Premisas del Cableado Actualización de los Estándares
CABLEADO ESTRUCTURADO
Norberto Julián CuraIngeniero Electricista Electrónico
CCNA - CCAI
Categoria 5Categoria 6Nivel
5
Nivel 6 GigabitEthernet
Categoria5E
CategorÍa 7
Nivel 7
Actualizacion de Estándares
Cableado Horizontal
Cableado EstructuradoSub-Sistema Horizontal
Cat 5 - Donde Comenzó Todo
• Diámetro del Conductor • Diámetro del Cable• Resistencia a la rotura• Radio de Curvatura• Resistencia DC (Continua)• Capacitancia Mutua• Desajuste de
Capacitancias
• Impedancia Característica• Pérdida de retorno
estructural• Atenuación• Interferencia entre
canales cercanos (NEXT Near end crosstalk)
• Retardo de Propagación
Cat 5 cable requirimientos de TIA/EIA-568-A (1995)
Cat 5 - Donde Comenzó Todo
• Ambiente• Solidez de
Terminación• Diseño• Confiabilidad
• Atenuation• NEXT• Perdida de Retorno
(Loss Return)• Resistencia DC
Cat 5 cable requirimientos de TIA/EIA-568-A (1995)
Cat 5 - Donde Comenzó Todo
• 1ra Definición de necesidad del test de campo3 Años después después definición de los componentes de la Cat 5
• Se definen enlaces y canales link• Se definen los parámetros de los test
Mapa de CableadoLongitudAtenuaciónNEXT
• Se definen los requirimientos para los equipos de test
TSB 67 - 10/95
Características de FuncionamientoSistema Pair-to-Pair (Revisión)
• Parámetros Claves de FuncionamientoNear End Crosstalk (NEXT)AtenuaciónTasa de Atenuación Cruzada (ACR: Attenuation to Crosstalk Ratio)
Par 1
Par 2
NIC HUB
XC
VR
XC
VR
Características de FuncionamientoNEXT, Atenuación y ACR
Transmisor Receptor
Receptor TransmIsor
NIC HUB
SeñalTransmitida
Señal Atenuada
Ruido NEXT Acoplado
ACRSeñal Atenuada Ruido NEXT
IEEE 802.3 comenzó a trabajar en GigabitEthernet
Relevaron cuestiones acerca de los parámetros sin especificar de la Categoria 5
También necesitaron estandarizar los reclamos de performance de los fabricantes respecto de la Categoría 5
Junio de 1996
TIA/EIA-568-A-1:Agregó al Cable Categoría 5
Retardo de PropagaciónCondiciones de Asimetría
Septiembre de 1997
EspecificacionesEfectos de la Asimetría (Skew)
• Skew es la diferencia en el retardo de propagación entre los pares rápidos y lentos en el cable
• Las condiciones propuestas: <45 ns @ 100 MHz(Canal)
T2T1
HUB
Rápido
Par 2
Par 1
Par 3
Par 4
LentoNIC
Más Especificaciones
•SP-4194Suplemento Propuesto No. 4 para 568-AEspecificaciones Adicionales para Performance de Additional Transmisión para Cableado de 100 Ohm, 4Pares Cat 5
•SP-4195SuplementoPropuesto No. 5 para 568-AEspecificaciones Adicionales para Performance de Transmisión Para Cableado de 4 Pair100 Ohm Cat 5e
TIA tiene dos proyectos suplementarios a consideración
SP-4194 – Especificaciones Adicionales para la Cat 5
“El desarrollo de ciertas aplicaciones de alta velocidad llamó la atención de la TIA en cuanto a las necesidades de requisitos adicionales de transmisión, tales como Pérdida por Retorno y Acoplamiento en el Extremo Remoto (Far End Crosstalk FEXT). Esos parámetros son necesarios para los diseñadores de sistemas en aplicaciones que utilizan los cuatro pares de cables para transmsión full dúplex”
“Aunque estas son nuevas especificaciones, (el peor caso existente es la topología de dos conectores, contemporizada según TIA/EIA-568-A), se espera que contenga estas demandas. La otras topologías están soportadas siempre y cuando encuentren las condiciones de ELFEXT y Pérdida por Retorno en este documento
Topología de Dos Conectores
Otras Topologías(p.e. con cross-connect y/o punto de transición)
Tecnologías de LANGigabit Ethernet
Par 1
Par 2
Par 3
Par 4
NIC HUB
Código de Línea: TX/T2 Mejorado (Igual que 100BASE-T2)Tasa de los Datos: 250 Mbps en cada par en cada dirección simultáneamente
(Dual Duplex)Tasa de Símbolos: 2 bits/símbolo @ 125 Msímbolos/segundo (Igual que en
