Cat 6A/Cat 6A Versenyképesség elemzés A csatlakozó-hardver piac helyzete
Cat 6A/Cat 6A Versenyképesség elemzés - A csatlakozó-hardver piac helyzete
TARTALOMJEGYZÉK 1.
Bevezetés
2.
NEXT - a legnagyobb kihívást jelentő paraméter
3.
FEXT
4.
Beiktatási veszteség / Illesztési veszteség
5.
Végkövetkeztetések
6.
Források és további információk
2
A csatlakozó-hardver piac helyzete 2006. júliusában jelent meg az IEEE protokoll a vörösréz sodrott érpáros kábelezéssel megvalósított 10Gb Ethernethez (802.3an). Mivel ez az alkalmazott frekvenciatartományt 500 MHz értékre növelte, a Cat.6 kábelezés pedig csak 250 MHz-re volt definiálva, új kábelezési szabványok kerültek kidolgozásra ezen protokoll támogatása céljából. Bár ezen új szabványok némelyike még most is kidolgozás alatt áll, rendszeresen jelennek meg olyan új komponensek a piacon, amelyek a teljesítményre vonatkozó új szabványoknak való megfelelőségüket mutatják. Több hónapon át (2009. tavaszán) különböző gyártóktól beszereztünk 10G, vagy Cat. 6A címkével ellátott csatlakozóeszközöket, és azokat bevizsgáltuk, hogy képet kapjunk a piaci helyzetről. Jelen tanulmányban összefoglaljuk megállapításainkat.
1.
Alkalmazás: Technológia: Formátum: Téma:
Cél:
Célcsoportok:
Szerzők: Kiadta:
Irodai kábelezés, rézkábelezés, 10Gb Ethernet, IP alkalmazások tanulmány Cat. 6A és Cat. 6A szabványok, modulok teljesítménye, szabványos paraméterek
A Cat. 6A modul piac helyzetének megismerése, fontos paraméterek és szempontok csatlakozó-hardver eszközök kiválasztásához Rendszer-integrátorok, tervezők, telepítők, felhasználók Regina Good-Engelhardt 2009, szeptember
Bevezetés
Még azelőtt, hogy az IEEE 802.3an 10GBASE-T szabvány kibocsátásra került volna, már számos kábelgyártó olyan rendszereket ajánlott, amelyek csatorna konfigurációban támogatták ezt a protokollt. A csatorna teljesítménye szempontjából kritikus, hogyan működnek együtt a csatorna elemei, különösen a csatlakozódugó és a csatlakozóhüvely. A csatlakozóhüvelynek kompenzálnia kell a csatlakozódugóban létrejövő áthallást éppúgy, mint azt, amely magában a csatlakozóhüvelyben keletkezik. Minél jobban együttműködik ez a két komponens, annál jobb lesz a teljesítmény. Az 1. ábrán két különböző gyártótól származó, majdnem tökéletesen illesztett csatlakozóhüvelyt és dugót mutatunk be, egyszerűsített ábrázolásban.
1.ábra:
Rendszer konfigurációban tökéletesen összehangolt csatlakozóhüvely és csatlakozódugó
3
Jack 1
1. csatlakozóhüvely
Compensation
Kompenzálás
Crosstalk
Áthallás
Plug 1
1. csatlakozódugó
Jack 2
2. csatlakozóhüvely
Plug 2
2. csatlakozódugó
Egyértelmű, hogy amennyiben ugyanaz a szállító gyártja mind a csatlakozódugót, mind a csatlakozóhüvelyt, jóval egyszerűbb ezt a finom hangolást elvégezni. Ha azonban különböző gyártók komponenseinek együttműködésére (interoperabilitására) van szükség, akkor a csatlakozóhüvely gyártójának biztosítania kell azt, hogy a kívánt csatlakozó (hüvely és dugó) teljesítmény egy adott teljesítmény sávba eső összes csatlakozódugóval is megvalósuljon. A 2. ábra egy lehetséges kimenetelt szemléltet az esetre vonatkozóan, ha a csatlakozóhüvely nem biztosít elegendő kompenzációt és az illesztett teljesítmény az előírt tartományon kívül esik.
