Le potenzialità del filo di rame: 10GBASETX e oltre

Lo standard EEE 802.3ba per reti Ethernet su fibra a 40 Gb/s e 100 Gb/s è stato ratificato in Giugno 2010. C’è ancora posto per il rame nella corsa alla banda larga?
In realtà esistono ottimi argomenti a favore del cablaggio in doppino in rame non schermato (UTP) o schermato (ScTP). Per l’utente finale è importante capire che la schermatura non è la soluzione magica al problema del rumore; al contrario, spesso può peggiorare la situazione. Se consideriamo tutti i fattori, le soluzioni UTP avanzate come IBDN™ System 10GX della Belden offrono ottime performance in fatto di disturbo – e lo fanno senza i problemi di connessione e messa a terra tipici del cablaggio ScTP.

Tabella 1

Il cablaggio a doppino bilanciato è perfettamente in grado di supportare l’ Ethernet di prossima generazione, sia nella configurazione schermata che non scermata. Il termine schermato si riferisce generalmente alla costruzione di un cavo a norme TIA dotato di schermatura totale su un nucleo di 4 doppini, denominato anche F/UTP negli standard internazionali.

Prima di considerare la possibilità di trasmissioni di dati a 10 Gigabit/secondo su doppino, ricordiamo che nel 1995 gli scettici erano convinti che la Categoria5 e i 100 Mbps fossero il limite del rame e che il futuro sarebbe stato dominato dalla fibra. Tuttavia, 15 anni dopo, il rame sta ancora andando benissimo e supporta velocità di trasmissione 100 volte maggiori di quelle previste. Abbiamo visto l’evoluzione del rame dalla Categoria5 allla 5e alla 6 fino alla Categoria 6a. Nel frattempo la fibra ottica si è evoluta da 62.5/125 _m OM1 a 50/125 _m OM2 fino alle fibre 50/125 _m OM3 e OM4 ottimizzate laser.

Se esaminiamo le richieste di canali e tecnologie per le differenti generazioni di Ethernet, saremo in grado di stabilire cosa sia necessario per il supporto dei 40 Gbps su rame.

(Nota: The i valori SNR values in tabella 1 comprendono un margine di sicurezza di 3 dB.)

La tavola 1 mostra anche due possibili scenari per una implementazione Ethernet a 40 Gbps.
Il primo scenario usa lo stesso schema di codifica di Ethernet 10GBASE-T con encoding 16/DSQ 128. La larghezza di banda minima per supportare questo flusso di dati è di 1600 MHz con un SNR di 26 dB. Il secondo scenario usa la codifica PAM 32/DSQ 512, che riduce la larghezza di banda necessaria a 1200 MHz richiedendo tuttavia 6 dB in più di SNR.

(Tavola 2 – Perdite d’inserzione e rumore totale)

I principali parametri di performance di un canale a doppino bilanciato per una larghezza di banda fino a 1600 MHz sono indicati in tavola 2. Il più importante di questi parametri è la perdita d’inserzione. Per compilare questa tabella abbiamo usato le equazioni per la perdita d’inserzione di un canale Categoria 6A estrapolate fino a una frequenza di 1600 MHz.

La perdita d’inserzione su 100 metri a 1600 MHz è di 94.9 dB. Si tratta di un segnale veramente debole e si avvicina alla soglia di rumore di fondo a queste frequenze. Se riduciamo la distanza a 50 metri, la perdita d’inserzione è comparabile a quella di 100 metri su 400 MHz.

In tabella 2 il rumore totale è stato calcolato tenendo in considerazione alcuni sistemi di ottimizzazione della resa del cavo e di riduzione del rumore, compresi 60 dB di cancellazione eco, 40 dB di NEXT e 20 dB di FEXT. Il risultato netto è un rapporto segnale/rumore positivo esteso fino a 1600 MHz per 50 metri di linea.

La capacità Shannon per la linea di 50 metri in tavola 2 è fra i 50 Gbps e i 56 Gbps a seconda dello scenario. Da questo possiamo concludere che il cavo in rame di categoria superiore 6A è in grado di supportare dati a 40 Gbps su una linea fino a 50 metri. Ma non è il capolinea. Si va verso cavi con specifiche che arrivano fino a 1600 MHz. E’ una sfida che i produttori saranno in grado di vincere. I dati a 40 Gbps servono principalmente per connessioni switch-server per cui la distanza massima di 50 metri non è certo una limitazione per la maggior parte di ipotesi di utilizzo del rame.