100BASE-Tx)Esquema de Codificación: Modulación por Pulso Codificado de 5 niveles
(Pulse Amplitude Modulation 5-level PAM-5)Rendimiento Total: 250 Mbps x 4 pares = 1000 Mbps = 1 Gbps
XC
VR
XC
VR
Especificaciones de FuncionamientoSistema de 4 Pares
• Parámetros Adicionales de Funcionamiento:Cantidad de Energía NEXT (Power Sum NEXT)Cantidad de Energía ELFEXT (Power Sum ELFEXT)Perdida por Retorno (Return Loss)Asimetría (Skew)
Par 1
Par 2
Par 3
Par 4
100o
1000Mbps
100o 1000Mbps
NIC HUB
EMI – No cancelable por DSPPérdida por Retorno (Return Loss)
Sistema de 4 Pares1000BASE-T Fuentes de Ruido
NEXT - Cancelable por DSP FEXT – No Cancelable por DSP
NIC HUB
1000Mb/s
1000Mb/s
EMI
Return Loss
PS FEXT
PS NEXT
250 Mb/s Full Duplex
Fuentes de Ruido para 1000BASE-T
• PS (Power Sum) NEXT y PSFEXT son nuevos parámetros del cableado
• La cantidad de eco depende de la pérdida de retorno del cableado• La mejora del balance del cableado lo hace menos susceptible al EMI
EMI
ECO
PS FEXT
PS NEXT
Fuentes de RuidoNIC HUB
1000Mb/s
1000Mb/s
Señal Recibida
SP-4195 – Cat 5 MejoradaEl desarrollo de ciertas aplicaciones de alta velocidad ha llamado la atención de TIA en cuanto a necesidades de exigencias adicionales de trasnmisión, tales como multidisturbios por NEXT (Near End Crosstalk), pérdidas por retorno (return loss) y multidisturbios por FEXT (FarEnd Crosstalk). Estos parámetros son esenciales para los dieseñadores de aplicaciones que utilizan los cuatro pares de cables en transmisiones bidireccionales simultáneas
Las cláusulas adicionales para cableado Categoría 5eproporcionan alto rendimiento sobre un canal Categoría 5 e identifica los avances en la tecnología de cableado
Comparación de Categorías 5
FEXT (Conectores)
PSNEXT (cable, enlaces, canales)
MejorPSELFEX (enlaces, canales)
MejorELFEX (cables, enlaces, canales)
MejorReturn Loss (cable, enlaces, canales)
IgualSKEW (enlaces, canales)
MejorIgualNEXT (Componentes, enlaces, canales)
IgualIgualAtenuación (componentes, enlaces, canales)
Categoria 5eCategoría 5 ActualCategoría 5 Original
Cat 5 vs. Cat 5e
Cat 5e PSNEXT = Cat 5 NEXT
010203040506070
1 10 100Frequency, MHz
dB
Attenuation Cat 5 NEXTCat 5e NEXT Cat 5e PSNEXT
Que pasa por el lado de lEEEAnteproyecto IEEE P802.3ab/D2.0
Es una especificación de Capa Física para operación a 1000 Mbps sobre cuatro pares de cable de pares trenzados balanceados, Categoría 5 o mejor (1000BASE-T)
Caracterísiticas del Segmento de Enlace 40.81000BASE-T usa un sistema de transmisión dúplex. Son necesarios cuatro canales full dúplex para transportar datos entre dos PMD. Cada canal dúplex channel soporta una tasa efectiva de datos de 250 Mbps encada direción simultáneamente. El término ‘segmento de enlace’ (link segment) usado en esta cláusula se refiere a cuatro canales dúplex y eltérmino ‘canal dúplex’ (duplex channel) puede ser usado para refereirse a un único canal con capacidad full dúplex. Las especificaciones para un segmento de enlace se aplica igualmente a cada uno de los cuatro canales dúplex 1000BASE-T está diseñado para operar sobreun sistema de cableado de 4pares Category 5
Diseñado para Operar Sobre Cat 5, pero...ANEXO 40A Directivas Adicionales para el Diseño de Cableado
A pesar de que la especificación de 1 Gbps describe en la Cláusula 40, que fue diseñada para operar sobre 4 pares del Sistema de Cableado Categoría 5 tal cual está detallado en ANSI/TIA/EIA-568-A e ISO/IEC 11801, existe este elemntoadicional que puede ser tomado por los diseñadores de red como un margen adicional de operación que asegura que puedan lograrse los objetivos del BER 10-10
EnergÍa adicionada NEXT (Power Sum NEXT)Definido pero no especificado más alto que la Categoría 5
EnergÍa adicionada ELFEXT (Power Sum ELFEXT)Especificciones en Suplemento 4 (Cat 5)
No usa 25 paresNo usa conexión cruzada (crossconnect) opunto de transición
Mientras tanto. . .
