NGBASE-T Exigences de câblage

Transcription

1 NGBASE-T Exigences de câblage Docteur T C. Tan, membre éminent de l équipe technique, CommScope Labs B.Sc (Ang), DIC, PhD, CEng, FIET Livre blanc

2 Sommaire Contents Contents Introduction Groupe d étude IEEE NGBASE-T Sous-comité câblage cuivre de la TIA (TR-42.7) Comité technique commun ISO/IEC 1 Sous-comité 25 Groupe de travail 3 (JTC1 SC25 WG3) Comité câblage Architecture de câblage Conclusion 7 2

3 1.0 Introduction NGBASE-T signifie «Next Generation BASE-T» (BASE-T nouvelle génération), une application dépassant 10 Gbits/s sur un câblage à paires torsadées ou câblage équilibré. L appel à candidatures concernant la technologie IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) NGBASE-T a été annoncé en juillet 2012, ce qui a entraîné la formation d un groupe d étude pour étudier et éventuellement développer cette technologie. La principale application de cette technologie se trouve dans l environnement des data centers pour les connexions serveur/commutateur dans une rangée, généralement appelées architectures de fin de rangée ou de milieu de rangée. Le tableau 1 présente les options parmi lesquelles les responsables informatiques peuvent choisir lorsqu ils cherchent à déployer une technologie Ethernet 40 et 100 gigabits (40GbE et 100GbE) aujourd hui. TABLEAU 1 : OPTIONS 40GBE ET 100GBE Interfaces Norme IEEE Support pris en charge 40GBASE-SR ba Fibre 850 nm (4 voies) 40GBASE-lR ba Fibre 1310 nm (CWDM) 40GBASE-FR 802.3bg Fibre 1550 nm (Série) 40GBASE-KR ba Fond de panier (4 voies) 40GBASE-CR ba Câble Twinax (4 voies) 100GBASE-SR ba Fibre 850 nm (10 voies) 100GBASE-lR ba Fibre 1310 nm (CWDM) 100GBASE-ER ba Fibre 1310 nm (CWDM) 100GBASE-CR ba Câble Twinax (10 voies) SFp+ Direct Aucune Fibre Remarque : CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing Le tableau 2 indique les différentes technologies 40GbE et 100GbE actuellement en cours de développement par l IEEE. TABLEAU 2 : TECHNOLOGIES 40GBE ET 100GBE EN COURS DE DÉVELOPPEMENT Interfaces Norme IEEE Support pris en charge 40GBASE-ER bm Fibre 1310 nm (CWDM) 100GBASE-SR bm Fibre 850 nm (4 voies) 100GBASE-xxxx 802.3bm Fibre monomode à 500 mètres 100GBASE-KR bj Fond de panier (4 canaux) 100GBASE-CR bj Câble Twinax (4 canaux) 100GBASE-Kp bj Fond de panier ancienne génération (4canaux) voies(4 voies) Remarques : CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing xxxx Pas encore défini. Dépend du choix de technologie Par conséquent, le groupe d étude IEEE NGBASE-T va d abord se concentrer sur le développement d une application 40GBASE-T. Un livre blanc1 publié précédemment par l auteur donnait une explication simple de la prévision d une fréquence de 1,6 GHz pour la technologie 40GBASE-T. Compte tenu de la demande de l IEEE d un excès de fréquence de 25 % pour les normes de câblage, les exigences pour le câblage de nouvelle génération devaient être définies à une fréquence de 2 GHz. 1 «The Future of Balanced (Twisted Pair) Cabling» T. C. Tan, 21 août 2012, disponible sur commscope.com/systimax/eng/support_document/ whitepapers/index.html Ce livre blanc fournit une mise à jour des derniers développements de l IEEE pour la technologie NGBASE-T et pour les normes de câblage associées de la TIA (Telecommunications Industry Association) aux États-Unis (US), ainsi que de l ISO (International Organization for Standardization Organisation internationale de normalisation) / de l IEC (International Electrotechnical Commission - Commission électrotechnique internationale) supportant cette application. 3

