un grupo de estudios para 10GBase-T. Menos de una semana más tarde, el grupo de trabajo de la IEEE 802.3 y el Comité Ejecutivo de Normas (Standards Executive Committee [SEC]) de la IEEE aprobaron en forma unánime la formación del Grupo de Estudios 10GBase-T de la IEEE. Este grupo de estudios evaluará la factibilidad de la normalización de una tasa de transferencia de datos de 10-Gb/s sobre cableado balanceado horizontal hasta una distancia de 100 metros (v.gr., de las áreas de trabajo al cuarto de telecomunicaciones) según especificaciones de las normas de cableado para edificios TIA 568-B e ISO/IEC 11801.

Calendario del Proyecto

El grupo de estudios 10GBase-T ha propuesto un calendario agresivo para desarrollar el Requerimiento de Autorización de Proyecto (Project Authorization Request [PAR]) y los cinco criterios necesarios para obtener la aprobación del grupo de trabajo IEEE 802.3, del grupo plenario IEEE 802 y del IEEE SEC. El grupo de estudios ha conformado varios comités ad-hoc para el estudio de diversos aspectos de modelado de señal, cableado y codificación; colocando las discusiones bajo los reflectores del e-mail. Adicionalmente, el grupo de estudios ya tuvo dos reuniones cara a cara, una en enero del 2003 en Vancouver, y la otra en marzo del 2003 en Dallas. El calendario del proyecto queda como sigue: “Call For Interest” fue en noviembre del 2002; el PAR será en octubre del 2003; el Draft 1, en junio del 2004; la revisión del Grupo de Tareas, en julio del 2004; la votación del grupo de trabajo, en marzo del 2005; el Draft 2, en abril del 2005; la votación del LMSC, en octubre del 2005; el Draft 3, en noviembre del 2005; y la Norma Final, en junio del 2006.

Elección del Cableado

Hay muchas discusiones y debates en el seno del Grupo de Estudios IEEE 10GBase-T con respecto a la categoría mínima de cableado que la aplicación requerirá. Este debate cubre tanto la factibilidad técnica como la viabilidad económica. Parte del argumento de la viabilidad económica es diseñar la aplicación para correr sobre la actual base instalada con el fin de reducir el costo del cableado.

Hay otros que creen que la elección deberá basarse en la base instalada que haya cuando la aplicación sea completada en el 2006. Parecería lo más apropiado que el PAR se presente especificando Categoría 6/Clase E, con base en el rápido crecimiento de la Categoría 6 en el mercado, y en su desempeño significativamente mejorado. Otros argumentan que la Categoría 7/Clase F debería ser el cableado utilizado, a pesar del hecho de que haya muy pocas instalaciones realizadas o proyectadas en los próximos tres años.

La industria del cableado está soportando la Categoría 6/Clase E o superior como la elección óptima para desarrollar la norma IEEE Ethernet 10 Gigabit. La posición de los fabricantes de cableado se ha vuelto muy clara en la reciente reunión de la TIA TR-42.7 (Febrero del 2003 en Miami), cuando 29 compañías acordaron realizar trabajos adicionales en apoyo a 10GBase-T sobre cableado Categoría 6 mientras que ninguna compañía mostró su deseo de hacer trabajos adicionales para 10GBase-T sobre Categoría cableado 5e. El comité responsable para la norma ISO/IEC 11801:2002 alcanzó también una posición de consenso similar, y escribió una carta de enlace oficial a la IEEE 802.3 en febrero del 2003, con relación a su reunión en Wellington, NZ. La carta estableció que ellos estarían complacidos en apoyar el desarrollo de la aplicación 10GBase-T sobre Categoría 6/Clase E o superior, pero no había interés en futuros desarrollos sobre cableado Categoría 5e/Clase D. Dependerá del Grupo de Estudios IEEE 10GBase-T tomar en cuenta estas posiciones de la industria del cableado, en adición a lo concerniente al procesamiento de señal digital (digital signal processing [DSP]), al elegir el medio de transmisión para soportar esta aplicación en desarrollo. La decisión en cuanto a las opciones de cableado se incluirá en el reporte del Grupo de Estudios cuando formalmente inicie un PAR después de que el estudio se haya completado en julio del 2003 (fecha proyectada).

¿Qué está haciendo la industria del cableado?

Las normas de la industria del cableado están bien posicionadas para soportar el proyecto IEEE 10GBase-T, habiendo recientemente publicado las normas TIA 568-B.2-1 e ISO/IEC 11801:2002. Los comités de cableado de la ISO/IEC y de la TIA esperan soportar los pedimentos de información (requests for information [RFI]) de la IEEE con respecto a métodos de medición y datos de prueba que indiquen el desempeño del cableado balanceado instalado. Como se indicó anteriormente, ambos comités de cableado no tienen interés en desarrollar trabajos futuros para los cableados Categoría 5e/Clase D, el cual tiene un ancho de banda caracterizado limitado actualmente a 100 MHz. Mediciones de canales instalados Categoría 6/Clase E hasta 500 MHz han sido proporcionados al Grupo de Estudios en apoyo a esquemas de codificación PAM-9 y hasta 650 MHz para PAM-5. Estos datos de pruebas de cableado, junto con los datos ambientales y requisitos FCC para EMC, se usarán para determinar la capacidad del sistema para establecer la factibilidad de 10GBase-T sobre cableados Categoría 6/Clase E o superior.

