Cat 6A/Cat 6A : analisi comparata dell'offerta di mercato

Cat 6A/Cat 6A : analisi comparata dell’offerta di mercato

Cat 6A/Cat 6A Analisi comparata dell’offerta di mercato

Indice
1. Introduzione ……………….............................................................................................................................. 3

2. NEXT: il parametro più critico …………………................................................................................................ 5

3. FEXT … .......................................................................................................................................................... 7

4. Insertion Loss / Return Loss …...................................................................................................................... 8

5. Conclusioni ................................................................................................................................................... 10

6. Fonti ed ulteriori approfondimenti                     ............................................................................................................. 10

Il connecting hardware: stato del mercato

Con l’avvento dello standard 10Gigabit Ethernet si è resa necessaria l’introduzione di nuove specifiche
per il supporto fisico sia in rame che in FO. L’EIA/TIA ha emesso lo standard relativo al supporto in rame
con la dicitura “Cat. 6A” nel Febbraio 2008 mentre nello stesso periodo l’ ISO/IEC pubblicava la sola
specifica relativa al canale di Classe EA (non cioè quella relativa ai singoli componenti).

Il funzionamento del protocollo 10 Gigabit Ethernet richiede la definizione delle caratteristiche del supporto
trasmissivo in rame sino a 500 MHz. Poichè le caratteristiche dei sistemi di cablaggio di cat6/classe E sono
specificate solo sino a 250 MHz, i comitati internazionali si sono impegnati a sviluppare nuovi standard per
supportare la trasmissione a 10GBit. La versione definitiva degli standard ISO/IEC non è ancora stata
pubblicata, ciò nonostante più di un produttore (riferendosi implicitamente alle norma EIA/TIA) ha già introdotto
sul mercato dei componenti marchiati Cat6A garantendo l’allineamento agli standard. Per verificare lo stato del
mercato, abbiamo acquistato numerosi componenti recanti il marchio Cat. 6A dei principali Brand presenti sul
mercato internazionale durante un arco di tempo di parecchi mesi a cavallo della primavera 2009. Abbiamo poi
testato questa componentistica nei nostri laboratori per avere un quadro di insieme ed un raffronto diretto con
quanto da noi prodotto ed offerto.

1. Introduzione
Già prima della pubblicazione dello standard IEEE 802.3an 10GBASE-T, l’offerta di mercato proponeva sistemi
di cablaggio riportanti la dicitura Cat6A o 10 Gigabit ovvero dichiarati in grado di supportare il IEEE 802.3an.
Essendo un “canale” composto da singoli componenti, la prestazione complessiva del canale è quindi il risultato
del modo nel quale gli elementi che lo compongono lavorano insieme. In particolare risulta essere molto critico
l’accoppiamento del modulo e del plug in particolare per quanto concerne la diafonia: il modulo infatti il compito
di compensare sia la diafonia generata da esso stesso che quella originata dal plug. Nella Figura1 viene
schematizzata una connessione modulo-plug con compensazione quasi perfetta per due differenti produttori.
Con ciò si vuole evidenziare che se è vero che la diafonia generata dai componenti di due produttori diversi può
essere anche molto differente (nella figura a sinistra la diafonia è maggiore che in quella di destra), una
adeguata compensazione produce effetti complessivi della medesima entità.

                 Produttore 1                                                     Produttore 2

Figure: 1: Diafonia di modulo e plug quasi perfettamente compensata.

Chiaramente un modulo permetterà la compensazione ottimale al plug prodotto dal medesimo produttore
essendo appositamente progettato per questo.. La Figura 2 mostra cosa accadrebbe connettendo il plug di
sinistra con il jack di destra: la compensazione si rivelerebbe insufficiente e causerebbe la caduta delle
prestazioni del sistema.

Figure 2: esempio di compensazione insufficiente del sistema modulo-plug.

Può sembrare banale sottolinearlo ma i componenti non sono tutti esattamente uguali: i progetti costruttivi sono
diversi, gli impianti di produzione sono differenti, le metodologie sono diverse etc…; in ogni caso essendo
l’interoperabilità uno dei fini delle norme, un produttore deve assicurare che l’ottimizzazione della connessione
modulo-plug sia raggiunta con un ampio range di plug provenienti da diversi concorrenti in modo da tutelare la
prestazione complessiva del canale da essi composto anche in una configurazione “mix & match” ove i
componenti di diversi produttori siano installati insieme.

A complicare maggiormente la situazione interviene il fatto che gli standard EIA/TIA ed ISO/IEC (rispettivamente
EIA/TIA Cat. 6A ed ISO/IEC Class EA/Cat. 6A ) non sono uguali. Su questo però non ci soffermiamo poiché
l’argomento è già stato trattato nel white paper della R&M intitolato “Cat. 6A vs. Cat. 6A: quali sono le differenze
e perchè dobbiamo conoscerle” al quale rimandiamo.

