Hacia 10G y Más Allá

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1 Hacia 10G y Más Allá

2 Hacia 10G y Más Allá 2008: Formación de IEEE 802.3ba Fuerza de Trabajo Ethernet de 40 y 100 Gigabits 2006: Estándar IEEE 802.3an Ethernet de 10 Gigabits a través de Cobre 10GBASE-T Evolución del Desarrollo de Ethernet 1976: Publicación de documento acerca de Ethernet por Bob Metcalfe y David Bogas en PARC 1980: DEC, Intel y Xerox publican el Blue Book del Ethernet ó estándar DIX 1983: Estándar IEEE para Ethernet 1985: Estándar IEEE 802.3a para Thin Ethernet, 10BASE-2 Estándar IEEE 802.3b para Ethernet 10Broad36, 10Mbps utilizando banda ancha 1987: Estándar IEEE 802.3d Enlace Interrepetidor de Fibra Optica (FOIRL) & IEEE Ethernet de 1 Mbps sobre par torcido 1990: Estándar IEEE 802.3i para Ethernet, 10BASE-T 1993: Estándar IEEE 802.3j para Ethernet 10BASE-FL, enlaces de fibra Ethernet hasta 2 km 1995: Estándares IEEE 802.3u para Fast Ethernet 1000BASE-TX (2 pares Cat 5), 100BASE-T4 (4 pares Cat 3), 100BASE-FX 1997: Estándar IEEE 802.3x para Ethernet Full Duplex Estándar IEEE 802.3y para Fast Ethernet (2 pares Cat 3), 100BASE-T2 1998: IEEE 802.3z, Ethernet de Gigabit a través de Fibra 1000BASE-SX, 1000BASE-LX, 1000BASE-CX 1999: Estándar IEEE 802.3ab, Ethernet de Gigabit a través de Cobre, 1000BASE-T 2002: Estándar IEEE 802.3ae, Ethernet de 10 Gigabits a través de Fibra, 10GBASE-S, 10GBASE-L, 10GBASE-E 2004: IEEE 802.3ak Ethernet de 10 Gigabits a través de Twinax 10GBASE-CX 2003: Estándar IEEE 802.3af Energía sobre Ethernet (PoE)

3 El Poderoso Internet ha Llegado Literalmente, billones de microprocesadores habilitados para Internet están extendiendo el Internet hacia todos los aspectos de nuestras vidas. Imagínese que cualquier equipo esté habilitado para Internet sus electrodomésticos, su automóvil, su cafetera con todas las características clave y diagnósticos disponibles para revisión y ajuste en línea. El crecimiento exponencial de los dispositivos de redes IP (Protocolo de Internet), que son sensibles, controlados y optimizados automáticamente sin intervención humana, cambiarán el panorama de las redes de manera dramática. La predicción de la Ley de Moore, Gordon Moore en 1965 de que el número de transistores en un chip se duplicarían fuertemente cada 18 meses, describe el factor de crecimiento exponencial de IT más famoso. Pero hay otros exponenciales de IT, tales como el crecimiento de la capacidad de almacenaje conforme duplica dicha capacidad anualmente. Si esto se mantiene así, dentro de 20 años tendremos dispositivos con 20 petabits de almacenamiento 20 millones de gigabits en nuestros bolsillos y escritorios. Alguien podrá ser capaz de sentarse frente a su computadora y tener acceso a cualquier película que se haya hecho, en su PC. Y, por supuesto, necesitaremos pantallas de alta resolución para desplegar las imágenes, y el ancho de banda adecuado para ofrecerlas. Con palabras como en cualquier lugar y exponencial caracterizando el futuro de las redes IP, es difícil ver cómo significaría otra cosa que no fuera más, más, más! El reto es crear una infraestructura flexible y en evolución que esté lista para el futuro, sea revolucionaria y amigable con el usuario. 2

4 Planeando la Convergencia IP La convergencia IP es donde toda la información (archivos de datos, llamadas de voz, correo electrónico, canales de video, etc.) se convierte en bits y bytes transportados de manera consistente a través de las redes mundiales. La información es fácilmente creada, procesada, almacenada, entendida y comunicada, y se tiene acceso a ella en cualquier lugar, en cualquier momento. VoIP (Protocolo de Voz sobre Internet), por ejemplo, utiliza la red de área local: cableado, ruteadores y switches de datos, con un servidor de aplicaciones para todas las comunicaciones de voz. Con la convergencia de redes y dispositivos, alámbricos e inalámbricos, existen muchas preguntas acerca de las futuras tendencias tecnológicas, específicamente IP, y cómo éstas tendrán impacto en la infraestructura de cableado tanto a corto como a largo plazo. El advenimiento de aplicaciones IP, incluyendo VoIP, ha creado una especie de mito, de que un beneficio clave y primario es el requerimiento de menor cableado. De hecho, el caso es lo opuesto. Las infraestructuras no solamente deben dar soporte a necesidades actuales, sino que deben considerar requerimientos futuros. Con la misión mundial de proteger el ambiente y conservar la energía, la demanda de un entorno saludable de trabajo, y la necesidad de minimizar el TCO (Costo Total de Propiedad), la fusión de controles de teléfono, computadoras y administración de edificio en una red IP 3

5 e infraestructura de cableado centralizada se está volviendo una realidad. Si se planea correctamente, las aplicaciones futuras tendrán soporte y el proyecto inicial del edificio se ve reducido. La infraestructura de cableado se convierte en la cuarta utilidad en un edificio. 4