4 2.0 Groupe d étude IEEE NGBASE-T Le groupe d étude NGBASE-T a adopté les objectifs suivants : Prendre en charge le fonctionnement en mode duplex intégral uniquement Conserver le format de trame Ethernet en utilisant l adresse MAC Conserver les formats de trame minimal et maximal de la norme actuelle Prendre en charge un taux d erreur sur les bits (BER Bit Error Rate) au niveau de l interface MAC/plS Prendre en charge un débit de données de 40G au niveau de l interface de service MAC/plS Prendre en charge la négociation automatique Prendre en charge de la norme Energy Efficient Ethernet Prendre en charge les réseaux locaux en utilisant des liaisons point à point sur des topologies de câblage structuré, y compris des segments de liaison connectés directement Ne pas empêcher la satisfaction des exigences de compatibilité électromagnétique (CEM) FCC et CISpR Définir un segment de liaison basé sur le support cuivre spécifié par les groupes ISO/IEC SC25 WG3 et TIA TR42.7 et présentant les caractéristiques suivantes : -- Câblage cuivre à paires torsadées équilibrées 4 paires -- Jusqu à 2 connecteurs -- Jusqu à 30 m au moins Définir un fonctionnement unique prenant en charge la couche physique (PHY) de 40 Gbits/s Lors de la réunion de janvier 2013, CommScope a présenté la faisabilité d une solution pour un canal 40GBASE-T viable en utilisant des prototypes de connecteurs RJ-45 (TIA) et des câbles à paires torsadées équilibrées. Les canaux de câblage complets sont constitués des éléments suivants : Un canal long et un canal court Un câble horizontal Deux sorties RJ-45 Deux cordons de raccordement RJ-45 double extrémité Canal de câblage en cours de test de câble Cordon RJ-45 LP longue : 24 mètres LP courte : 3 mètres (LP : Liaison permanente) Canal long : 30 mètres, cordons = 3 mètres Canal court : 5 mètres, cordons = 1 m Figure 1 : Démonstration de la faisabilité du canal de câblage pour le groupe d étude IEEE NGBASE-T Les paramètres du canal ont été mesurés à une fréquence de 2 GHz et incluent la perte d insertion (IL Insertion Loss), le return loss (RL Return Loss)), la paradiaphonie (NEXT Near- End Crosstalk) et l attenuation-to-crosstalk Ratio Far end crosstalk (ACR-F -). Ce paramètre était auparavant appelé far end crosstalk(elfext - Equal Level Far End Crosstalk). 2 «Category 8 Structured Cabling Channel Demonstration by CommScope» Wayne Larsen, IEEE NGBASE-T SG Janvier 2013, Larsen_01_0113_NGBT Cette contribution2 a démontré la faisabilité technique des systèmes de câblage TIA proposés et constitue une étape sur le chemin vers une solution 40GBASE-T viable pour les applications de data centers. Les deux aspects mis en évidence par cette démonstration incluent les connecteurs RJ-45 les plus courants et les capacités de bande passante du câblage de Catégorie 8 TIA proposé. Jusqu ici, deux sociétés de câblage ont présenté des prototypes de connecteurs (TIA), et une a présenté un câble (TIA) au groupe d étude NGBASE-T. Il est très probable que ce groupe d étude aille plus loin pour devenir un groupe de travail, et le travail de normalisation sur la technologie 40GBASE-T commencera après la formation de ce groupe de travail. 4

5 3.0 Sous-comité câblage cuivre de la TIA (TR-42.7) En octobre 2012, le sous-comité TR-42.7 de la TIA a choisi comme nomenclature pour les spécifications de câblage à paires torsadées équilibrées de nouvelle génération en cours de développement. Cette spécification a d abord été proposée par CommScope en février Même si la proposition ne spécifiait pas explicitement l exigence du blindage, il est clair, compte tenu de la spécification de paradiaphonie étrangère, que la conception de construction de câblage minimale intègrera un blindage général (F/UTp). En outre, comme pour les normes TIA déjà publiées, le projet de norme proposé exige que les composants de câblage offrent une compatibilité descendante avec les catégories de câblage inférieures. Une matrice des performances de composants reliés offrant une compatibilité descendante est fournie dans le projet de norme, et elle est représentée par la Figure 2. Category of Modular Plug and Cord Performance Catégorie de performances du matériel de connexion modulaire Cat. 3 Cat. 5e Cat. 6 Cat. 6A Cat. 8 Cat. 3 Cat. 3 Cat. 3 Cat. 3 Cat. 3 Cat. 3 Cat. 5e Cat. 3 Cat. 5e Cat. 5e Cat. 5e Cat. 5e Cat. 6 Cat. 3 Cat. 5e Cat. 6 Cat. 6 Cat. 6 Cat. 6A Cat. 3 Cat. 5e Cat. 6 Cat. 6A Cat. 6A Cat. 8 Cat. 3 Cat. 5e Cat. 6 Cat. 6A Cat. 8 Figure 2 : Matrice TIA de performances des composants reliés offrant une compatibilité descendante 5

