Novo Padrão NBASE-T de Gigabit Ethernet

Olá Pessoal,

Tradicionalmente a tecnologia Ethernet (IEEE 802.3) em redes cabeadas tem evoluído em saltos múltiplos de dez no que diz respeito à sua taxa de transmissão. O leitor pode observar na tabela abaixo uma síntese dessa evolução ao longo dos anos, considerando seu uso apenas nos cabos do tipo par-trançado. O objetivo deste artigo não é discutir as principais categorias de cabos par-trançado, por isso recomendo que os interessados no assunto cliquem aqui para ler outro artigo no blog. 

Outra tecnologia que evoluiu rapidamente em termos de taxas de transmissão foi o WiFi (IEEE 802.11) em redes sem fio. Atualmente o WiFi é imprescindível  porque permite que os recursos e serviços da rede, principalmente a Internet, possam ser acessados a partir dos dispositivos móveis dos usuários. Ocorre que o número de usuários com dispositivos móveis somente cresce e a qualidade do conteúdo multimídia consome cada vez mais banda, fatores que têm impulsionado a rápida evolução dessa tecnologia. 

A rede cabeada é o mecanismo de "escoamento" de tráfego responsável por prover banda suficiente para que os recursos da infraestrutura possam ser acessados de maneira satisfatória pela grande quantidade de usuários. Isso quer dizer que por trás de toda cobertura wireless, existe uma infraestrutura cabeada capaz de suportar a demanda dos usuários móveis. No entanto, por incrível que possa parecer, o fato é que os padrões WiFi conseguiram acompanhar o ritmo de desenvolvimento dos padrões Ethernet, de forma que agora os enlaces de acesso de apenas 1Gbps (Gigabit-Ethernet) não são mais suficientes para suportar os APs do atual padrão 802.11ac (Gigabit WiFi Wave2) que possuem taxas nominais da ordem de 3 a 6 Gbps. Para saber mais sobre o Gigabit WiFi (802.11ac), clique aqui para ler outro artigo do blog. 

A solução natural seria atualizar a infraestrutura cabeada para o próximo padrão, ou seja, para o 10GbE, mas existem alguns problemas técnicos em fazê-lo, além do alto custo das interfaces. Para manter o limite nominal do comprimento do cabo de par-trançado em 100 metros, a tecnologia 10GbE somente opera com o cabo do tipo Cat6A. A maioria do cabeamento instalado nas empresas para interligar os terminais e APs nos switches é Cat5e e Cat6. Isso quer dizer que além do alto custo de substituição das interfaces de todos os equipamentos da infraestrutura, também seria necessário reinstalar boa parte do cabeamento na empresa, algo totalmente inviável em termos de retorno do investimento, principalmente em projetos de cabeamento implantados/atualizados recentemente. 

Desde março de 2015 a aliança NBASE-T, originalmente fundada pela Cisco em conjunto com outras empresas, vem trabalhando na proposta do rascunho IEEE P802.3bz para amenizar esse impasse. Com perspectiva de aprovação do novo padrão em setembro de 2016, a proposta da aliança é conseguir atingir velocidades intermediárias entre os limiares de 1Gbps (Gigabit-Ethernet) e 10Gbps (10GbE), especificamente 2.5Gbps utilizando o cabeamento Cat5e (2.5GBASE-T) e 5Gbps utilizando o cabeamento Cat6 (5GBASE-T) já instalado nas empresas.

Ainda que a opção de evoluir para o padrão 10GbE seja a melhor solução técnica do ponto de vista de escalabilidade para permitir o crescimento da rede, é inegável que o NBASE-T será muito atrativo como solução de curto e médio prazos para permitir o crescimento da rede sem a necessidade de altos investimentos, o que permitirá que as empresas consigam diluir melhor seus custos e melhorar o retorno dos investimentos recém realizados em cabeamento. Os switches Multi-Gigabit da Cisco já são aderentes ao NBASE-T, sendo que o leitor pode encontrar mais informações sobre esses switches no link abaixo:

http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/enterprise-networks/catalyst-multigigabit-switching/index.html

Samuel.

Parâmetros na Certificação de Cabeamento Estruturado

Olá Pessoal.

O processo de certificação do cabeamento estruturado de uma rede, seja composto por cabos de par-trançado (balanceados) ou fibras ópticas, requer equipamentos especializados e envolve uma série de parâmetros determinados pelas normas ANSI/TIA-568-C (2009). Os certificadores de cabos da Fluke Networks (figura), por exemplo, são referência mundial.

