O cabeamento como base para

Gigabit Ethernet

David David TakashiTakashi Otaki, RCDDOtaki, RCDD

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Agenda

Introduo Como surgiu?

IEEE 802.3z IEEE 802.3ab

O que estabelece a TSB-95?

Gigabit Ethernet

10Base10Base--TT

Token RingToken Ring

100Base100Base--TT

FDDIFDDI

155 ATM155 ATM

Gigabit EthernetGigabit Ethernet

??????

As redes As redes evoluem e evoluem e

continuro a evoluir continuro a evoluir enquanto se enquanto se incrementem os incrementem os requerimentos de requerimentos de velocidade.velocidade.

10 10 Gigabit EthernetGigabit Ethernet

Gigabit Ethernet

Necessidades do mercado As aplicaes de rede incluem:

modelos de alta resoluo em 3D;

vdeo em tempo real;

servios de publicaes / editorao digital

As aplicaes das verticais incluem: internet/intranet;

data warehousing; solues com Fast Ethernet at o escritrio.

Gigabit Ethernet

Histria: 11/95 se forma grupo de trabalho no IEEE para se

pesquisar velocidades mais altas

7/96 se estabelece o grupo de trabalho IEEE 802.3z Se definem especificaes para meios de transmisso em

cobre e fibra ptica

Gigabit Ethernet

Nvel de confiana para o Usurio Final

Completamente compatvel com a base instalada de 10 e 100 Mbps Ethernet

Custo inicial razovel e com pouca necessidade de treinamento adicional para usurios de Ethernet

Informao do Informao do Gigabit Ethernet AllianceGigabit Ethernet Alliance

Gigabit Ethernet

Mas, realmente Ethernet? Segue utilizando o mesmo protocolo CSMA/CD

(Carrier Sense Multiple Access with Collision).

Segue utilizando o mesmo formato.

Gigabit Ethernet

Status

1000Base-T: Publicado em Maro/99

1000Base-SX/LX/CX: Publicado em Junho/98

Migrao Futura

Passos:

1. Melhorar as conexes switch a switch Mudanas dos enlaces para1000 Mbps entre switches de

100 /1000

2. Melhorar as conexes entre servidores e switches. Se obtem acesso de alta velocidade em aplicaes e

servidores de arquivos

3. Melhorar a conexo vertical de Fast Ethernet switcheado Unir e trocar os enlaces dos switches Fast Ethernet ao

repetidor ou switch Gigabit Ethernet

Migrao Futura

4. Melhorar uma conexo vertical com FDDI compartilhado Instalar pontos de Gigabit Ethernet aos switches FDDI ou

switches/roteadores Ethernet-a-FDDI e unir-los a um switch principal Gigabit Ethernet

5. Melhorar o rendimento de grupos de trabalho Instalar placas de rede (NICs) Gigabit Ethernet para o

enlace com switches e repetidores Gigabit Ethernet

IEEE 802.3z

802.3z inclue especificaes para:

MAC (Controle de Acesso de Meios)

Regras de topologa

GMII (Interface Independente de Meios Gigabit)

Trs interfaces de camada fsica utilizando uma codificao comum:1000BASE-SX, 1000BASE-LX e 1000BASE-CX.

1000Base-SX/LX

O objetivo atender a TSB-72. Requer-se uma capacidade de 300 metros

Utiliza tecnologa de Fibre Channel em circuitosde codificao e decodificao Codificao 8B/10. Tecnologa disponvel, comprovada e eficiente.

TIA/EIA TSB-72TIA/EIA TSBTIA/EIA TSB--7272

BackboneBackboneCableCable

Horizontal CableHorizontal Cable90m90m

CentralizedCentralizedCrossCross--ConnectConnectERER

TCTC WAWA

Backbone + Horizontal CableBackbone + Horizontal Cable+ Patch Cords + Patch Cords

1000Base-SX

Lances horizontais e verticais muito curtos.

Curto comprimento de onda (850nm).