2. ábra:
Nem kielégítő kiegyenlítés "mix & match" (csatlakozóhüvely/dugó) konfigurációban
Jack 1
1. csatlakozóhüvely
compensation
kiegyenlítés
crosstalk
áthallás
Plug 1
1. csatlakozódugó
Mated NEXT performance
Illesztett NEXT (közel végi áthallás) teljesítmény
Ennélfogva olyan komponens-szabványok kerültek bevezetésre, amelyek előírják azt a teljesítményt, melyet az egyes komponenseknek teljesíteniük kell annak biztosítása érdekében, hogy az adott osztályra vonatkozó, átfogó csatorna-, vagy állandó összeköttetés elérésre kerüljön. Ez biztosítja a különböző szállítók által gyártott komponensek közötti együttműködési képességet (kompatibilitást).
4
Az R&M "Cat.6A a Cat6A-val szemben. Mi a különbség és miért törődjek vele?" című tanulmánya részletes tájékoztatást ad a kidolgozás alatt álló új szabványokról és a köztük lévő eltérésekről. A mi esetünkben nagyon fontos annak megértése, hogy az EIA/TIA Cat.6A és az ISO/IEC Class EA/Cat.6A szabványok eltérőek. Az R&M a Class EA osztályú csatorna megvalósítását ajánlja, mivel ez a rendelkezésre álló, legkiemelkedőbb teljesítménnyel rendelkező csatorna, amely a jelenlegi RJ45 technológián alapul. A Class EA teljesítmény "mix & match" rendszer esetén való eléréséhez ISO/IEC előírások szerinti Cat.6A komponenseket kell használni. Amint azt már fentebb említettük, az új szabványok az alkalmazott frekvenciatartományt 500 MHz-re növelik, ami a Cat. 6 frekvenciatartományának kétszerese. Ez pedig megnöveli azt a műszaki kihívást, amelyet a komponensek tervezésre jelent, a második és harmadik szintű hatások következtében, mint például keresztmódusú csatolás, amelyet a modulban ki kell egyenlíteni. Érdekelt bennünket az, hogy megismerjük a piaci helyzetet a modulok teljesítménye vonatkozásában, ennélfogva aktuális modulokat szereztünk be ismert gyártóktól több hónapon át, majd leteszteltük ezen modulokat az új, újra-beágyazott /re-embedded/ vizsgálati módszertan szerint, amely a korábbi "de-embedded" vizsgálati módszer továbbfejlesztése, mivel gyorsabb és az eredményei következetesebbek. Az alábbiakban ismertetjük megállapításaink összefoglalását. Világosan kell látni, hogy a piac folytonos mozgásban van, ezért ezeket az eredményeket annak a tükrében kell tekinteni, hogy azok mindössze egy adott időpont "pillanatfelvételét" képviselik (2009. tavasza). Megjegyzés: Az alábbi görbék némelyike a legkedvezőtlenebb esethez tartozó eltérést mutatja be valamely paraméter határértékéhez képest, de mutatja a FWD/REV (Előre/Hátra) irányt is. Gyakorlatilag az eredmények változóak, attól függően, hogy melyik irányban (előre, vagy hátra) történik a tesztelés, ennélfogva a szabványok előírják a szóban forgó paramétereket illetően, hogy mindkét irányt tesztelni kell.
5
2.