• La falta de estándares para la Cat 5e y la aparición de “próximas generaciones” de cables (Gigaspeed, MediaTwist, etc.) nos da la oportunidad de volver a los Niveles del programa Q3 de 1997Inicialmente aplicado solo a cables
Expandido ahora para incluir el hardware de conexión y los canales (Anixter LevelsChannel o ALC)
• Están definidos tres niveles de performance de cableado:
Nivel 5: Similar a la Cat 5 con especificaciones adicionales de 10 dB entre pares (pair-to-pair) ACR a 100 MHz y 10 dBpara ACR a 80 MHzNivel 6: Un nuevo nivel que especifica cables con 10 dB pair-to-pair ACR a 155 MHz y 10 dB para ACR a 100 MHzNivel 7: Otro nuevo nivel que especifica un cable con 10 dB pair-to-pair ACR a 200 MHzy 10 dB para ACR a 160 MHz
Niveles del Programa
Categorías y Niveles de Cables
01020304050607080
0 50 100 150 200 250 300
Frequency, MHz
dB
Level 5,6 Att Level 5 NEXT Level 6 NEXTCat 5 Att Cat 5 NEXT Cat 5e NEXT
Categorías y Niveles de Cables
• Nivel 5: el rango del test de frecuencias es 200 MHzEl rango de frecuencia para Cat 5 es 100 MHz
• Nivel 6: el rango del test de frecuencias es 300 MHzEl rango de frecuencia para Cat 5e es 100 MHz
• Nivel 5: los criterios son básicamente los mismos que en Cat 5
• Nivel 6: el cable es 2 dB mejor que la Cat 5ePero el número de canales son aproximadamente los mismos
¿Cuál es la diferencia?
¿300 MHz es mejor que 100 MHz?• El ancho de banda útil del sistema de cableado es el
punto en el cual el canal ACR asegura alrededor de 8 dB
Esto significa que para cableado Cat 5 el ancho de banda útil es aproximadamente 80 MHz.La Cat 5e extiende el ancho de banda utilizable a alrededor de los 90 MHz.
• Mientras esto representa algún beneficio para la experimentación de un sistema con un ancho de banda operativo levemente más alto, probar mayores frecuencias para nada cambia o mejorar la performancedel sistema.
El Canal
La característica de funcionamiento más importante corresponden al canal. El número de canales representa la performance de todo el sistema de cableado.