Cabo de Fibra Multimodo. 50/125um ou 62.5/125um.

1000Base-LX

O Gigabit Ethernet demasiadamente rpido para LEDs e requere a utilizao de lasers ou de VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers). Rendimento de Laser a custos de LED.

Preocupaes com a Fibra Multimodo

As primeiras provas mostram um problemadenominado Atraso de Modo Diferencial (DMD -Differential Mode Delay).

Efeito produzido ao injetar um feixe de laser diretamente no centro do ncleo de uma fibra multimodo. Pela construo estrutural do ncleo, o feixe pode se dividir

em vrios modos.

Causa jitter ou deslocamento de fase...

Preocupaes com a FibraMultimodo

A distoro central muda a velocidade de alguns modos, aumentando a dilatao do pulso(semelhante ao efeito de disperso modal).

Cria deslocamento de fase e as vezes o receptor pode chegar a captar dois pulsos separadamente O reconhecimento de dados se perde.

Soluo para distncia em Fibra Multimodo para 1000Base-SX

Deslocamento Condicionado Desloca-se o transmissor do centro do ncleo da

fibra Pode faz-lo por meio de transceivers ou por meio

de cordes especiais que proporcionem o mesmo efeito.

Distncias para Fibra Multimodo 1000Base-SX

Dimetro do Ncleo

Largura de Banda Modal

Distncia Mxima

(um) (MHz-km) (metros)62.5* 160 22062.5** 200 27550** 400 50050** 500 550

**ConformeConforme a EIA/TIA 568a EIA/TIA 568--AA**Incluso proposta para **Incluso proposta para EIA/TIA 568EIA/TIA 568--BB

1000Base-LX

Distncias maiores utilizando fontes laser. Comprimento de onda a 1300nm.

Cabeamento de fibra tanto em monomodo como em multimodo.

Pesquisam se os VCSELs para LX

Distncias para Fibra com 1000Base-LX

Tipo de

Dimetro do Ncleo

Largura de Banda

Distncia Mxima

Fibra (um) (MHz-km) (metros)

MM 62.5* 500 550MM 50** 400 550MM 50** 500 550SM 10 n/a 5000

**ConformeConforme a EIA/TIA 568a EIA/TIA 568--AA**Incluso proposta para **Incluso proposta para EIA/TIA 568EIA/TIA 568--BB

Restrio de Perda em GigaBitEthernet

Antes:

Certificao da atenuao entre 5 a 10 dB Gigabit Ethernet:

Budget de perda menor: To baixo como 2.35 dB.

Mais restrito.

Atenuao mxima por conector 1.5dB.

Perdas em Gigabit EthernetPadro

Dimetro (microns)

Distncia (metros)

Atenuao(dB)

1000Base-Sx 62.5 220* 2.3862.5 275** 2.6050 500 3.3750 550*** 3.56

1000Base-Lx 62.5 550 2.3550 550 2.3550 550 2.359 5000 4.37

* A EIA/TIA 568-A especifica 160/500 MHz*km para fibra multimodo** A ISO/IEC 11801 especifica 200/500 MHz*km para fibra multimodo*** A especificao para Fibre Channel 500/500 MHz*km para fibra de 50 microns e

se prope para a ISO/IEC 11801.

Gigabit Ethernet sobre Cabo Blindado

1000Base-CX Projetado para enlaces curtos entre equipamentos

dentro de salas de telecomunicaes ou de equipamentos

25 metros de cabo blindado balanceado de 150 ohm (especial-TIPO 1 IBM )

Objetivo IEEE 802.3ab

Suportar CSMA/CD (protocolo de acesso ao meio).

Suportar transferncia de dados em half e full-duplex a 1000Mbps.

Suportar at 100m de cabo UTP de 4 pares.

Manter um BER (taxa de erros de bit) de 10-10 ou melhor

Cumprir ou exceder requerimientos de FCC Classe A.