Közel végi áthallás (NEXT) - a legnagyobb kihívást jelentő paraméter
A NEXT (közel végi áthallás) valamely érpár által egy szomszédos érpáron okozott zaj, vagy zavaróhatás mértéke, melynek mérése a közel végen történik. Általában véve ezen áthallást a csatlakozóhüvelyben lévő kompenzáló elemek segítségével csökkentik. Tervezési intézkedésekkel - mint például azon hossz korlátozása, amelyen a vezetékek egymással párhuzamosan haladnak - is csökkenthető ez a fajta csatolás. A 3. ábra a NEXT mérések összefoglalását mutatja be az EIA/TIA szerinti Cat. 6A szabványos határértékeihez képest. A vizsgált modulok egyike sem érte el ezen szabvány előirt műszaki teljesítményt. Az eredmények azt mutatják, hogy 10GbE teljesítményhez a különböző gyártók rendszereinek együttműködése jelenleg nem lehetséges, és kihangsúlyozzák azt a műszaki kihívást, amelyet olyan modulok tervezése jelent, melyek elérik a Cat. 6A teljesítményt. Számítani kell arra, hogy a helyzet még kedvezőtlenebb, ha az összehasonlítás ISO/IEC előírások szerinti Cat. 6Aval történik, mivel a teljesítményre vonatkozó követelmények 500 MHz-en 3 dB-lel magasabbak, mint a Cat.6A esetén. A NEXT tartalékának összehasonlítása (az FWD és REV legkedvezőtlenebb esetében) a Cat.6A-val
3. ábra:
Az EIA/TIA Cat.6A határértékekhez viszonyított, legkedvezőbb esethez tartozó NEXT tartalék. Az R&M Real10 Cat.6 modult jellemzi a harmadik legjobb teljesítmény
6
Ezen eredmények meglepőek lehetnek, de valójában azon tényt hangsúlyozzák ki, hogy a komponensekre vonatkozó gyártói specifikációkat gondosan át kell tekinteni a kiválasztási eljárás során. Bizonyos esetekben előfordulhat, hogy egy komponens a "Cat. 6A" jelölést viseli, a specifikáció azonban gyakorlatilag azt adja meg, hogy a teljesítmény csatornakonfigurációban került elérésre, amely a klasszikus rendszer megközelítés. A komponens szintű és a csatorna szintű specifikációk közötti eltérés egyértelműen bemutatjuk az alábbiakban. Azok a rendszerek, amelyekben a csatlakozóhüvely és a dugó megfelelően együttműködik, nagyon jó csatorna teljesítményt képesek elérni. Ennélfogva számos olyan rendszert láttunk és látunk a piacon, amely képes Class EA, vagy Class Cat. 6A csatornateljesítményt elérni. Ugyanezek a komponensek azonban a mix & match (vagy kevert) konfigurációban minden valószínűség szerint nem képesek a kívánt csatorna-teljesítményt elérni. Arra is kíváncsiak voltunk, milyen mértékben van kihatással a végződtetés minősége az elért teljesítményre. Könnyebb egy modult laboratóriumi körülmények között végződtetni, amikor is pontosan ismerjük az ennek végrehajtásához szükséges optimális módot. Vagy esetleg optimális teljesítmény csakis akkor érhető el, ha tapasztalt telepítők végzik a végződtetést. A legfontosabb az, hogy a szükséges teljesítmény a terepen kerüljön elérésre, ezért a végződtetési folyamatnak "abszolút biztonságos"-nak kell lennie annak érdekében, hogy bármely telepítő a modul végződtetését teljesítményveszteség okozása nélkül tudja elvégezni. Ezen elmélet vizsgálata céljából véletlenszerű mintavételezéssel kiválasztottunk néhány modult és vizsgáltuk, hogy milyen hatást gyakorol a vezeték nyomvonala a közel végi áthallásra. Minden egyes modult többször teszteltünk, minden egyes alkalommal kismértékben változtatva a vezetők nyomvonalát. A jelenlegi R&M Cat.6 modult összehasonlítás céljából bevontuk a vizsgálatba. A végződtetés kismértékű változtatásából eredően látott változások tartománya <1 dB -től >7 dB-ig terjedt, amint az a 4. ábrán is látható. Az ezen modulok esetén fennálló szűk tartalékok mellett 3-7 dB eltérés könnyen jelentheti a "megfelelt" és "nem felelt meg" közötti különbséget és ennek az a következménye, hogy a végfelhasználó nem kapja meg azt a teljesítményt, amelyet elvár és igényel. Az R&M ezért olyan végződtetési megoldásokat fejleszt ki, amelyek egyszerűen és intuitív módon alkalmazhatók és következetesen kiváló eredményeket nyújtanak a terepen.
7
A NEXT végződtetés változása a Cat.6-hoz viszonyítva
4. ábra:
A NEXT változása a Cat.6-hoz viszonyítva, a modul végződtetésének módosításakor
8
3.