6 4.0 Comité technique commun ISO/IEC 1 Sous-comité 25 Groupe de travail 3 (JTC1 SC25 WG3) Comité câblage En novembre 2012, le groupe de travail ISO/IEC JTC1 SC25 WG3 a proposé une ébauche de rapport technique (pdtr) ISO/IEC intitulé «Information technology Guidance for balanced cabling in support of at least 40 Gbit/s data transmission» (Technologies de l information Directives pour un câblage équilibré prenant en charge une transmission de données de 40 Gbits/s au moins). Le document pdtr proposait deux classes de canaux, nommées Classe I et Classe II, qui garantissaient 1,6 GHz avec une évolution envisagée vers 2 GHz. La conception de construction de câblage minimale est F/UTp pour la Classe I et x/ftp pour la Classe II. Toutefois, lors d une récente réunion au Mexique, le groupe ISO/IEC JTC1 SC25 WG3 a convenu d adopter respectivement «.1 et.2» comme nomenclature pour les composants de nouvelle génération des canaux Classe I et Classe II. Les nomenclatures sont désormais parfaitement harmonisées avec la proposée par la TIA. Il y a cependant également une exigence équivalente dans la norme de câblage ISO/IEC IS déjà publiée en ce qui concerne la compatibilité descendante des différentes catégories de performances. La norme définit la compatibilité descendante comme le respect par les connexions des prises reliées des différentes catégories de toutes les exigences des composants de catégorie inférieure. Malheureusement, ce ne sera pas le cas avec les nouvelles nomenclatures adoptées, comme le montre la Figure 3. L industrie du câblage devra à terme parvenir à une solution dans un souci d harmonisation des normes. Category of Modular Plug and Cord Performance Catégorie de performances du matériel de connexion modulaire Cat 5e Cat 6 Cat 6 A Cat 7 Cat 7 A Cat 8.1 Cat 8.2 Cat. 5e Cat. 5e Cat. 5e Cat. 5e Cat. 5e Cat. 5e Cat. 5e Cat. 5e Cat. 6 Cat. 5e Cat. 6 Cat. 6 Cat. 6 Cat. 6 Cat. 6 Cat. 6 Cat. 6 A Cat. 5e Cat. 6 Cat. 6A Cat. 6A Cat. 6A Cat. 6A Cat. 6A Cat. 7 Cat. 5e Cat. 6 Cat. 6A Cat. 7 Cat. 7 Cat. 6A Cat. 7 Cat. 7 A Cat. 5e Cat. 6 Cat. 6A Cat. 7 Cat. 7A Cat. 6A Cat. 7A Cat. 8.1 Cat. 5e Cat. 6 Cat. 6A Cat. 6A Cat. 6A Cat. 8.1 Cat. 8.1 Cat. 8.2 Cat. 5e Cat. 6 Cat. 6A Cat. 7 Cat. 7A Cat. 8.1 Cat. 8.2 Figure 3 : Matrice des performances de composants reliés offrant une compatibilité descendante utilisant les nouvelles nomenclatures de catégories du groupe ISO/IEC JTC1 SC25 WG3 6

7 5.0 Architecture de câblage Comme annoncé, la principale application de cette technologie se trouve dans l environnement des data centers pour les connexions serveur/commutateur dans une rangée, généralement appelées architectures de fin de rangée ou de milieu de rangée. En réponse, le groupe d étude NGBASE-T a adopté un modèle de canal à 2 connexions de 30 mètres afin de réduire la complexité et la consommation électrique associée d un émetteur-récepteur 40GBASE-T. Par conséquent, l objectif est adapté à un grand nombre de conceptions de data centers qui sont désormais basées sur des data centers aux performances optimisées (pod - performance Optimized DC) modulaires ou sur des conceptions en containers portables. Toutefois, l objectif dévie grandement du modèle de câblage à 4 connexions de 100 mètres habituel qui a été adopté par toutes les normes de câblage déjà publiées. Cela pourra à terme être résolu dans les différents comités d élaboration des normes de câblage, et il reste à déterminer si cette modification importante de l architecture sera largement adoptée par les normes de câblage. Encore une fois, l industrie devra parvenir à une solution pour ce changement lors de la planification de la migration vers la technologie 40GBASE-T. 6.0 Conclusion Le groupe de travail IEEE va bientôt commencer le travail de normalisation de la technologie 40GBASE-T. Cette norme sera probablement appelée IEEE 802.3bq, et son élaboration pourrait durer plusieurs années. Les comités des normes de câblage en sont aux premières étapes du développement de spécifications de câblage à paires torsadées équilibrées pour prendre en charge cette application. La contribution de la démonstration de faisabilité récente de CommScope au groupe d étude IEEE NGBASE-T a prouvé la faisabilité technique des systèmes de câblage TIA utilisant les connecteurs RJ-45 les plus courants et a relevé un défi majeur en développant des composants de câblage à une fréquence aussi élevée. En outre, l adoption récente par le groupe de travail ISO/IEC JTC1 SC25 WG3 des nomenclatures «.1 et.2» pour les composants de nouvelle génération peut être vue comme un accomplissement majeur dans la démarche vers une meilleure harmonisation avec la proposition de de la TIA. Rendez-vous sur notre site Web ou contactez votre représentant CommScope pour plus d informations CommScope, Inc. Tous droits réservés. Toutes les marques identifiées par les symboles ou sont respectivement des marques déposées ou des appellations commerciales de CommScope, Inc. Ce document est fourni à des fins de planification uniquement et ne vient pas modifier ou remplacer les spécifications ou garanties s appliquant aux produits ou services de CommScope. WP EN (3/13) 7