¿Qué hay con respecto al cableado Categoría 7/Clase F?

El grupo de estudio ha discutido la opción de cableado Category 7/Class F, pero al considerar que representa tan solo el 0.4% de la base instalada en el mundo, se vuelve poco atractivo desde un criterio potencial económico. Sin embargo, Categoría 7/Clase F se cubrirá por default si el grupo de estudio elige cableado Categoría 6/Clase E o superior. También está la cuestión del apantallamiento o blindaje. Las aplicaciones más recientes de la IEEE 802.3 para "cobre" se han diseñado para trabajar sobre cableado balanceado, sin considerar si es con pantalla o sin pantalla. El alcance de las aplicaciones de la IEEE 802.3 es que define un desempeño de canal de cableado y no la construcción del cableado o la topología.

¿Qué ancho de banda de frecuencias usará 10GBase-T?

Existen varios esquemas de señalización y codificación que se están analizando en el Grupo de Estudios de la IEEE. En el grupo se ha promocionado el esquema de codificación PAM-9, el cual transmitirá las señales con la mayor parte del poder de señal por debajo de los 417 MHz (La frecuencia Nyquist a 417 MHz). Para soportar este esquema, se han usado mediciones hasta 500 MHz para desarrollar los modelos de cableado y los modelos de simulación de sistema. Otro grupo dentro del Grupo de Estudios quiere usar el ya comprobado esquema de codificación PAM-5 que se usa en la aplicación IEEE 1000Base-T. Para alcanzar 10 Gb/s, un esquema PAM-5 deberá transmitir señales hasta 625 MHz. Mediciones hasta 650 MHz han sido proporcionadas a la IEEE para la caracterización de cableado Categoría 6/Clase E. Debe hacerse notar que estas mediciones por encima del ancho de banda nominal usan componentes existentes Categoría 6 que conforman un canal horizontal, consistente en 100 metros de cable y cuatro conexiones Categoría 6. El punto crucial es que el cableado existente Categoría 6/Clase E está siendo caracterizado hasta aquellas frecuencias mayores que las simulaciones DSP pueden correr para determinar la capacidad de un canal de 100-metros Categoría 6/Clase E con un uso extensivo de DSP.

¿Cuáles son las limitaciones actuales?

Las simulaciones de un cableado balanceado de 100 metros con varios grados de DSP indican que el objetivo de correr 10GBase-T sobre cableado Categoría 6/Clase E puede alcanzarse con algunos esfuerzos de los fabricantes de silicón y los fabricantes de cableado. Usando DSP, los fabricantes de silicón pueden cancelar, o compensar, la mayoría de los disturbios internos del cableado, incluyendo pérdida de retorno, NEXT, ELFEXT, y pérdida de inserción. El área que ellos no pueden cancelar eficazmente con DSP es el del alien NEXT y alien ELFEXT, el cual es el acoplamiento de diafonía (crosstalk) dentro de un par del cable del cableado circundante y de otros ruidos externos. La industria del cableado está estudiando este problema y está desarrollando propuestas para los métodos para reducir alien NEXT y alien ELFEXT.

Resumen

El objetivo de IEEE 10GBase-T es crear una aplicación capaz de transportar datos a 10 Gb/s sobre 100 metros de cableado horizontal balanceado de par trenzado. Se usará tecnología de punta DSP para cancelar disturbios en el sistema de cableado ruidos del ambiente exterior para asegurar una adecuada Relación Señal a Ruido (signal-to-noise ratio [SNR]) para alcanzar los requisitos propuestos de un BER (Bit Error Rate) de 10(- 12) a una tasa de transferencia de 10 Gb/s. La industria del cableado, representada en la TIA y en ISO/IEC, está promoviendo el uso de cableado Category 6/Class E o superior para soportar esta aplicación demandante. Se espera que el cableado Categoría 6/Clase E sea caracterizado a una frecuencia mayor que la actual. Esta frecuencia se determinará por consenso dentro del Grupo de Estudios IEEE 802.3 10GBase-T. Esta caracterización adicional es similar a la caracterización original de Categoría 6/Clase E a 250 MHz, cuando el diseño original del cableado Categoría 6/Clase E se basaba en un PSACR de 0 dB (una medida de SNR) limitado a 200 MHz. Esta caracterización del actual cableado Categoría 6/Clase E hasta una frecuencia mayor no requeriría nuevos componentes, simplemente afecta la caracterización de los componentes y canales existentes Categoría 6/Clase E a frecuencias mayores.

El desarrollo de 10 Gb/s sobre cableado balanceado va a presentar enormes retos. Para optimizar los costos, al mismo tiempo que asegure un desempeño robusto y confiable en 100 metros y hasta cuatro conexiones, La Categoría 6/Clase E es la más probable elección para soportar la emergente aplicación IEEE 10GBase-T.


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