Активность в области стандартизации передачи по СКС сетевого протокола 40GBASE-T

На своем пленарном заседании 18—22 марта 2013 года комитет IEEE 802.3 при высоком уровне поддержки одобрил фор¬мирование Рабочей Группы с целью разработки спецификации 40 Гбит/ сек Ethernet для передачи данных по кабельной си¬стеме на основе сбалансированной витой паре. Это последовало после одобрения отчета, представленного Исследовательской Группой по изучению данного вопроса, работа который началась в июле 2012 г

Новый стандарт будет называться IEEE 802.3bq и одна из задач Рабочей Группы – рассмотрение канала связи длиной 30 м, содержащем до двух точек коммутации. Такая длина канала была выбрана для упрощения технических задач, связанных с разработкой протокола передачи физического уровня, принимая во внимание, что 30 метровые длины встречаются в 95% соединений "коммутатор - сервер" в Центрах Обработки Данных, более того, данное решение не ориентировано на стандартные корпоративные сети. В ближайшие 9-12 месяцев рабочая группа должна определить, какая из категорий кабельной проводки СКС будет не¬обходима для поддержки физического уровня протокола 40GBase-T Ethernet. На данный момент имеется несколько предложений, которые описаны ниже.

ANSI/TIA TR42.7

Подкомитет TR42.7 (Copper Cabling Engineering Sub-committee), занимающийся в ассоциации TIA (American Telecommunica¬tions Industry Association) вопросами СКС на основе медных кабелей, в 2011 г. сформировал рабочую группу для исследования па¬раметров, необходимых для поддержки 40G. Одним из ее первых шагов стало расширение граничной частоты передачи до 2000 МГц (до этого TIA специфицировал верхнюю граничную частоту для кабельных систем на основе медной витой пары на уровне 500 МГц). Также были ужесточены требования к ряду таких параметров, как Alien Crosstalk (AXT), Power Sum Attenu¬ation to Crosstalk Ratio - Far End (PS ACR-F) и Transverse Conversion Loss (TCL). Новые требования ANSI/TIA для Alien Crosstalk не сильно отличаются от тех, что определены ISO/IEC для категории 7. Это означает, что в TIA понимают, что основным инфраструктурным решением для поддержки передачи 40G станут экранированные кабельные системы и, использование U/UTP систем исключено на данном этапе. Требования к остальным кабельным параметрам, в основном, находятся в соответствии с теми, что определены, на данный момент, для категории 6A, но экстраполированы до более высоких граничных частот. Подкомитет TIA 42.7 быстро продвигается вперед, увеличив частоту своих заседаний, которые сейчас проводятся примерно каждые два месяца. Новый стандарт кабельной системы получит название "Категория 8", и планируется к опубликованию в качестве Дополнения 1 (Addendum 1) к стандарту ANSI/TIA-568-C.2 в 2014 г.

ISO/IEC JTC1/SC25 Working Group 3

В отличие от ANSI/TIA, ISO/IEC рассматривает возможность поддержки таких скоростей, как 40 Гбит/сек в каналах категорий 6A и 7A. Рабочая Группа 3 в ISO/IEC SC25 занимается разработкой. Технического отчета и недавно опубликовала черновик документа ISO/IEC 11801 -99-1 под названием "Guidance for balanced cabling in support of at least 40 Gb/s data transmission" ("Руководство по симметричной кабельной проводке, поддерживающей передачу данных со скоростью не менее 40 Гбит/сек"). Опубликованный отчет состоит из 2-х частей.

Первая его часть описывает каналы, собранные из существующих и уже стандартизованных компонентов, например, классов Еа и Fа, и оценивает их пригодность для передачи протокола 40Gbase-T. Для этого в отчете дается расчет, так называемой, "Пропускной способности по Шеннону" (Shannon Capacity) и "Запаса системы для 40G" (System Margin for 40G). Далее следует вывод о том, что кабельные системы категории 6A (или класса Ea) не обеспечивают достаточной полосы пропускания для поддержки 40G даже на коротких длинах, как 30 м. Однако, категория 7A с её "удвоенным диапазоном частот" в 1000 МГц может использоваться для передачи 40-гигабитных приложений. Следует также заметить, что система категории 7А с расширенным диапазоном частот позволит использоваться упрощенные алгоритмы кодирования, что упростит реализацию процессоров цифровой обработки сигналов на производителями микросхем.

Во второй части отчета описываются каналы, собранные из компонентов, которые еще не были стандартизованы и потребуют дополнительных разработок в кабельной индустрии. В данной части содержится два новых набора параметров производительности канала, которые специфицированы до 2 ГГц. Первый набор (Канал I) схож с требованиями ANSI/TIA к категории 8, второй (Канал II) -- базируется на требованиях к улучшенной версии ISO/IEC категории 7A со значительно более высоким отношением сигнал/шум.

Главное отличие между двумя вариантами не в максимальной частоте или пропускной способности, а в стоимости реализации. В то время, как Канал I потребует более сложные варианты подавления наводок и помех, чем в системах 10GBase-T, Канал II позволит упростить архитектуру микросхем за счет упрощения требований к подавлению помех. В свою очередь, это благоприятно скажется на энергопотреблении активного оборудования и позволит снизить задержку на обработку данных в микросхемах. Оба этих момента находятся в фокусе внимания индустрии Центров Обработки Данных.

Новые классы кабельной проводки

Итак, согласно отчету ISO/IEC, IEEE имеет выбор, по меньшей мере, из четырех вариантов:
1.категория 7A;
2.категория 7A с расширенным частотным диапазоном;
3.Канал I;
4.Канал II.

Пока неясно, потребуется ли для передачи протокола 40GBase-T полностью новый класс кабельной системы, но очевидно, что некоторое расширение частотного диапазона все же потребуется. Это может быть обеспечено введением нового класса кабельной системы или, более простым способом - обновлением требований к тестируемым характеристикам существующих каналов, что позволит описать их в частотном диапазоне свыше нынешнего. ISO/IEC уже работает над изменением этих требований и рекомендации содержатся в Главе 5 обсуждаемого отчета. По какому пути пойдет ISO? Скорее всего, будет понятно только в середине 2014 года, когда IEEE определится с требованиями для 40GBase-T.

Специалисты ISO/IEC недавно придумали, как обойти описанную выше проблему с названием "Категория 8". Компоненты по¬тенциального Канала I будут называться Категория 8.1, а Канала II - Категория 8.2. Использование такой схемы в названии указывает на различие в обратной совместимости двух этих решений. Канал I обратно совместим только с категорией 6A, а Канал II и компоненты Категории 8.2 - с категорией 7A.

К сожалению, такой подход к именованию нельзя назвать очень удачным и понятным, скорее, это некий компромисс двух организаций по стандартизации. Теперь конечные пользователи должны понимать, что классификация медных кабельных си¬стем больше не следуют единой простой логике, а надо рассматривать две следующие иерархии характеристик.

По материалам Nexans Cabling Solutions.