1 RETI DI CALCOLATORI 10 Gigabit Ethernet Realtà e scelte per la migrazione ai protocolli ad alta velocità prof. G. Russo ©2012 ©2012

2012 Prof. Guido Russo 2 2 Linee guida per i sistemi 10 Gigabit Linee guida per i sistemi 10 Gigabit Discussione su possibili tecnologie Discussione su possibili tecnologie Nozioni necessarie per prendere una decisione sicura e consapevole Nozioni necessarie per prendere una decisione sicura e consapevole Obiettivi Discussione sui 10Giga 10Gb/s è una realtà....ma c’è parecchia confusione 10Gb/s è una realtà....ma c’è parecchia confusione 44% delle reti richiederanno 10Gb/s nei prossimi 5 anni 44% delle reti richiederanno 10Gb/s nei prossimi 5 anni il 33% tra i 5 e i 10 anni – ma nel backbone o nel data center – non nel cablaggio orizzontale il 33% tra i 5 e i 10 anni – ma nel backbone o nel data center – non nel cablaggio orizzontale Dato di fatto: chi ha esclusivamente tecnologia UTP promorrà solo UTP Dato di fatto: chi ha esclusivamente tecnologia UTP promorrà solo UTP Opzioni 10 Gb per cablaggio strutturato Fibre Ottiche Fibre Ottiche Cavi in rame a coppie twistate Cavi in rame a coppie twistate

2012 Prof. Guido Russo 3 3 Le evoluzioni e i miglioramenti tecnologici richiedono sempre maggiore ampiezza di banda (capacità di un sistema di trasportare informazioni) e di conseguenza si incrementano e diventano sempre più critici e restrittivi anche i test con i quali, secondo gli standard, il cablaggio deve essere verificato. CAT5DesignNEXTAttenuationACR Enhanced Frequency NEXTACR PS ACR FEXT EL FEXT PS EL FEXT RL BANDWIDTHBANDWIDTHBANDWIDTHBANDWIDTH Bandwidth ranges: Cat MHz Cat5e 100 MHz Cat MHz Cat5e Cat 6 Longevità dell’impianto

2012 Prof. Guido Russo 4 4 LAN Switch 1 Gbps Gbps 2005 LAN Switch 1 G 100 Mbps Enterprise Switch LAN Switch LAN Migration Plan Network Layer: Previsioni

2012 Prof. Guido Russo Gbps LAN Switch 1 G Enterprise Switch LAN Switch 1 Gbps Cat 5E cabling Cat 6 cabling OM1/OM2 plus OS optical fibre cabling OM3 plus OS optical fibre cabling Physical Layer: Previsioni/Migrazione del cablaggio

2012 Prof. Guido Russo 6 6 RETI DI CALCOLATORI IEEE 802.3ae 10Gigabit Ethernet su Fibre Ottiche prof. G. Russo ©2012 ©2012

2012 Prof. Guido Russo MHz 50 MHz 0 MHz 100Base-TX 100 Mbps, 33 MHz ATM 155 Mbps, 77 MHz ATM Mbps, 30 MHz Token Ring 16 Mbps, 12.5 MHz 10Base-T 10 Mbps, 7.5 MHz 1000Base-T 1000 Mbps, 62.5 MHz Megabits e Megahertz

2012 Prof. Guido Russo 8 8 IEEE 802.3ae (10GBASE-F) pubblicata nel Febbraio 2002 con 4 tipologie:  10GBASE-SR (fino a 300m con fibre multimodali XGr)  10GBASE-LX4 (fino a 300m fibre multimodali 50- e 62.5-micron)  10GBASE-LR (fino a 10km con fibre monomodali)  10GBASE-ER (fino a 40km con fibre monomodali) ISO ha pubblicato ISO11801, 2 nd Edizione nel Settembre 2002  Fibre OM-1, OM-2, OM-3 e OS-1 Da oltre 2 anni sono disponibili sul mercato fibre ed elettroniche per 10G 10Gigabit Ethernet su Fibre Ottiche

2012 Prof. Guido Russo IEEE 802.3ae (10BASE-F) pubbblicata nel Febbraio 2002 Media Access Control (MAC) Full Duplex WWDMPMD 1310 nm (LX4)SerialPMD 850 nm (SR)SerialPMD 1310 nm (LR)SerialPMD 1550 nm (ER)SerialPMD 850 nm (SW)SerialPMD 1310 nm (LW)SerialPMD 1550 nm (EW) 10 Gigabit Media Independent Interface (XGMII) or 10 Gigabit Attachment Unit Interface (XAUI) Serial WAN PHY (64B/66B + WIS) Serial LAN PHY (64B/66B)WWDM (8B/10B)

2012 Prof. Guido Russo Perché nm nelle LAN?

2012 Prof. Guido Russo Device 10GBASE-SR 850nmSeriale1310nmWWDM1310nmSeriale 10GBASE-SW 10GBASE-LX4 10GBASE-LR 10GBASE-LW 10GBASE-ER 10GBASE-EW 1550nmSeriale 10GBASE-SR 10 GigaBitEthernet LAN PMD’s 10 GigaBit Ethernet LAN PMD’s