6 Aplicaciones Multimedia, Necesidad de Ancho de Banda, Decisiones de Infraestructura El ser humano procesa la información visual mucho más rápido que la información escrita, de ahí el dicho de una imagen dice más que mil palabras. Aplicaciones de imágenes y gráficos pueden generar archivos muy pesados y bloquear las redes. Un video representa mil imágenes significa que las aplicaciones de audio y video pueden crear una capacidad de canal y requerimientos de almacenaje aun mayores. Actualmente, las resoluciones de las pantallas de video varían de 640 x 480 pixeles (VGA) hasta 2560x2048 pixeles (QSXGA). Para desplegar un color real en fotografía, rangos de información de hasta 9Gbps son factibles para una pantalla QSXGA. En realidad, la mayor parte del video se transmite comprimido, pero esto compromete la calidad y la latencia. Este tráfico ocasionaría que la mayor parte de las redes fueran lentas, especialmente al compartir transferencias de documentos y archivos de textos/imágenes en la misma red. Aplicaciones futuras elevarán el realismo (y efectividad) de la experiencia del usuario al utilizar pantallas LCD más grandes y con muy alta resolución, y/o realidad virtual o aplicaciones de telepresencia con sonido e imágenes 3-D de alta resolución, con otros sentidos comprometidos también. El potencial de los equipos de dar soporte a esta corriente de aplicaciones multimedia aun se encuentra lejos de estar completamente terminada, pero la tendencia hacia arriba es claramente evidente. Como regla general, cada GIPS (billones de instrucciones por segundo) manejada por el CPU de un equipo puede producir 1Gbps de tráfico LAN. Con la predicción de que los CPS operando a 100 GIPS estarán en amplia disposición en los próximos diez años, aun si dichas aplicaciones llevan a cabo solamente el 10% del potencial de comunicación de PCs, es inevitable el avance hacia enlaces de 100Gbps en la red central y 10Gpbs al escritorio. 5

7 Soluciones de Infraestructura para Redes de Area Local (LAN) con Ethernet de 10 Gigabits y Más Allá La planeación de la red nunca ha sido un proceso fácil.. Visiones de una demanda de ancho de banda en espiral han resultado en promesas de tecnologías capaces de ofrecer rangos de información sorprendentes. Y como con casi todas las innovaciones, la industria de redes se muestra entusiasmada con lo último: Ethernet de 10, 40 y 100 Gigabits (10G/40G/100G). Pero, el desempeño se empareja con el revuelo? Y cuáles son las implicaciones para los administradores de red interesados en la planeación de esta tecnología? formas de mayor velocidad, atiende las necesidades de los clientes con una solución confiable y efectiva en costo para sus necesidades de redes de datos. Adicionalmente, las redes switcheadas Ethernet han probado ser extremadamente firmes, mostrando desempeño a través de prácticamente cualquier capa física de medios disponible, desde cables de par torcido hasta todos los tipos de cables de fibra óptica, y prácticamente todo el tráfico de redes actual comienza como tráfico Ethernet e IP. Por lo tanto, construir redes Ethernet con el siguiente paso en velocidad será la manera más fácil de escalar las redes empresariales y de proveedores de servicios. 10G mueve el punto decimal de uno a diez gigabits por segundo, y 100G lo moverá un paso más, permitiendo que el Ethernet empareje y exceda la velocidad de la tecnología más rápida en las redes de área metropolitanas (MANs) y las redes de área amplia (WANs). Por qué 10G y 100G? Velocidad y Ancho de Banda en Crecimiento Es un simple juego de ecuaciones aplicaciones LAN de alta velocidad + tráfico multimedia incrementado necesidad de un ancho de banda mayor para transferir y canalizar la información centralización de información + convergencia IP necesidad de grandes cantidades de ancho de banda agregado en la red central almacenamiento de alto desempeño + CPUs, interfases poderosas necesidad de mayor velocidad para tener acceso y entregar información Las empresas se están enfrentando con esta necesidad creciente de ancho de banda en la red central y en los centros de datos para dar soporte a aplicaciones tales como Redes de Area de Almacenamiento (SAN), Almacenamiento Adjunto a la Red (NAS), virtualización severa, cómputo de alto desempeño, colaboración de múltiples sitios, medios canalizados, almacenamiento de datos y cómputo de coordenadas. El Ethernet de 10G sobre cableado de fibra óptica y par torcido es ya una realidad, y el desarrollo del Ethernet de 40G y 100G está ya en camino. A El incremento en velocidad, tecnología y protocolos para transmisión de corto plazo, 10G será utilizado para la interconexión de servidores, información ha sido rápido durante los últimos 30 años. El desarrollo tomó switches y estaciones CAD de alto desempeño, así como en aplicaciones caminos paralelos tanto para medios de transmisión de fibra óptica como de red central. Sin embargo, la velocidad de 10G hacia el escritorio se de cobre: diversos métodos fueron desarrollados incluyendo Token Ring, convertirá en una realidad debido a las demandas en constante incremento Canal de Fibra, Interfaz de Fibra Distribuida de Información (FDDI) y de ancho de banda, aunados a la reducción en costos de electrónicos de Ethernet. interfaz y la adopción de tecnologías tales como cómputo de coordenadas. Y conforme eso pase, los efectos agregados de ancho de banda del De todos los protocolos de Red de Area Local (LAN), Ethernet es usuario entregarán velocidades aún más altas en centros de datos y redes claramente el favorito del mercado. Conforme Ethernet ha evolucionado a centrales. Ventajas del Ethernet: LANs: MANs/WANs: Se pueden escalar redes existentes de 10Mbps, Enlaces de alta velocidad con efectividad en costo 100Mbps, 1Gps y 10Gbps Fácilmente administrado con herramientas Ethernet Nivela la inversión de equipo instalado Iguala velocidades de red central de MAN/WAN Uso de herramientas existentes de administración de red de alta velocidad Utiliza experiencia del personal de IT Escala distancias de 100 m a 1 km a 10 km Saca ventaja de componentes estándar 6