Távolvégi áthallás (FEXT)
A FEXT (távolvégi áthallás) annyiban hasonlít a NEXT jellemzőhöz, hogy valamely érpár által egy szomszédos érpáron okozott zaj és zavaróhatás mértéke, azonban mérése a távolvégen történik. Kábelekben a hossz a meghatározó tényező, mivel minél hosszabb a kábel, annál kisebb lesz a zavaróhatás a távolvégen. Csatlakozás esetén a távolságok nem változnak sokat, így a hatásos kompenzálás a meghatározó tényező. Az ezen paraméterrel kapcsolatos helyzet sokkal jobb, mint a NEXT esetén. A vizsgált modulok közül számos olyan akadt, amely jelentős tartalékot mutatott. A FEXT paraméter előírása azonos mind a Cat.6A, mind a Cat. 6A esetén. Így az 5.ábrán látható vizsgálati eredmények mindkét szabványra érvényesek. Ahhoz, hogy a FEXT-et illetően jó eredményeket érjünk el, mind az induktív, mind a kapacitív csatolást kompenzálni kell. Korábban számos szállító nem számolt a csatolás induktív vonatkozásával, ami ezen paramétert illetően rossz eredményekhez vezetett. Világosan látható, hogy a gyártók többsége felismerte és korrigálta a helyzetet. FEXT tartalék összefoglalása (az FWD és REV legkedvezőtlenebb esetére) a Cat6A/Cat.6A-hoz viszonyítva
5. ábra:
FEXT tartalék legkedvezőtlenebb esete a Cat6A/Cat.6A határértékekhez viszonyítva
9
4.
Beiktatási veszteség (Insertion loss)
A korábban csillapításként ismert "beiktatási veszteség" nem más, mint a jelerősségnek a csatlakozás egyik végétől a másikig fellépő veszteségének a mértéke. Nagysága számos különböző tényezőtől függ, mint például a csatlakozó hossza, az érintkező anyaga, az érintkező mechanikai jellemzői, impedancia illesztés és hőmérséklet. Amint a 6. ábrán látható, úgy tűnik, a beiktatási veszteség elérése a legjelentősebb feladat a magasabb Cat. 6A/Cat.6A kategóriákban (ez a paraméter mindkét szabvány esetén azonosan van előírva). A csatorna szemszögéből a szabvány nemteljesítésének hatása minimális és legfeljebb a megvalósítható maximális hossz csökkenését jelentené. Annak az oka azonban, hogy ez a paraméter nem teljesül, lehet az hogy az egyre bonyolultabb kialakítással, a vezetékek a csatlakozóban egyre vékonyabbá válnak. Ez viszont rámutathat egy lehetséges problémára, a Power over Ethernet (PoE) és PoEplus vonatkozásában. A vékony vezetékek gyorsabb ütemben melegednek fel a rajtuk átfolyó PoE/PoEplus járulékos teljesítménye következtében. Ez pedig a teljesítmény leromlását és legkedvezőtlenebb esetben a modul károsodását okozhatja, ami tűzveszélyt idézhet elő. Az R&M modul volt egyike annak a mindössze 4 modulnak, amely meghaladta az előirt Cat.6A/6A értékeket. Beiktatási veszteség tartalékának összefoglalása a Cat6A/Cat.6A-hoz viszonyítva
6. ábra:
Beiktatási veszteség tartaléka a Cat. 6 és Cat6A/Cat.6A határértékekhez viszonyítva
10
5.