2012 Prof. Guido Russo m66m33m26m 10 Km Km Km MHzlKm SR 850 nm LR 1310 nm ER 1550 nm LX nm MHzlKm160 SM 50 MM 62.5 MM Fibre Nota : sono necessarie bretelle Mode conditioning per LX4 con fibre MM LAN PMD’s & Distanze Suportate

2012 Prof. Guido Russo Problema: il DMD (Differential Mode Delay)

2012 Prof. Guido Russo OM3-MMF dentro la maschera - DMD

2012 Prof. Guido Russo m82m66m33m26m 10 Km Km Km 300m 300m 240m MHzlKm SR 850 nm LR 1310 nm ER 1550 nm LX nm MHzlKm160 SMF 50 MMF 62.5 MMF Fibra Nota : per LX4 con fibra MM è necessario utilizzare bretelle di lancio condizionate. OM1 OM1 OM2 OM2OM3 OM3 Tipi di fibre secondo ISO&10GBE

2012 Prof. Guido Russo RETI DI CALCOLATORI IEEE 10 GigaBase-T 10Gig Ethernet su Cavi in rame a coppie twistate prof. G. Russo ©2012 ©2012

2012 Prof. Guido Russo IEEE 802.3an: Aggiornamento sullo standard  Novembre 2002: Call For Interest (CFI)  Creazione di Study Group 10GBase-T in seno a IEEE Target: soddisfare “5 Criteri” :  Febbraio 2004: Project Authorization Request (PAR) con richiesta a un Task Group IEEE 802.3an  Esiste un mercato potenzialmente (ampio e diffuso)?  Compatibile con IEEE ?  Serve un nuovo standard o basta un supplemento all’esistente?  Fattibilità tecnica ?  Fattibilità economica ?

2012 Prof. Guido Russo Perché 10BASE-T? 10GBASE-T vs. 1000BASE-T oIl costo di una porta 10Gbit è circa 8 volte maggiore rispetto al 1000 Base-t, ma la tendenza è per un costo doppio oQuindi il costo „per gigabit“ è 0.8 volte con tendenza a 0.2

2012 Prof. Guido Russo GBASE-T vs. 10GE Fibre oIl target di costo in proporzione sarà 0.6 volte rispetto alle fibre (SR – Short Reach) con un trend verso 0.15 Perché 10BASE-T?

2012 Prof. Guido Russo Applicazioni 10 GBase Fibre (802.3ae) 10 GBase-T (802.3an)10GBase-CX4(802.3ak) Data Center Server Clustering SiSI SI (< 15 m) Horizontal In building incl. wiring closet NoSI Vertical Risers / BB links within building SINo Campus & Metro SINo 10BASE-T: Applicazioni

2012 Prof. Guido Russo  Conservare Ethernet  Mantenere il formato Ethernet del frame nell‘ intefaccia MAC service client  Conservare le dimensioni max e min del frame dello standard corrente  Supportare le reti locali a stella utilizzando link point-to-point e topologie di cablaggio strutturato  Mantenere/Portare tutto in 10 Gigabit Ethernet  Supportare solamente full duplex  Supportare un velocità di 10 Gb/s al MAC/PLS service interface.  Compatibilità con  Supportare l‘auto-negoziazione  Non supportare operatività di 802.3ah (EFM) OAM unidirezionale  Supportare coesistenza con 802.3af (DTE Power via Ethernet) 10BASE-T: Obiettivo I

2012 Prof. Guido Russo Velocità, media trasmissivo e distanze:  Selezionare il media rame prescritto nelle ISO/IEC 11801:2002 e supportarlo per sviluppare il protocollo 10GBASE-T con l‘802.3 e l‘SC25/WG3  Supportare l‘operatività dei cablaggi strutturati a 4 coppie per tutte le classi e distanze  Definire in livello fisico (PHY) 10 Gb/s che deve supportare link di:  Almeno 100 m su cablaggio in rame bilanciato a 4 coppie in Classe F (Cat.7)  Almeno 55 m o 100 m su cablaggio in rame bilanciato a 4 coppie in Classe E (Cat.6)  Ambiente  Conforme alla CISP/FCC Class A  Supportare un BER di su tutte classi e distanze definite 10BASE-T: Obiettivo I

2012 Prof. Guido Russo RETI DI CALCOLATORI Trasmissione 10 GBase-T Teoria e problemi di cablaggio prof. G. Russo ©2012 ©2012

2012 Prof. Guido Russo La capacità del canale calcolata secondo la formula derivata dalla legge di Shannon è utilizzata per confermare la prestazione per i canali 10GBASE-T 10BASE-T: Legge di Shannon C è la capacità raggiungibile dal canale B è la banda passante della linea S è la media della potenza del segnale N è la media della potenza del rumore