Canales - Categorías y Niveles
010203040506070
1 10 100Frequency, MHz
dB
Level 5 Attn Level 5 NEXT Level 5 PSNEXTLevel 6 Attn Level 6 NEXT Level 6 PSNEXTCat 5 Attn Cat 5e NEXT Cat 5 NEXTCat 5e PSNEXT
Nivel 5/6 y Cat 5/5e Características principales
• El número de componentes del Nivel 5 es el número de Cat 5 extendido a 200 MHz
Un canal Nivle 5 no necesariamente es tan bueno como un canal Cat 5
Cat 5: ACR a 80 MHz = 7.7 dBNivel 5: ACR a 80 MHz = 6 dB
El cable Nivel 6 es un poco mejor que el de Cat 5eEl conector de Nivel 6 es un poco más deficiente que el de Cat 5eA Level 6 channel has the same ACR as Cat 5e
En ISO• La Cat 6 fue originalmente un estándar
DIN alemán identificado como un istema de cableado con malla de protección con intenciones de funcionamiento a 600 MHzLa Categoría 6/Clase E ha sido actualmente “reprocesada” por ISO/IEC 11801-A como un canal positivo a 200 MHz
La Cat 6 DIN alemana es ahora la Cat 7, también bajo desarrollo de la ISO
Especificaciones y performance de Enlaces y Canales
Actual Definición de la IndustriaCategoría 6/Class E
CANAL CC (dB) CANAL IC (dB) ENLACE (dB)
100 MHz 200 MHz 100 MHz 200 MHz 100 MHz 200 MHz
Atenuación 21.6 31.8 21.6 31.8 18.6 27.3
P-P NEXT 39.9 34.8 21.6 31.8 41.8 36.9PS NEXT 37.1 31.9 39.3 34.3 39.3 34.3
ELFEXT 23.2 17.2 25.2 19.2 25.2 19.2PSELFEXT 20.2 14.2 22.2 16.2 22.2 16.2
ACR 18.3 3.0 20.2 5.1 23.2 9.6PSACR 15.4 0.0 17.7 2.5 20.7 7.0
Perdida porRetorno
12.0 9.0 12.0 9.0 14.1 12.0
Categorías y Niveles de Cables
01020304050607080
0 50 100 150 200 250 300
Frequency, MHz
dB
Level 7 Attn Level 7 PS NEXT Cat 6 Attn Cat 6 PS NEXT
Categorías y Niveles de Conectores
Cat 6 Nivel 7100MHz
200MHz
100MHz
200MHz
Atenuación 0.2 0.3 0.2 ?NEXT 54 47.9 54 ?PS NEXT 50 43.9 50 ?Return Loss 22 14 20 ?
Categorías y Niveles de Channel
05
1015202530354045
100 120 140 160 180 200
Frequency, MHz
dB
Level 7 AttenLevel 7 NEXTCat 6 AttenCat 6 NEXT
Características principales de la Categoría 6 y Nivel 7
• El cable Cat 6 es mejor que el Nivel 70.5 dB mejora la atenuación a 200 MHz2 dB mejor NEXT a 200 MHzAunque el Nivel 7 tiene mejor asimetría (skew)
La conección del hardware es identica
Las características de los Canales son básicamente idénticas
Velocidad de Datos GigabitTendencias/Drivers
La demanda de LANs se está incrementandoLos usarios desean la última tecnologíaAplicaciones cada vez más complejas requieren más memoriaEl poder de procesamiento de las PC se duplica cada 1.5 - 2 añosLa computación cliente/servidor incrementa las aplicaciones compartidas El resultado final es el stress de las redes
¡El cableado debiera ser parte de la solución, no parte del problema!
Cableado, Tecnologías de LAN y EstándaresLa historia de huevo y la gallina
Tecnologías deLAN • 622 Mbps ATM• Gigabit Ethernet
Estándar deLAN • ATM Forum• IEEE 802.3
Tendencias de Cableados• Cantidad de energía • E-DIN 44312-5 Categoria 6• Niveles de Programas
Estándares de Cableados• Cat 5 mejorada• Cat 6/Clase E• Cat 7/Clase F
Gigabit Ethernet sobre cobre Capa Física
• El objetivo es un eventual despliegue sobre el cableado Categoría 5 existente para
• Transmitir y recibir simultáneamente a 250 Mbps en los cuatro pares
• 5 Niveles PAM (Pulse Amplitude Modulation) y la configuración del espectro del pulso igual a 100BASE-TX
• Requiere alta Relación Señal/Ruido (SNR: signal to noiseratio) para tener el mismo BER (Bit Error Rate) que 100BASE-TX debido a la señalización multinivel
• El Procesamiento Digital de la Señal (DSP: Digital SignalProcessing) Es usado para cancelas algunos de los ruidos
• Debido al DSP un transceiver 1000BASE-T Xcvr puede tener la complejidad de un procesador 486 e inicialmente costar 5 veces más que un 100BASE-TX X
Evolución de la Plataforma de Cableado Horizontal
20001996199219881984
1000
100
10
1
1000
100
10
1
155 Mbps ATM
100BASE-Tx
10BASE-T16 MbpsToken Ring
4 MbpsToken Ring
CAT4CAT4 CAT5CAT5CAT3CAT3
Mbps
MHz
Velocidad de DatosAncho de Banda
1000BASE-T
1.2 Gbps ATM ?
?
CAT XCAT X
Características de PerformanceQUE ES LO IMPORTANTE?