8 LOS ESTANDARES 10G Estándares de Cableado a Simple Vista Existen tres principales estándares de cableado estructurado: ISO/IEC 11801: Estándar internacional ANSI/TIA/EIA 568: Estándar norteamericano EN50173: Estándar europeo Opciones IEEE 10G Electrónicos Tipo de Medio Distancia Máxima Costo Est. 850 nm Serial 10GBASE-SR 10GBASE-SW OM1 MMF 62.5 μm OM2 MMF 50 μm OM3 MMF 50 μm OS1/2 SMF 0 m 100 m 200 m 300 m $$ Para guías acerca de instalación e infraestructura, también existen tres estándares que es necesario tomar en cuenta: ISO/IEC TR 14763, ANSI/TIA/EIA 569, y EN nm CWDM 10GBASE-LX4 OM1 MMF 62.5 μm OM2 MMF 50 μm OM3 MMF 50 μm OS1/2 SMF 10 km $$$$ Estándares para Ethernet 10G El estándar inicial 10G fue tomado por el Comité IEEE 802.3ae basándose principalmente en tecnología de fibra óptica (ver Opciones IEEE para 10G ). A pesar de que los electrónicos de fibra 10G empresariales están madurando y F I B R A 1310 nm Serial 10GBASE-LR 10GBASE-LW 1550 nm Serial 10GBASE-ER 10GBASE-EW OM1 MMF 62.5 μm OM2 MMF 50 μm OM3 MMF 50 μm OS1/2 SMF OM1 MMF 62.5 μm OM2 MMF 50 μm OM3 MMF 50 μm OS1/2 SMF 10 km 40 km $$$ $$$$$ ganando aceptación, aún son comparados con el cobre en cuanto al costo. El costo de los sistemas de cobre 10G es proyectado ligeramente debajo del de los productos de fibra 10G y se espera que se haga mayor con el tiempo. Por 1310 nm Serial (EDC) 10GBASE-LRM OM1 MMF 62.5 μm OM2 MMF 50 μm OM3 MMF 50 μm OS1/2 SMF $$$* lo tanto, en distancias más cortas con un alto número de enlaces, el uso de sistemas 10G basados en cobre se mantendrá como la opción más efectiva en costo. COBRE 10GBASE-T 10GBASE-CX4 Categoría 6A/Clase E A Par Torcido Twinax $* $ *proyección de costos Opciones de Cableado de Cobre y Fibra Cobre: Categoría 3/ Clase C: hasta 16 MHz* Categoría 5e/Clase D: hasta 100 MHz* *soportado con UTP y conectores RJ45 de 8 pines Categoría 6/Clase E: hasta 250 MHz* Categoría 6A/Clase E A : hasta 500 MHz* Clase F: hasta 600 MHz** Clase F A : hasta 1000 MHz** ** requiere recubrimiento de pares individuales; no es soportado por conectores RJ45 de 8 pines Fibra: OM1: Fibra multimodo, ancho de banda OFL de 200/500 MHz-km OM2: Fibra multimodo, ancho de banda OFL de 500/500 MHz-km OM3: Fibra multimodo, ancho de banda OFL de 1500/500 MHz-km; y ancho de banda Láser de 2000 MHz-km OM4 (propuesta): Fibra multimodo, ancho de banda OFL de XXX/500 MHz-km; y ancho de banda Láser de 4700 MHz-km OS1: Fibra monomodo genérica estándar Para fibra, el estándar TIA no tiene las mismas categorías OMx y OSx como el estándar internacional, pero tiene una nueva especificación para el equivalente de fibra OM3, el cual es LOMMF (Fibra Multimodo Optimizada con Láser). OS2: Fibra monomodo con bajo pico de agua (para espectro extendido de longitud de onda) 7

9 Desempeño, Precio, Energía Implicaciones para 10G Para aplicaciones LAN empresariales, el Ethernet 10GBASE-T permite a los administradores de redes escalar las redes Ethernet de 10 Mbps, 100 Mbps o 1000 Mbps hasta 10,000 Mbps en una interfaz a través de la auto negociación, al tiempo que nivelan su inversión en Ethernet conforme incrementan su desempeño de trabajo. Para aplicaciones de proveedores de servicios y de área amplia, el Ethernet de 10 Gigabits ofrece enlaces de alto desempeño efectivos en costo que son fácilmente administrados con herramientas Ethernet y, con la adopción de técnicas de división de longitud de onda (WDM), escalar hasta velocidades de terabits y más allá. Con WDM, cientos de canales 10Gbps pueden ser transmitidas hacia una sola fibra en diferentes longitudes de onda óptica o colores de luz. El Ethernet de 10G se presta tanto a tecnología de redes basada en fibra óptica como basada en cobre, y la elección dependerá del costo, la distancia soportada y la complejidad de la implementación y configuración. La tecnología Ethernet 10G continúa evolucionando, creando mejoras que soportan fuertemente una adopción más amplia en segmentos crecientes del mercado de cómputo. Los servidores blade, switches de redes empresariales, servidores de video y otras aplicaciones pueden beneficiarse ahora de las velocidades de Ethernet de 10G en almacenamiento, respaldo del sistema, teleconferencia y sistemas de vigilancia. Los avances técnicos han permitido mayor densidad, reducción de energía y efectividad de costo mejorada necesarias para atraer a todos los desarrolladores de sistemas principales. 10GBASE-T acelerará esta aceptación y adopción del mercado. La disipación de energía es un factor importante para aplicaciones para 10G. Se espera que el continuo desarrollo seguirá reduciendo el consumo de energía para interfases tanto ópticas como eléctricas como fue el caso de las interfases 1G. Claramente, si 10G requiere sustancialmente menos energía que interfases 8

