10GBase-T Ethernet: La dirección de los sistemas de cableado en cobre

Desde hace más de dos décadas, los sistemas de cableado de par trenzado han sido la tecnología de
capa física usados para soportar las redes comerciales Ethernet. Para mantenerse actualizado con las aplicaciones de Ethernet los sistemas de cableado estructurado evolucionaron para respaldar la necesidad constante de ancho de banda y soportar velocidades más altas.

En 1990, cuando surgieron las primeras normas de cableado estructurado definido por categoría, nadie podía imaginarse que llegaríamos a necesitar redes de 10G. Lo que resulta irónico, es que la que se denominó “Fast” (del inglés, rápido) Ethernet (100Base-T) ya no se considera rápida y es 10 veces más lenta que Gigabit Ethernet (1000Base-T) y 100 veces más lenta que 10GBase-T. Pero luego de 20 años de experiencia, la tendencia es inevitablemente clara y cada vez mayor: demanda de velocidad de red.

Hoy en día, el mercado de sistemas de cableado de Ethernet lo dominan los enlaces de 1G y el par trenzado representa el 90% de todos los puertos Ethernet de 1G. Sin embargo, el panorama está cambiando y se estima que los puertos Ethernet de estos puertos disminuirán. Esto resalta el hecho de que las empresas líderes ya empezaron a migrar a velocidades de red mayores, como 10GBase-T. De hecho, actualmente la tasa de crecimiento de 10G está en dos dígitos y tiende a ser superior a 1G en todos los puertos para 2014, de acuerdo con la empresa de investigaciones del mercado LightCounting; los puertos 10G aumentarán siete veces: de 8,5 millones a 62,2 millones, según pronostican los analistas de Dell’Oro.

Tipos de medios para 10 Gigabit Ethernet

El cableado de par trenzado no es la única opción para las redes de 10G. Diversos tipos de medios físicos actualmente respaldan aplicaciones de 10G, incluso 10GBASE-CX4, SFP+ DAC, fibra óptica y 10GBASE-T (con par trenzado, conectores RJ-45).

  • 10GBASE-CX4: El estándar establecido para cobre de 10G CX4, poco se usa hoy en día por su incapacidad de desempeño en grandes distancias.
  • 10GBASE-SFP+ conexión directa: Los ensambles pasivos SFP+ (Small Form-Factor Pluggable) consumen poca energía y tienen cables inferiores a 10GBASE- CX4. Son muy conocidos y cada día se adoptan más! Sin embargo, desde un punto de vista de cableado estructurado, tienen una distancia limitada (hasta 10m), no son interoperables entre los proveedores de equipos y no son flexibles ni rentables como el 10GBASE-T.
  • Fibra óptica: Las opciones de fibra como, 10GBASE- SR (Fibra SFP+) ofrecen la ventaja de trabajar con distancias mayores, con baja energía y proporcionan un perfil de cable más pequeño. Sin embargo, los altos costos del equipo activo de fibra hacen que sea una opción que no todos los usuarios finales puedan justificar en aplicaciones de hasta 100 metros.
  • IEEE 802.3an (10GBASE-T): Esta norma IEEE define las conexiones de un cable de par trenzado con conectores RJ-45. La tecnología CAT 6A puede brindar un desempeño de 10G de hasta 500 MHz y a una distancia de hasta 100 metros. En lo que respecta a desempeño, no se recomienda CAT 6 en instalaciones nuevas destinadas a ser soporte de redes de 10GBase-T.

La norma TIA para CAT 6A se publicó en 2008 pero el mercado fue lento al principio para adoptarla, debido a su alto consumo de energía, al costo de la primera generación de 10GBase-T y de los equipos.
Sin embargo, se logró la adopción en el último año y los analistas consideran a 10G BASE-T como el tipo de medio dominante para las redes 10G. Los procesadores Xeon E5 lanzados recientemente por Intel funcionan con 10GBASE-T y aceleran una transición a gran escala a 10G de 1G al disminuir el consumo de energía y mejorar la densidad.