Gigabit Ethernet sobre UTP 1000Base-T

250 Mbits/sec por par transmitindo em ambas as direes simultaneamente (Full-Duplex)

Codificao de sinal PAM 5

Definido at 100 metros.

Utiliza processamento digital para cancelar Perda de Retorno e Paradiafonia (NEXT), e Telediafonia (FEXT)

Esquema de Transmisso

Cada par transmite e recebe ao Cada par transmite e recebe ao mesmo tempo (mesmo tempo (FullFull--DupexDupex))

11

22

33

44

11

22

33

44

TX/RXTX/RX

Extremo Extremo PrximoPrximo

Extremo Extremo RemotoRemoto

Tec

no

log

ia D

SP

Tec

no

log

ia D

SP

TX/RXTX/RX

TX/RXTX/RX

TX/RXTX/RX Tecn

olo

gia

DS

PT

ecn

olo

gia

DS

P TX/RXTX/RX

TX/RXTX/RX

TX/RXTX/RX

TX/RXTX/RX

Esquema de Transmisso por Par

HBRIDO

HBRIDO

Tx

TxRx

Rx

250Mb/s 250Mb/s

Hbridos Magnticos

Os circuitos hbridos so utilizados para permitir transmisses bidirecionais sobre o par de cabos ao filtrar o sinal transmitido no receptor (eco).

Isolam eletricamente o cabo do equipamento de rede.

Hbridos Magnticos

O resduo do sinal transmitido do hbrido e a perda de retorno requerem de um sistema de cancelamento por par para remover o eco do sinal de transmisso.

HBRIDO

Tx

Rx

ECO

Uso de DSPs

Esta tecnologia se conhece como DSP -Processamento de Digital de Sinais ou filtros adaptaveis.

Os DSPs so utilizados para administrar os problemas de:

Intereferncia Intersmbolo, por ECO e Diafona (NEXT e FEXT)

Assegurar um BER (Taxa de Erros de Bits) de 10-10.

Esquema de Transmisso

Transmite 125 Mbaud/seg sobre cada par. Largura de banda de 125 MHz

2 Bits por smbolo (Codif. PAM-5)

125 Mbd/s x 2 bits/bd x 4 prs =

1000 Mbps !!!!

Codificao PAM 5 Utiliza 5 nveis

Designados -2,-1,0,1,2 (-1V, -0.5V, 0V, 0.5V e 1V)

Se os smbolos -1 e +1 no so utilizados e um canal utilizado nicamente para transmitir, a sinalizao permite a implementao de velocidades 100/1000 Mbps (Auto-Negociao)

Espectro 1000Base-T

Atravs de uma tcnica conhecida como pulse shaping ou filtro combinado com PAM-5, o espectro do sinal transmitido de 1000BASE-T essencialmente idntico ao espectro de 100BASE-TX

Gigabit Ethernet Alliance, 1000Base-T, Whitepaper, 1997

Espectro 1000Base-T

0

-80

-60

-40

-20

50 100 150 [MHz]

[dB]

100Base-Tx

1000Base-T

Robert Breyer, Switched, Fast, & Gigabit Ethernet,Macmillan Technical Publishing.

Espectro 1000Base-T

Enquanto que a energia entre 100 e 125 MHz no essencial para a operao da rede (finalmente funciona), tem um efeito significativo no rendimento no BER do sistema

BER para Gigabit Ethernet

O BER mximo para Gigabit Ethernet de 10-10 , ou seja, um erro de bit em cada 10 milhes de bits transmitidos (um error para cada 10 segundos).

BER para Gigabit Ethernet

IEEE declara que sistemas de cabeamento estruturado que cumpram com o padro Cat.5 ou superiores acoplados a componentes eletrnicos adequados, provero um BER de 10-10 ou melhor .

Re-transmisses O protocolo CSMA/CD determina se os dados foram

transmitidos adequadamente.

Se existir um problema , os dados devem ser retransmitidos.