10 ópticas alternas, su mercado se verá limitado. Por lo tanto, los desarrolladores trabajarán fuertemente para asegurar que los niveles de consumo de energía están por lo menos en paridad con las interfases ópticas 10G. Los diseñadores de circuitos encontrarán nuevas metodologías o arquitecturas y algunos proveedores de chips han avanzado un largo trecho hacia esta tecnología. Cobre o Fibra? Hay tres fuertes razones para la amplia aceptación y rápido crecimiento de UTP como medio horizontal: bajo costo inicial, la capacidad de ofrecer servicios LAN de rango de datos más alto y la flexibilidad de utilizar un solo medio tanto para voz como para datos y energía. A favor de la fibra, conforme las velocidades se incrementan, las LANs basadas en cobre requieren electrónicos cada vez más costosos y complejos. Además, el significativo producto de fibra con ancho de banda-distancia ofrece ventajas encima de UTP en arquitecturas centralizadas. Sin embargo, una arquitectura centralizada puede ser inadecuada o poco práctica de implementar en muchos entornos actuales de edificios. Adicionalmente, en una arquitectura tradicional de estrella jerárquica, la fibra pierde algunas de las ventajas por las que luchó fuertemente. En la mayoría de las situaciones, el cableado de cobre sigue siendo la elección preferida para el escritorio y otros enlaces cortos como los de los centros de datos. UTP o FTP? La elección del medio de cableado, UTP o FTP/STP, depende de factores tales como desempeño, confiabilidad, costo, entorno, consideración de espacio, facilidad de instalación y uso, y disponibilidad de buenos puntos de fijación a tierra. La elección es una preferencia del cliente basado en lo que es apropiado para la instalación/entorno. 9

11 Una solución UTP Categoría 6A/Clase EA es recomendada para instalaciones y la mayoría de los entornos 10G. Es una solución auténtica y globalmente portátil que ofrece desempeño según las especificaciones de los nuevos estándares, al tiempo que se mantiene fácil de instalar y mantener. La solución FTP Categoría 6A/Clase EA es dirigida a entornos de clientes donde hay preferencia por el cableado FTP, y supera deficiencias de desempeño existentes con las soluciones FTP Categoría 6 tradicionales. Los sistemas blindados pueden tener beneficios en algunas aplicaciones, pero la suma de un blindado de aluminio a un sistema de cableado de par torcido altera las características del sistema. Debido a que no es requisito para aplicaciones 10GBASE-T, los clientes deberán considerar cuidadosamente sus opciones. X10D UTP X10D FTP Soporta 10GBASE-T hasta 100 metros (hasta un canal de 4 conectores) SI SI Cumple o excede ISO/IEC Clase EA (hasta un canal de 4 conectores) SI SI Cumple o excede TIA Categoría 6A (hasta un canal de 4 conectores) SI SI Cumple o excede ISO/IEC Clase E y TIA Categoría 6 SI SI Cumple el margen mínimo garantizado de GigaSPEED X10D UTP a 250 MHz SI NO Cumple el margen mínimo garantizado de GigaSPEED X10D FTP a 250 MHz SI SI Respaldado por una Garantía de Producto y Seguro de Aplicaciones Extendido de 20 años SI SI Soportado por documentación de diseño e instalación SI SI Evita requerimientos de colocación/fijación a tierra para cableado SI NO Evita problemas de Giro a Tierra SI NO Evita requerimientos de unión para cableado SI NO Evita el impacto de requerimientos de sistema de suministro de energía en cableado (Sistema TN-S recomendado para todos los sistemas FTP) SI NO Cumple con los requerimientos de Emisión Clase A SI SI Cumple con los requerimientos de inmunidad de IEC DISPR 24, SI SI EN e IEC/EN (Entornos de Oficina) Cumple con los requerimientos de inmunidad de IEC/EN (Entornos Industriales de Uso Rudo) Uso de cords UTP SI NO Uso de cords FTP NO SI Evita pasos extras de terminación relacionados con pantalla, cable de desecho (p.e. tiempo de terminación más corto) SI NO Evita mantenimiento de la integridad de la pantalla/blindaje con el paso del tiempo SI NO Amplio rango de opciones de instalación de caja trasera y profundidad de pared SI NO Amplio rango de opciones de conectividad SI NO Solución y tecnología auténtica y globalmente portátil SI NO SI* SI *En contenedor de metal 10