2012 Prof. Guido Russo Definizione di rapporto segnale/rumore (SNR) Definizione di rapporto segnale/rumore (SNR) La potenza del segnale è diminuita dall’attenuazione del canale La potenza del segnale è diminuita dall’attenuazione del canale La potenza del rumore è per la maggior parte la somma di quanto segue: La potenza del rumore è per la maggior parte la somma di quanto segue: Eco dal trasmettitore che condivide la coppia con il ricevitore (dovuto al limitato isolamento dei circuiti e dal return loss del canale) Eco dal trasmettitore che condivide la coppia con il ricevitore (dovuto al limitato isolamento dei circuiti e dal return loss del canale) NEXT di 3 trasmettitori localiNEXT di 3 trasmettitori locali FEXT di 3 trasmettitori remotiFEXT di 3 trasmettitori remoti Interferenza di inter-simbolo dovuta alle caratteristiche di dispersione del mezzo (risposta in fase non lineare)Interferenza di inter-simbolo dovuta alle caratteristiche di dispersione del mezzo (risposta in fase non lineare) Alien crosstalk: segnale di crosstalk accoppiato dai cavi adiacentiAlien crosstalk: segnale di crosstalk accoppiato dai cavi adiacenti 10BASE-T: Legge di Shannon

2012 Prof. Guido Russo ANEXT ANEXT  Crosstalk tra fasci adiacenti di cavi a 4 coppie e patch cords  Crosstalk tra porte adiacenti del pannello AlienNEXT

2012 Prof. Guido Russo AlienNEXT

2012 Prof. Guido Russo DECT GSM 3G RADIO TV WiFi Bluetooth RFID Background Noise shall be less than -150 dBm/Hz Rumore di fondo

2012 Prof. Guido Russo Erik Bech dei Delta Labs in Danimarca ha sviluppato un’ analisi del comportamento dei cavi all EMC, conclude che:  Il cablaggio UTP necessita di una protezione addizionale per arrivare ai richiesti di immunità al rumore di fondo  Il cablaggio STP non necessita di una protezione addizionale per raggiungere le richieste di immunità al rumore di fondo  Le Fibre Ottiche sono immuni al rumore Rumore di fondo

2012 Prof. Guido Russo Schermatura delle dorsali Fibre Ottiche Non necessitano di messa a terra Protezione dal rumore di fondo

2012 Prof. Guido Russo La capacità del canale calcolata secondo la legge di Shannon è la formula utilizzata per confermare la prestazione per i canali 10GBASE-T 10BASE-T: Legge di Shannon C è la capacità raggiungibile dal canale B è la banda passante della linea S è la media della potenza del segnale IL è l’Insertion Loss della linea di trasmissione AXT è l’Alien Crosstalk AXT è l’Alien Crosstalk BN è il rumore di fondo BN è il rumore di fondo

2012 Prof. Guido Russo Symbol Rate (MHz) Input Power (dBm) Backgrou nd Noise (dB) ECHO Cancellati on (dB) NEXT Cancellati on (dB) FEXT Cancellati on (dB) Shannon Capacity Cable (Gb/s) Shannon Capacity Channel (Gb/s) , ,99, ,99,9 Fascio di cavi per test di Alien Next Frequenze di almeno 625 MHz Legge di Shannon per UTP

2012 Prof. Guido Russo GBASE-T Capacità di Shannon Cat 6 Capacity

2012 Prof. Guido Russo Symbol Rate (MHz) Input Power (dBm) Backgrou nd Noise (dB) ECHO Cancellati on (dB) NEXT Cancellati on (dB) FEXT Cancellati on (dB) Shannon Capacity Cable (Gb/s) Shannon Capacity Channel (Gb/s) ,224, ,522, ,923,7 Legge di Shannon per STP

2012 Prof. Guido Russo RETI DI CALCOLATORI Status IEEE 802.3an Status di ISO prof. G. Russo ©2012 ©2012

2012 Prof. Guido Russo  Draft 1.3 disponibile (Febbraio 2005)  Definizione del canale in fase di attuazione (includerà ANEXT, except AFEXT)  La codifica selezionata è stata DSQ 128  Frequenza approssimativa 417 MHz IEEE 802.3an

2012 Prof. Guido Russo Il NWIP di ISO è approvato (Gennaio 2005): oNel 2007 lo standard definirà una „Nuova Cat.6“ alla frequenza di 500 MHzuna „Nuova Cat.6“ alla frequenza di 500 MHz una „New Cat.7“ fino a 1 GHzuna „New Cat.7“ fino a 1 GHz oInsertion loss della Cat.6 sarà elevato al limite della Cat.7 oTutti gli altri parametri sarranno estrapolati fino a 500 MHz oNuovo parametro: Alien Crosstalk !!! ISO 11801

2012 Prof. Guido Russo Media Alien Xtalk Rumore di fondo Capacità di ShannonDistanzaDensità Categoria 6 UTP  9,955Media Nuova categoria 6 UTP  19100Bassa Categoria 6 STP 24100Media Categoria 7 STP 35100Media Fibreottiche N/A300Alta Costo relativo a UTP Cat Comparazione tra i portanti fisici