Illesztési veszteség (Return Loss)
Az illesztési veszteség a visszaverődött jel teljesítményének mértéke. Ezen visszaverődéseket elsődlegesen a komponensek közötti nem megfelelő impedancia illesztés okozza. A modul esetén ez olyan tervezési paraméter, amely a gyakorlati kialakítás - beleértve vezetékméretet, végződtetési módszert, érpárosztást, stb. számos különböző szempontjának összegződése. Amint a 7. ábrán látható, a vizsgált modulok kb. fele érte el az ezen paraméterre vonatkozó határértékeket a Cat.6A/6A szerint (ez a paraméter mindkét szabvány esetén azonos). Ez természetesen azt jelenti, hogy a modulok másik fele nem érte el. A NEXT után az illesztési veszteség van a legnagyobb kihatással a teljesítményre, ami azt jelenti, hogy az előírást nem teljesítő modulok lerontják a teljes rendszer teljesítményét. Illesztési veszteség tartalékának összefoglalása (az legkedvezőtlenebb esetére) a Cat6A/Cat.6A-hoz viszonyítva
7. ábra:
FWD
és
REV
Illesztési veszteség tartaléka a Cat6A/Cat.6A határértékekhez viszonyítva
11
6.
Végkövetkeztetések
A modulok teljesítményét illetően a piacról készült ezen "pillanatfelvétel" azt mutatja, hogy az általunk vizsgált modulokkal még túl korai a 10GbE-es interoperabilitásról megvalósulásáról beszélni. Számítani kell arra, hogy a gyártók azon dolgoznak, hogy új megoldásokat hozzanak ki a piacra, ennélfogva ez a kép az idők folyamán kétségkívül változni fog. Az elemzésből azonban levonható az a tanulság, hogy amennyiben az interoperabilitás követelmény, akkor a végfelhasználóknak és tervezőknek alaposan át kell tekinteniük a figyelembe vett modulok specifikációit. Nem elegendő az ISO/IEC Class EA, illetve EIA/TIA 568B 2-10 Cat.6A szerinti teljesítmény-specifikációknak való megfelelés, mivel ezek közül mindkettő a csatornára utalhat. A modulra vonatkozó specifikációt specifikusan kell megadni. Azonban amennyiben a felhasználó olyan rendszert szeretne, amely támogatja a 10GbE alkalmazást, akkor ezek a csatorna specifikációk fogják azt biztosítani. Egy másik tanulság a modulban alkalmazott végződtetési technológia fontossága. Oly módon kell kialakítani, hogy a lehetséges végződtetési változatok száma minimálisra csökkenjen. Láttuk, hogy az ilyen változatok akár 7 dB-lel is befolyásolhatják az elért teljesítményt. A kialakításnak a teljesítményt azon területen kell biztosítani, ahol az számít, tekintet nélkül arra, hogy ki végzi a végződtetést. Láttuk, hogy úgy tűnik, hogy a NEXT paraméter elérése jelenti a legnagyobb kihívást az új Cat. 6A és Cat. 6A modulkategóriák esetén. Kétségkívül születnek majd erre megoldások, de a legtöbb esetben új modulkialakítások lesznek szükségesek annak érdekében, hogy a nélkülözhetetlen harmadik kompenzációs szint hozzáadásra kerüljön. Fontos azonban az is, hogy ne feledkezzünk meg az itt említett többi paraméterről, mivel azok alapvető hatást gyakorolnak a modul általános teljesítményére. Bár komponens szinten sohasem volt Cat.6A ill. Cat.6A modulként kategórizálva, az R&M Cat. 6 modul igazán jól vizsgázott az összes vizsgált modulhoz képest, melyek legtöbbje jóval újabb. Az jövőbetekintő, az idő által igazolt tervezés ismét bebizonyította, hogy a modulok élvonalába tartozik. Azon ügyfelek, akik ezt a modult az R&M Real 10 rendszerének részeként telepítették, már akkor 10GbE kompatibilis hálózattal rendelkeztek, még mielőtt bárki egyáltalán gondolt volna a 10GbE-re. Ez nagyon jó jele annak, hogy a közeljövőben még több nagyszerű újdonság érkezik majd az R&M innovációs laboratóriumaiból, ezért érdemes tehát továbbra is figyelni bennünket.
12
7.
Források és további információk
• • • •
IEEE 802.3an ISO/IEC 11801, 1.módositás, 2.módosítás (tervezet) EIA/TIA 568B2-10 Az R&M termékekkel és megoldásokkal kapcsolatban további információkért látogassa meg weboldalunkat: www.rdm.com Téma felelős: Tállai Gábor; tel: 06 1 412-2696; e-mail:
[email protected]
13