12 Tenga Cuidado con los Trucos de la Industria Un resultado Típico, Nominal o Promedio es comúnmente utilizado en las hojas de especificación, algunas veces para mostrar cumplimiento con el estándar. Estas lecturas pueden ser útiles para propósitos estadísticos, pero no pueden garantizar el cumplimiento de una especificación ya que dependen de la calidad y número de muestras que son medidas. El peor caso promedio suena mejor que solamente promedio, pero simplemente significa promediar los peores resultados. Ninguno ofrece algo cerca de confianza al 100%. Por supuesto, los usuarios finales deben exigir una mínima garantía de desempeño por parte del fabricante. Sin embargo, aún estas deben ser examinadas minuciosamente para asegurarse de que no haya trampas en la especificación de canal. El soporte para 10GBASE-T por encima de cableado UTP o FTP Categoría 6/Clase E es posible, brillante a distancias potencialmente limitadas, con la posibilidad de procedimientos de mitigación delineados en lineamientos informativos (TSB-155 de TIA/EIA y TR24750 por ISO/IEC). Reducir el número de conectores en un canal, separando los conectores y cables, agregando el blindaje, reduciendo la longitud del canal, o probando el cableado en una configuración de grupo de cable de 6 alrededor de 1 puede hacer que el desempeño 10G sea posible, pero es una preocupación más para los administradores de IT. Los usuarios finales necesitan estar conscientes de que existen diferentes estándares de cableado y que llevan consigo diferentes niveles de capacidad. Cuando se dice cumplen con los estándares, el usuario final deberá preguntar cuáles estándares? y entender completamente la respuesta requerida. La especificación ISO/IEC Clase EA es más estricta que las otras, y el cumplimiento con esta especificación global ofrece paz mental al saber que todos los requerimientos están cubiertos. 11

13 Es Momento de Tomar Seriamente los Tecnicismos del Cableado de Cobre Conforme las velocidades LAN se incrementan a 10 Gbps, y el diseño de cables y es mejorado, el diseñador LAN deberá tomar en cuenta el impacto que todos los componentes del canal y su instalación tienen en el desempeño. La capacidad de transferencia de información de un sistema de cableado estructurado se ve afectada por un número de limitaciones introducidas al canal a través de los componentes del sistema y el entorno que los rodea (ver gráficas). Estas limitaciones potenciales pueden ocasionar errores de bit, los cuales reducen el rendimiento general de un canal de sistema de cableado estructurado; minimizar los errores de bits es crítico para aplicaciones intensivas de ancho de banda y alta velocidad. En aplicaciones de información, un rango mayor de error bit (BER) resulta en un desempeño de red más lento debido a las retransmisiones de señal. En aplicaciones de video, un BER más alto resulta en despliegues cortados, cuadros perdidos y la creación de manchas blancas (nieve) Retraso y Giro de Retraso. Una señal viajando de punta a punta en un canal de cableado de par torcido se ve retrasada en tiempo, lo cual se llama retraso de propagación. El giro de retraso es la diferencia en el retraso de propagación entre dos pares dentro del mismo revestimiento de cable. Minimizar el giro de retraso es crítico para que las señales lleguen al mismo tiempo cuando más de un par es utilizado. Pérdida de Retorno. La Pérdida de Retorno del Canal (RL) es la medición de la consistencia de impedancia a lo largo de todo el canal cable, conexiones y cables de parcheo. Esta variación en impedancia ocasiona una forma de ruido en el receptor. Minimizar el desemparejamiento de impedancia se vuelve crítico en aplicaciones tales como 1000BASE-T o 10GBASE-T que emplean una función híbrida en el circuito de la interfaz. Una solución de cableado de par torcido donde todo el hardware de terminación, cords de equipo y de área de trabajo empatan la impedancia del cable ofrece un canal ajustado que asegura un desempeño óptimo. Un canal de cable y conectores con impedancia dispareja tendrá una pérdida de retorno pobre, ocasionada por todas las reflexiones originadas en la conexión. Retraso/ Giro de Retraso Atenuación señal fuerte Ruido de Acoplamiento. Probablemente la característica más importante del cableado de par torcido para aplicaciones de datos de alta velocidad, el ruido de acoplamiento es la energía no deseada que aparece en el camino de una señal como resultado del acoplamiento de otros caminos de otras señales. Las señales inducidas pueden ser lo suficientemente significativas para corromper la información y ocasionar errores. Las fuentes de ruido externo han sido reducidas significativamente a través de mejor diseño de cable y equipo, el cumplimiento con los estándares emitidos por el gobierno y los procedimientos mejorados de instalación. Sin embargo, aun pequeñas cantidades de ruido de acoplamiento son críticas en aplicaciones 10G (ver diagrama en la siguiente página). señal viajando en 4 pares de cable retraso de propagación señal débil giro de retraso Pérdida de Inserción/Atenuación. La pérdida de inserción, también conocida como atenuación, es la pérdida en una señal cuando pasa a través del canal de cableado. Esta pérdida determina principalmente la distancia máxima que dos equipos pueden ser separados. reflexión de la señal reflexión de la señal Perdida de Retorno canal desemparejado hardware de parcheo (proveedor A) cable (proveedor B) outlet de información (proveedor C) 12