Además, cuando se comparan los costos por puerto del equipo, mantenimiento, y ensamblado de 10G Ethernet, CAT 6A y par trenzado es significativamente más rentable que otras tecnologías. El costo sigue disminuyendo también: en 2008, el costo de un solo puerto de tarjeta de interfaz de red 10GBASE-T podía ser superior a los $1.000 por puerto. Hoy en día, ese costo disminuyó a alrededor de $300 y seguirá disminuyendo. CAT 6A es compatible con versiones anteriores y muchos usuarios finales están instalando CAT 6A como soporte de las redes 1G actuales cuando preparan rutas de migración sin fisuras a 10GBASE-T. Este enfoque deriva en ahorros de costos y un rendimiento mayor de las inversiones a largo plazo.

El futuro del cobre más allá de 10G
Mientras las tecnologías 10G dan pasos enormes en el mercado, algunos centros de datos ya evalúan la migración de sus redes a aplicaciones Ethernet de velocidades más altas todavía. A medida que los servicios con mayor demanda de banda ancha cobran imnportancia, como la virtualización y la informática en nube, muchos directores de informática se anticipan a las actualizaciones a velocidades de 40G o superiores. En poco tiempo se adoptarán tasas para equipos con conexiones para 40G que superen los 10G en apenas cinco años, tal como predijo Cisco Systems.

En 2010, IEEE publicó la norma 802.3ba para tasas de transferencia de 40 y100 Gigabit Ethernet que empleaban fibras de monomodo
o multimodo y DAC (cobre de conexión directa, por sus siglas en inglés) de cobre doble eje. Este nuevo estándar aceleró el interés en aplicaciones de velocidades más altas. Sin embargo, los enlaces de cobre definidos en la norma sólo hacen mención a las distancias cortas de un punto a otro; además, hay gran expectativa en la industria para ver el cableado de pares trenzados de cobre de última generación que cumpla con las tasas de transferencia de 40G.

Los organismos de sistemas de cableado globales, TIA e ISO, están en las etapas preliminares del desarrollo de normas de cableado de cobre de última generación que respalden 40G o más. El comité TR 42.7de TIA planea definir las normas que respalden velocidades de 40G y que usen sistema de cableado de par trenzado con una frecuencia de desempeño de hasta 2 GHz (2.000 MHz). La norma de cableado de última generación de ISO/IEC actualmente en desarrollo, conocida como ISO/IEC 11801-99-x, se asemeja a la norma TIA en proyecto. También apunta a velocidades de 40G o superiores y una frecuencia de hasta 2.0 GHz.

Se sogirió el cableado y los conectores CAT 7A (clase FA) actuales como una solución posible que sirva de soporte para las aplicaciones 40G.

Sin embargo, esta tecnología presenta varias limitaciones, La CAT 7A actual opera a 1GHz (según lo definido por ISO, el único organismo de normas que reconoce la norma CAT 7A), pero tanto TIA, ISO como IEEE apuntan actualmente a frecuencias muy superiores a 1GHz — y 2GHz como máximo (como se mencionó anteriormente) — para la próxima generación de cableado.

En este punto, se anticipa que IEEE evaluará un proyecto de 40GBase-T durante este año para abordar las normas de cobre de última generación. El soporte crece dentro y fuera de la comunidad de Ethernet y el crecimiento de 10GBase-T respalda consideraciones técnicas para el sistema de cableado de cobre de la próxima generación.

El par trenzado de cobre (CAT 6A) emerge como el método dominante para 10G debido a su flexibilidad, bajo costo, alcance y compatibilidad con versiones anteriores. Sólo tiene sentido esperar que los directores de informática y los gerentes de TI esperen una opción similar a 40GBASE-T, que genere una migración simple a las redes Ethernet de velocidades más altas. Los miembros del personal y los ingenieros de Leviton participan activamente en los comités de estándares de esta industria y están abocados a definir las soluciones ideales.