• Tres configuraciones a medir– Componentes– Link– Channel
• Cuatro características importantes– Near End Crosstalk (NEXT)– Atenuación– Return Loss– Skew
ConfiguracionesLINKS & CHANNELS / TSB 67
Link = Desde el Link = Desde el outletoutlet al al PatchPatch Panel o Cross Panel o Cross ConnectConnect
ChannelChannel = Desde el = Desde el HubHub a la NICa la NIC+ +
CaracterísticasEFECTOS del NEXT
Transmisor Receptor
Receptor Transmisor
NetworkNetworkInterfaceInterface
CardCard HubHub
Ruido Ruido acopladoacoplado
SeSeññal al TransmitidaTransmitida
NEXT PAR-A-PAR VS POWER SUM
ParPar--toto--par:par:Interferencia SimpleInterferencia SimpleReceptor SimpleReceptor Simple
PowerPower sum:sum:Interferencia Interferencia MultipleMultipleReceptor SimpleReceptor Simple
NEXT REQUERIMIENTOS POWER SUM
La performance “Power sum” se deriva de la performance par-a-par del componente o sistema.
PS NEXT = 10 log10(10 -N1/10 + 10 -N2/10 + ...)
Donde N1, N2, etc. = NEXT desde todos los otros pares
La performance del NEXT Power sum debe alcanzar o exceder los requerimientos del NEXT par-a-par de la EIA/TIA..
CaracterísticasEFECTOS de la ATENUACION
Transmisor Receptor
SeSeññal Transmitidaal TransmitidaSeSeññal atenuadaal atenuada
CaracterísticasEFECTOS del RETURN LOSS
TransmisorTransmisor ReceptorReceptor
DesadaptaciDesadaptacióón o n o variacivariacióón de Impedancia n de Impedancia
SeSeññal al TransmitidaTransmitida
SeSeññal al AtenuadaAtenuada
SeSeññalal
ReflejadaReflejada
CaracterísticasEFECTOS DEL SKEW
• Skew = Diferencia en el retardo de propagación entre el par más lento y el más rápido en un cable.
• De importancia en la transmisión que utiliza más de un par.
Requerimiento Requerimiento propuesto:propuesto:45 45 nsns @ 100 @ 100 MHzMHzFutureLANFutureLAN::25 25 nsns @ 100 @ 100 MHzMHz
Características ACR
TransmisorTransmisor ReceptorReceptor
ReceptorReceptor TransmisorTransmisor
NICNIC HubHub
SeSeññal al TransmitidaTransmitida
SeSeññal al AtenuadaAtenuada
Ruido por NEXT Ruido por NEXT acopladoacoplado
ACRACRSeSeññal Atenuadaal Atenuada
Ruido por Ruido por NEXTNEXT
Testeo de la PerformanceBARRIDO vs FRECUENCIAS DISCRETAS
• El NEXT es errático.• Reportando resultados solo a frecuencias
discretas puede darnos un resultado engañoso.• La información más útil es el margen para el peor
caso a lo largo de todo el rango de frecuencias.Link Da ta & S pe c
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
110
120
130
140
150
Fr e q (M Hz)
NEX
T (d
B)
PA IR 1-2
PA IR 1-3
PA IR 1-4
PA IR 2-3
PA IR 2-4
PA IR 3-4
Link Spec
Testeo de la Performance BI- VS. UNI-DIRECTIONAL
El testeo El testeo uniuni--directionaldirectional testea el NEXT solo en el extremo del TESTER.testea el NEXT solo en el extremo del TESTER.
El testeo El testeo BiBi--directionaldirectional testea el NEXT en ambos extremos.testea el NEXT en ambos extremos.
Cable Cable testertester
Cable Cable testertester
Unidad remotaUnidad remotabobaboba
Unidad remotaUnidad remotainteligenteinteligente
Estándares de performance del cableadoTodavía Evolucionando
TIA/EIA568-A
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
EIA/TIATSB36
TIA/EIATSB40EIA/TIA 568
IEC 11801
Estructura Básica de CableadoEspecificación de Componentes
Especificaciones Link/ChannelEspecificaciones Adicionales
TIA/EIATSB67
TIA/EIATSB75
PropDelay,Skew
TIA/EIATSB72
PatchCord
E DIN 44312-5
EnhancedAddendum
AdditionalCAT 5 Specs
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