14 Ruido de Acoplamiento de Extremo Cercano (Near End Crosstalk NEXT) el acoplamiento no deseado de señales del par transmisor hacia el par receptor en el mismo (cercano) extremo. El aislamiento NEXT se expresa en db y es una medida de qué tan bien los pares en un cable están aislados unos de otros. NEXT Par a Par la cantidad de señal de un par acoplada en otro par en el cable Power Sum NEXT (PSNEXT) el acoplamiento no deseado de señales de todos los otros pares en un solo par, una especificación mucho más estricta. La medición Power Sum es aplicable para transmisión paralela cuando dos o más pares del cable son utilizados para transmitir en cada dirección (p.e. 10GBASE-T). Ruido de Acoplamiento de Extremo Lejano (Far End Crosstalk FEXT) El acoplamiento no deseado de señales del par transmisor hacia el par receptor en el otro (lejano) extremo. Ruido de Acoplamiento de Igual Nivel en Extremo Lejano (Equal Level Far End Crosstalk ELFEXT) o ACR-F lo mismo que FEXT, con la excepción que la señal acoplada en el extremo remoto es relativa a la señal atenuada en el extremo remoto. Ruido de Acoplamiento Power Sum de Igual Nivel en Extremo Lejano (Power Sum Equal Level Far End Crosstalk PSELFEXT) o PSACR-F la suma de la energía ELFEXT de todos los otros pares en el cable. Ruido de Acoplamiento Externo (Alien Crosstalk) ruido captado de señales en canales adyacentes de cableado de cobre, tanto de Extremo Cercano (PSANEXT) como de Extremo Lejano (PSAELFEXT o PSAACR-F). Plugs, Jacks y Ruido de Acoplamiento Mejorar la cancelación de ruido de acoplamiento en plugs y jacks. Históricamente, el ruido de acoplamiento era atribuido principalmente a los cables, pero conforme las velocidades LAN se incrementaron y los cables mejoraron, otros componentes y conectores del canal, así como factores de instalación, empezaron a contribuir al ruido de acoplamiento. El efecto acumulado se conoce como Ruido de Acoplamiento Compuesto. El ruido de acoplamiento de conectores puede ser un problema, a menos que sea compensado en el diseño del conector. El ruido de acoplamiento se incrementa a través Ruido de Acoplamiento señal fuerte señal débil de desemparejamiento entre los patch cords, conectores y cable horizontal. Si esto no es tomado en cuenta en el diseño de todos los componentes que conforman el canal, NEXT FEXT ELFEXT un canal que contenga componentes que cumplen con los estándares puede fallar las pruebas una vez instalado. Para lograr un desempeño Categoría 6A/Clase EA, los plugs y jacks necesitan estar diseñados con técnicas de cancelación de ruido de acoplamiento. Entonces, cómo puede mejorarse el desempeño de este enlace débil? PSNEXT PSFEXT PSELFEXT La respuesta es crear el emparejamiento perfecto de plugs y jacks compatibles con versiones anteriores, primero, sobreponiéndose a la variabilidad de desempeño de los plugs; después, mejorando el desempeño de empate del jack. El resultado neto del desempeño mejorado del ruido PSANEXT PSAELFEXT de acoplamiento en cable y hardware de conexión es el desempeño óptimo del canal instalado. 13

15 COMMSCOPE A LA CABEZA DE LA REVOLUCIÓN 10G Ventajas de la Solución de Cobre de SYSTIMAX Los requerimientos del canal de cableado en la especificación IEEE 802.3an 10GBASE-T, así como los nuevos estándares de cableado TIA/EIA e ISO/IEC, son un reto para el desempeño de las soluciones existentes Categoría 5e y 6. Como se dijo anteriormente, el uso de componentes disparejos puede hacer difícil el cumplimiento con los estándares, si no es que imposible. CommScope ha logrado avances significativos en el desarrollo de la tecnología de cableado 10G. La experiencia única y herramientas adecuadas nos han dado la capacidad de cuantificar y predecir fenómenos en el canal debido a complejas interacciones entre los componentes que no son detectadas con la tecnología de prueba tradicional. con un desempeño especificado a 500 MHz. Como resultado, el desempeño del canal TIA/EIA Categoría 6A e ISO/IEC Clase EA está garantizado. Basado en un juego definido de fórmulas y respaldado por pruebas y modelado extenso, la seguridad de desempeño es dada en todas las frecuencias (desde 1 hasta 500 MHz), eliminando la confusión de valores promedio poco realistas o márgenes artificialmente altos en frecuencias discretas. Las afirmaciones de desempeño de GigaSPEED X10D son respaldadas por reportes y resultados extensivos de pruebas UL. Las soluciones GigaSPEED X10D están disponibles en versiones UTP y FTP para ajustarse a las preferencias del cliente. Además, opciones de infraestructura inteligente agregan una visión, conocimiento y control extra a su red, y soluciones preterminadas ofrecen flexibilidad, especialmente en centros de datos. Márgenes GigaSPEED X10D UTP Márgenes garantizados de desempeño de canal X10D UTP Pérdida de Inserción NEXT PSNEXT ACR-F PSACR-F Pérdida de Retorno > 0 db 1 db 3% CLAVE 3% 2.5 db 3 db 6 db 7.5 db 6 db 6 db 8 db 8 db 0 db 4 db 8 db Clase E A (1-250 MHz) Clase E A (1-500 MHz) X10D FTP está garantizado para cumplir con el estándar de la Categoría 6A/Clase E A El sistema de cableado GigaSPEED X10D de SYSTIMAX está diseñado específicamente para la aplicación 10G; como un bono adicional es compatible con versiones anteriores, dando soporte a aplicaciones de legado. Estructurado como una solución completa punta a punta y probada en condiciones del peor caso, la solución GigaSPEED X10D ofrece excelentes mejoras de desempeño que la colocan aparte. El desempeño del Ruido de Acoplamiento Externo, crucial para una transmisión exitosa 10G, está garantizado para el canal completo no solo el cable a lo largo de la frecuencia barrida total (1-500 MHz) y es probado en una estricta configuración 6 alrededor de 1, representativa de las condiciones del peor caso de instalación. Al utilizar herramientas únicas de diseño, las tecnologías implementadas en la Solución GigaSPEED X10D son capaces de suprimir la interferencia de los pares externos sin degradar el desempeño de transmisión del canal interno. Adicionalmente, la Pérdida de Inserción, NEXT, PSNEXT, ELFEXT (ACR-F), PSELFEXT (PSACR-F), la Pérdida de Retorno, el Retraso y el Giro de Retraso han sido mejorados Desempeño de canal GigaSPEED X10D UTP Diseño garantizado de canal X10D UTP db MHz Frecuencia, en MHz 200 MHz 300 MHz 400 MHz PSANEXT Pérdida de Inserción PSNEXT PSAACR-F PSACR-F Pérdida de Retorno 500 MHz 14