Os problemas podem ser originados devido: Ao Cabeamento Estruturado

Electrnica Trfego.

Re-transmisses

Os problemas na eletrnica no podem ser resolvidos com Cabeamento.

Causas comuns de erros de transmisso so devidas emisso eletromagntica ambiental (EMI), eletrnica, ao desenho do cabo, s prticas de instalao, etc.

Soluo...

Melhor balanceamento do sistema para imunidade e maior margem

Melhorar a estrada

Requerimentos 1000Base-T

1000Base-TEspecificaes do Cabo

NEXTAtenuao

Atraso de PropagaoDiferna de Atraso

ELFEXT (e PS)Perda de Retorno

EIA/TIA 568-ANEXT

Atenuao

EIA/TIA 568-A-1Atraso de Prop.

Difera de Atraso

EIA/TIA TSB-95ELFEXT (e PS)Perda de RetornoTestes em Campo

Comparao dos Requerimentos de Enlace de Canal a 100 Metros

Parmetro Cat 5 Cat 5E Cat 6 1000Base-TNEXT loss 27,1 30 39,9 27,1PS NEXT loss N/A 27,1 37,1 22,3PS ACR N/A 3,1 15,9 N/AELFEXT loss 17,0 17,4 23,3 17,0PS ELFEXT loss 14,4 14,4 20,3 14,4R Loss 8,0 10,0 12,0 8,0Attenuation 24,0 24,0 21,3 24,0Delay (ns/100m) 538 538 538 570Delay Skew (ns/100m) 45 45 45 50

A tabela mostra valores a 100A tabela mostra valores a 100 MHzMHz

Gigabit Ethernet sobre UTP 1000Base-T

A meta do IEEE 802.3ab que 1000Base-T funcione sobre sistemas Categoria 5 normais mais ou menos

Se recomenda uma re-certificao das instalaes Categoria 5 j instaladas

Especificaes para novas instalaes

O rendimento recomendado se compara ao addendum Categora 5 E

A utilizao de Categoria 6 representa uma maior margem e um risco menor

Maior margem, maior confiabilidade!

TSB-95: Cumprimento Mnimo para Categora 5

Oferece caractersticas novas e completaspara Categora 5

Para que? Para prover ao IEEE 802.3 com um rendimento

antecipado para instalaes Cat. 5 Necessria para a implantao de 1000Base-T

TSB-95 Requerimentos de Rendimento Instalado

Enlace Bsico e Canal Oferecer largura de banda par a par de 100 MHz Recomenda testes de: Perda de Retorno,

ELFEXT, PS-ELFEXT, Atraso de Propagao Inclue procedimentos de testes em campo

Restries

Os cabos UTP de 25 pares para lanamentos verticais no esto suportados. Problemas de Cross-Talk (diafona)

1000BASE-T est destinado para lanamentos horizontales

Recomendaes TSB-95 e GEA

O que fazer quando a re-certificao no passa? 1. Remover pontos de consolidao

Se forem necessrios, troc-los por conexes Cat. 5 melhorados

2. Remover as conexes cruzadas e troc-las por interconexes

Recomendaes TSB-95 e GEA

3. Trocar o conector na rea de trabalho por Cat. 5E

4. Trocar o conector no TC por Cat. 5E

5. Trocar os patch cords por Cat. 5E para corrigir problemas de Perda de Retorno em baixas frequncias (< 20 MHz)

Concluso

Segundo a TSB-95 e GEA: Solues Cat 5, Cat 5E ou Cat 6 adequadamente

instaladas e testadas provero menos de 10-10

Erros de Bits.

Portanto: 100% Throughput

Outra concluso...

Que se passou com PS-NEXT?

Pode se garantir que o cabeamento Cat. 5 instalado atue melhor que os modelos de disenho (laboratrio) da tecnologia 1000BASE-T?

Quem possue equipamento 1000Base-T no mercado?

Obrigado!Obrigado!

David Takashi Otaki, RCDD

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