Fonte: Fluke Networks®

São vários os testes exigidos pela norma, a listar:

• Configuração de Terminação (Wire Map)
• Comprimento do Cabo
• Perda de Inserção (Atenuação)
• Perda de Retorno (Impedância)
• Paradiafonia (NEXT), PS-NEXT, ELNEXT e PS-ELNEXT
• Relação Atenuação/Paradiafonia (ACR)
• Atraso de Propação (Delay)
• Desvio no Atraso de Propagação (Delay Skew)

O teste de mapeamento dos fios é o mais simples deles e consiste em assegurar que a sequência de fios nos conectores RJ-45 dos cabos de par-trançado esteja em conformidade com os padrões T568A ou T568B, conforme observado na figura abaixo.

Costumo organizar os demais parâmetros nas seguintes categorias:

• Diafonia
• Impedância
• Atenuação

A diafonia ou linha cruzada (do inglês crosstalk) ocorre quando um determinado par de fios gera interferência em outro par nas proximidades, seja no mesmo cabo ou em outro. A diafonia pode receber várias classificações, então vou detalhar as principais na sequência abaixo: 

• NEXT ou Paradiafonia
• FEXT ou Telediafonia
• AXT
• PS-NEXT
• PS-FEXT
• Etc...

O NEXT (Near-End CrossTalk) ou paradiafonia diz respeito à interferência entre pares de fios na mesma extremidade de um mesmo cabo. É um parâmetro bastante sensível e os valores mais altos indicam menor ruído (interferência). Na realidade os resultados dos valores medidos é negativo, mas os equipamentos que fazem a medição não mostram esse sinal negativo. Por isso um resultado de 30dB (-30dB) indica menos interferência do que um resultado de 10dB (-10dB). 

O FEXT (Far-End CrossTalk) ou telediafonia diz respeito à interferência entre pares de fios em extremidades opostas de um mesmo cabo. O FEXT não é um problema tão sério quanto o NEXT porque a diafonia que ocorre longe do emissor gera menos ruído. O AXT (Alien CrossTalk) diz respeito à incidência de interferência entre pares de fios de cabos distintos que passam pelo mesmo conduíte, por exemplo, quando submetidos à pressão excessiva. 

O PS-NEXT e PS-FEXT (PS de Power Sum) consideram a somatória de interferências do sinal aplicado em três pares sobre o quarto par e são importantes nas redes modernas que utilizam todos os quatro pares de fios. Na tecnologia Fast-Ethernet (100 Mbps) que utiliza apenas os pares 1,2 (TX) e 3,6 (RX), o teste de diafonia entre os pares verde e laranja (V - L) é suficiente porque os demais pares são inutilizados e não geram interferência. Na tecnologia Gigabit-Ethernet (1 Gbps) que utiliza todos os quatro pares de fios na transmissão de dados, os tradicionais testes NEXT e FEXT têm que ser realizados entre todos os pares possíveis, que são:

• V - L
• V - A
• V - M
• L - A
• L - M
• A - M

Legenda: V (Verde), L (Laranja), A (Azul) e M (Marrom).

A impedância é a medida da resistência (em ohms, Ω) que deve ser uniforme ao longo do cabo e conectores. A norma ANSI/TIA-568-C recomenda cautela na tração excessiva aos condutores, emendas desnecessárias e torcimentos dos cabos porque essas ações impactam negativamente no valor de impedância, cujo limite de tolerância é de 15%. Apenas para constar, a referência padrão de um cabo de par-trançado Cat5e é de 100Ω.

A atenuação é expressa em dB e representa a redução da amplitude do sinal ao longo do cabo (perda). Também degrada em frequências mais altas, motivo pelo qual os equipamentos fazem sua medição em diferentes frequências que variam dos 64kHz até 100MHz (no cabo Cat5e) ou mais em outras categorias.

Abraço.

Samuel.

Categorias de Cabos de Par-Trançado

Olá Pessoal.

É comum no cotidiano dos profissoinais de infraestrutura que atuam com cabeamento estruturado a utilização dos tradicionais cabos metálicos de cobre de par-trançado, sendo atualmente os dois mais populares: (i) Cat5e e (ii) Cat6. 