16 Es Momento de Tomar Seriamente los Tecnicismos del Cableado de Fibra Optica Con la transmisión óptica, la charla técnica acerca de rangos de información, ancho de banda, pérdida, tamaño del núcleo de fibra y la distancia soportada puede ser engañosa. Para hacer la elección correcta para 10G y más allá, es redituable conocer el lenguaje. Pérdida de Canal o Enlace. El camino total de pérdida o atenuación entre el transmisor y el receptor es la suma de diversos mecanismos de pérdida: dispersión, doblado micro, doblado macro e interconexión. Estos limitan la longitud máxima del sistema y el número de conexiones permitidas. Distribución. La pérdida intrínseca de fibra es dominada por lo que se conoce como dispersión Rayleigh, la cual resulta de variaciones en la densidad y composición del vidrio. Esta pérdida varía con las longitudes de onda de luz aplicadas. Vale la pena notar que la pérdida de cable NO es la misma que la pérdida de fibra, ya que el proceso de cableado puede incrementar la pérdida por encima de aquella de la fibra. Por ejemplo, la pérdida de la fibra puede darse como 2.5 db/km a 850 nm, mientras que el cable elaborado de dicha fibra puede ser clasificado como 3.5 db/km a 850 nm. Doblado Micro/Macro. Un doblado micro es una desviación local del eje de fibra, con amplitud mucho menor al diámetro de la fibra. Los doblados Micro pueden ocasionar que un rayo de luz golpeé la interfaz del revestimiento del núcleo en un ángulo extensivo, permitiéndole escapar e incrementar la pérdida. Un doblado macro es un doblado o giro en la fibra con un radio de curvatura de varios milímetros o más, ocasionando que la energía se pierda desde el núcleo e induciendo pérdida adicional. Pérdida de Interconexión. La pérdida de interconexión asociada con empalmes y conectores puede ser dividida en pérdida intrínseca y extrínseca. Los mecanismos intrínsecos son el resultado de tolerancias de manufactura en el diámetro, óvalo, excentricidad y apertura numérica del núcleo de fibra. Los mecanismos extrínsecos dependen del hardware de conexión y su capacidad de controlar la separación entre los extremos de la fibra. Un mal alineamiento transversal, axial o angular de los núcleos de fibra resulta en pérdida de inserción del conector. Para conexiones sencillas y dobles, las características específicas del conector LC, incluyendo una mejor alineación de la fibra, un empate de precisión y limpieza fácil del conector se combinan para ofrecer un desempeño superior general para conectores terminados en fábrica e instalados en campo. Interferencia Intersimbólica (ISI). Dentro de la fibra óptica, los bits de información son representados por pulsos de luz. Cada pulso de luz se expandirá o dispersará, a través del tiempo conforme viaja por la longitud de la fibra. Cuando esos pulsos de expansión se empalman, da como resultado la interferencia intersimbólica. A menor interferencia intersimbólica ocasionada por dispersión, mayor es la capacidad de la fibra de transmitir información. Hay dos principales tipos de dispersión en fibra óptica en el entorno LAN. Dispersión Cromática. La dispersión cromática describe la tendencia de diferentes longitudes de onda de viajar a diferentes velocidades en la fibra. Si es operada en longitudes de onda donde la dispersión cromática es alta, los pulsos ópticos tienden a ampliarse como una función de tiempo o distancia y ocasionar interferencia intersimbólica. Aunque la fibra multimodo presenta una dispersión cromática relativamente alta en una longitud de onda de 850 nm, el uso de lásers de espectro angosto (p.e. VCSELs) en redes de gigabits y las distancias en la LAN minimizan los efectos. Dispersión Modal. En sistemas de fibra multimodo, la mayor parte de la dispersión es ocasionada por dispersión modal. La dispersión modal existe debido a que los diferentes rayos de luz (modos) tienen una camino óptico de diferente longitud a lo largo de la fibra; por lo tanto, los rayos que entran al mismo tiempo no llegarán al extremo lejano de la fibra al mismo tiempo. La luz viaja más rápido en las regiones de bajo índice cerca del revestimiento y más despacio en las regiones de alto índice cerca del centro del núcleo. Este efecto de dispersión limita el ancho de banda como se muestra en las ilustraciones. Dispersión/ Doblado Pérdida de Interconexión Interferencia Intersimbólica Dispersión Cromática Dispersión Modal (típica) entrada forma ideal de bit traslape/ interferencia Dispersión Modal (multimodo de índice graduado) entrada luz pura ideal doblado macro doblado micro pérdida de retorno/ reflectancia resultado de un doblado micro resultado de dispersión resultado de un doblado macro pérdida de energía dispersión cromática salida, ancho de banda excedido salida a frecuencia máxima 15

17 Multimodo o Monomodo? La fibra multimodo tiene la capacidad de cumplir con los rangos tanto de distancia como de datos para las mayoría de las redes LAN actuales. Generalmente, los sistemas multimodo cuestan menos que los sistemas monomodo, ya que los optoelectrónicos que pueden ser utilizados con fibra multimodo son menos costosos que aquellos utilizados con fibra monomodo. Esta ventaja de costo explica la abrumadora popularidad de la fibra multimodo por encima de fibra monomodo en la mayoría de redes en instalaciones. En contraste con las redes de instalaciones, la fibra monomodo es virtualmente la única fibra utilizada por compañías telefónicas y de televisión por cable. Estas industrias requieren de la capacidad de larga distancia y de traslado de información de la fibra monomodo. En estas aplicaciones, los sistemas monomodo son efectivos en costo debido a que requieren menos equipos optoelectrónicos. Las Diferencias Entre las Fibras Cuál fibra es mejor? La respuesta depende en los parámetros de la red: las aplicaciones de la red que necesitarán soporte en los siguientes años y la longitud de los enlaces. También depende de si está evaluando una nueva instalación y actualizando una base instalada. La diferencia de desempeño radica en la pérdida de la fibra, su ancho de banda, o la capacidad de llevar información, y en la eficiencia del acoplamiento de energía hacia las fuentes de diodos emisores de luz (LEDs). El ancho de banda es especificado como un producto con distancia de ancho de banda con unidades de MHz-km, y conforme el rango se incrementa (MHz), la distancia a la cual el rango puede ser transmitido (km) baja. Por lo tanto, un ancho de banda de fibra más alto puede permitirle transmitir en rangos más altos de información o a través de distancias más grandes. 16

18 Pero mientras la pérdida de fibra y ancho de banda es importante para determinar la longitud de los enlaces y el rango de información, las características del transmisor y del receptor también juegan un papel importante. Cualquier declaración respecto a las capacidades de distancia de una fibra en particular deberá hacerse en el contexto del juego completo de especificaciones de una aplicación determinada. Cómo Asegurar una Comparación Correcta entre los Tipos de Fibra Multimodo Cómo se califica y prueba la fibra deberá ser una de las primeras preguntas en cualquier situación. El ancho de banda de una fibra multimodo es siempre especificado en MHz-km y en longitudes de onda específicas (p.e. 850 nm); sin embargo, los métodos de prueba difieren. Históricamente, la fibra multimodo era probada y el ancho de banda especificado utilizando el método OFL (Lanzamiento Saturado). Este método era optimizado para uso con LEDs. Pero conforme la era de gigabits entró, los lásers (VCSELs) se volvieron necesarios para transmitir velocidades por encima de 1 Gpbs, por lo que un nuevo método de prueba fue necesario. En el proceso DMD, un láser es utilizado para transmitir pulsos a través del núcleo entero de la fibra. Conforme cada uno de estos pulsos es recibido por un detector de alta velocidad en el extremo lejano, el retraso del pulso es determinado y se calcula el DMD. Este proceso está automatizado y cubre todos los modos de lanzamiento láser. Es importante notar que el ancho de banda láser, también conocido como Ancho de Banda Modal Efectivo (Effective Modal Bandwidth EMB) NO es lo mismo que ancho de banda saturado (OFL). 17

19 Por qué la Especificación DMD de CommScope es Mejor? La medida DMD estándar revisa la salida de una fibra monomodo a través del núcleo de un núcleo muestra de fibra multimodo en posiciones de lanzamiento radial separadas por pasos incrementados de 2 µm. La instalación de pruebas DMD de los Laboratorios CommScope utiliza un láser más preciso y extrae información de aún mayor resolución al reducir el tamaño del paso a 1 µm, doblando de manera efectiva el número de posiciones de revisión. Más que eso, CommScope rechaza la relajación permitida por el estándar desde el centro del núcleo para la solución LazrSPEED. CommScope ha demostrado que este DMD de Alta Resolución ofrece mayor seguridad de un ancho de banda adecuado para un juego más amplio de fibras y condiciones de lanzamiento láser (ver diagrama debajo). Conforme los proveedores buscan especificaciones más sueltas para reducir el costo de 10G y 100G, HRDMD (DMD de Alta Resolución) se volverá más importante. 86% de la energía 10G tiene lugar en este diámetro de 38 µm los estándares tienen requerimientos relajados de prueba en esta área CommScope prueba y califica toda esta región para confiabilidad y margen extras Adicionalmente, CommScope cuenta con certificaciones UL para su banco de pruebas DMD, asegurando que el producto cumple tanto como las especificaciones internas como las del estándar. 18

20 Extendiendo la Capacidad de la Fibra Optica Existen diversas opciones para extender la capacidad de la fibra óptica. Por ejemplo, los estándares LAN aún tienen que utilizar codificado de múltiples niveles en fibra multimodo para incrementar la capacidad de transmisión utilizando un ancho de banda menor, una técnica muy popular en LANs con base en cobre. Las LANs también pueden sacar ventaja del multiplexing de longitud de onda dividida (WDM), el cual ofrece canales adicionales a través de la misma fibra al utilizar diferentes colores (longitudes de onda) de luz. La transmisión paralela es otra manera de incrementar las velocidades de enlace, con múltiples fibras utilizadas para transmitir datos, combinados con surtido de lásers y detectores capaces de escalar el rango de información a través de la fibra multimodo con efectividad de costo. Conforme las velocidades LAN continúan evolucionando cada vez más alto, estas nuevas tecnologías y enfoques continuarán siendo desarrollados y desplegados. CWDM y DWDM División Multiplex de Núcleo Grueso (CWDM) es una alternativa de bajo costo frente a WDM Denso debido a que los diferentes canales pueden compartir la fibra en separaciones de mayor longitud de onda, permitiendo transmisores y receptores de menor tolerancia. Recientemente, ITU estandarizó una retícula CWDM con separaciones de 20 nm entre los canales. 20 nm 0.8 nm channel CWDM 32-channel DWDM 19

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