O nome par-trançado vem de um processo natural de blidagem eletromagnética que é empregado nesses cabos - o trançamento entre os pares de fios. Essa blindagem natural consiste na transmissão repetida da mesma informação nos dois fios de um par com polaridades invertidas. Ao fazê-lo, cada sinal (corrente elétrica) irá geral a sua volta seu respectivo campo magnético e ambos serão idênticos, no entanto com as polaridades invertidas - ou seja, os campos se ANULAM! A figura abaixo ilustra esse processo.

O tradicional cabo UTP Cat5e opera em frequências de 100MHz e são comumente empregados com a tecnologia Fast-Ethernet para trafegar dados com taxas de transmissão de 100Mbps, respeitando o limite nominal de 100m no comprimento dos cabos. Embora o cabo de par-trançado Cat5e seja recomendado para taxas de 100Mbps (100BASE-TX) onde o limite nominal do comprimento é 100m, muitos devem saber que somente os pares 1-2 (TX) e 3-6 (RX) são efetivamente utilizados na comunicação (vide figura abaixo).

 

É possível utilizar esse mesmo sistema de cabeamento para conseguir taxas de transmissão de 1 Gbps (1000BASE-T), desde que todos os quatro pares de fios sejam utilizados na transmissão/recepção (half-duplex), no entanto essa prática não é recomendada porque a proximidade entre os pares aumenta a incidência de diafonia e limita bastante o comprimento nominal do cabo que pode decair para cerca de 20m apenas.

Para esse fim o cabo de par-trançado Cat6 é recomendado nas redes que operam a 1Gbps, já que agora sua frequência de operação é da ordem de 250MHz. Isso ocorre porque esse cabo é construído com tranças não uniformes entre seus pares e também existe um "balizador" interno que separa os quatro pares, mecanismos que evitam a interferência entre os pares (diafonia ou crosstalk), funcionando como blindagem adicional à clássica blindagem natural das tranças.  Ou seja, na prática, através da adoção do cabo Cat6 é possível operar com taxas de 1 Gbps (1000BASE-TX) em full-duplex e com limite nominal do comprimento do cabo em 100m! 

Outro detalhe importante que as pessoas têm que ficar atentas diz respeito aos conectores utilizados na terminação dos cabos. Embora os terminais sejam padronizados para fins de compatibilidade entre as diferentes categorias de cabos, o terminal RJ45 do Cat6 é diferente do terminal RJ45 do Cat5e. Reparem na figura abaixo (à esquerda) que no terminal do cabo Cat6 os fios não ficam posicionados de maneira paralela, outro mecanismo para diminuir a incidência de interferência já que todos os fios estão sendo utilizados para transmitir informação. Terminar um cabo Cat6 com o conector errado pode ser suficiente para diminuí-lo operacionalmente ao Cat5e! Fiquem realmente atentos em relação a isso...

 

O último padrão de cabo metálico de par-trançado foi oficialmente publicado em fevereiro de 2008 na Norma ANSI/TIA-568-C e é denominado Cat6A (figura abaixo) - "A" de Augmented ou Aumentado. Esse tipo de cabo é mais grosso do que o Cat6 e possui maior espaçamento interno entre os pares de fios, o que permite sua operação em frequências da ordem de 500MHz por haver menos interferência. Com essa frequência esse cabo pode ser empregado em backbones prediais para suportar taxas de transmissão de 10Gbps (10GBASE-T) com comprimentos nominais que variam entre 37m e 55m, podendo inclusive chegar aos 100m.

Além da alta taxa de transmissão, outra grande vantagem do cabo de par-trançado Cat6A é que ele possui menor incidência à interferência de Alien Crosstalk, ou seja, a diafonia entre pares de cabos distintos - fenômeno da interferência que um cabo gera em outro cabo, conforme pode ser observado na figura abaixo. Isso é uma vantagem em conduítes que possuem vários cabos próximos uns dos outros, o que é comum. No entanto sua desvantagem, além do preço mais caro, é que esses cabos são mais grossos.

Os próximos esforços de paronização caminham para aquilo que serão os cabos de par-trançado Cat7 (taxas de 40Gbps em cabos de até 50m) e Cat7A (taxas de 100Gbps em cabos de até 15m). No entanto, nenhuma dessas categorias ainda é formalmente definida em norma pela ANSI/TIA, embora haja fabricantes no mercado vendendo essas soluções.

Para finalizar esse artigo, trago um breve resumo com as principais categorias:

Abraço.

Samuel.