R&M ad esempio si riferisce sempre alle norme ISO/IEC e raccomanda di installare canali di classe Class EA
che rappresentano le più alte prestazioni raggiungibili dal modulo RJ45.

E’ ovvio che affinché vengano raggiunte prestazioni di classe EA con componenti provenienti da diversi
produttori, questi dovranno rientrare nelle specifiche di Cat. 6A come specificato dall’ISO/IEC .

Come già ricordato, il protocollo 10Gigabit richiede una definizione dei parametri sino a 500MHz, ovvero al
doppio della frequenza prescritta dalle specifiche della Classe E (Cat6). A frequenze così elevate entrano in
gioco effetti che a frequenze più basse possono essere trascurati (ad esempio l’accoppiamento modale). Tali
effetti rendono ovviamente più complicate la progettazione e la produzione di moduli e jack.

Con il presente lavoro eravamo interessati a capire quale fosse il reale stato del mercato in termini delle
prestazioni dei moduli. Per raggiungere lo scopo abbiamo acquistato sul mercato a più riprese a partire
dall’inverno del 2009 per un periodo di 5 mesi, moduli di vari e ben conosciuti produttori. Questi sono stati poi
testati usando la nuova indicazione così chiamata re- embedded come prescritto dalle norme in studio. Tale
metodologia è più veloce ed offre risultati più coerenti.

Un riassunto dei risultati ottenuti viene discusso nel seguito del lavoro, quindi ciò che segue può essere preso
come una istantanea scattata ad un mercato in evoluzione.

Nota: alcuni dei grafici sotto riportati mostrano il caso peggiore rispetto ai limiti del parametro sotto esame
specificando con le diciture FWD/REV se il test è eseguito in un verso (FWD) o nell’altro (REV) in quanto le
normative specificano per alcuni parametri che la prova deve essere effettuata in entrambi i versi.

2. Il NEXT: il disturbo più difficile da limitare

Il valore del NEXT (Near End Crosstalk) è una misura del disturbo generato da una coppia sulle altre facenti
parte del medesimo cavo: tale misurazione viene effettuata vicino alla sorgente del segnale. Per ridurre il NEXT
si dota il modulo di elementi di compensazione (induttanze e capacità) e si cerca di ottimizzare la geometria dei
contatti cercando di ridurre i percorsi paralleli. La Figura 3 mostra un riassunto delle misure di NEXT
paragonate rispetto ai limiti della Cat6A secondo le EIA/TIA. Tutti i moduli testati non raggiungono i limiti
prescritti dagli standard. Questo dimostra che l’interoperabilità richiesta dagli standard non può essere garantita
(perlomeno a priori) con i moduli sotto esame; tale risultato rende anche evidente quanto sia difficile
effettivamente raggiungere le prestazioni richieste dalla Cat6A. La situazione sarebbe ancora peggiore se il
paragone venisse effettuato con i limiti proposti dal comitato ISO/IEC essendo questi ancora più restrittivi di ben
3 dB a 500 MHz.

         Tabella riassuntiva: NEXT vs limite stabilito dalle norme EIA/TIA Cat6A

Figura 3: Margine del NEXT rispetto ai limiti EIA/TIACat.6A. I moduli R&M 10Giga evidenziano la terza miglior prestazione.

Va sottolineato il fatto che tutti i componenti testati (ad esclusione di quello R&M) riportavano la dicitura Cat6A;
questo risultato che appare sorprendente evidenzia quanto possa essere fuorviante basare la propria scelta
unicamente sulla dicitura Cat6A riportata sull’etichetta. Nell’intenzione (molto sott’intesa) del produttore,
l’indicazione Cat6A riportata sui componenti si riferirebbe non al componente a sé stante, ma al canale
proprietario di cui questo componente entrerebbe a far parte (con proprietario si intende composto da elementi
prodotti dal medesimo produttore). Tale comportamento (che potrebbe essere considerato ai limiti del raggiro)
trae ragion d’essere dal fatto che EIA/TIA assegna il medesimo nome sia alle specifiche del canale (Cat6A) che
a quelle dei suoi componenti a differenza della norma ISO che codifica le specifiche relative ai canali usando le
classi (e.g.: Classe EA) e quelle relative ai componenti con le categorie (e.g.: Cat6A )
I sistemi proprietari nei quali il modulo ed il plug lavorano al meglio insieme possono effettivamente nel caso di
alcuni produttori raggiungere un’ottima prestazione a livello di canale. Gli stessi componenti però installati in una
configurazione “mix & match” (ovvero mischiando componenti di vari produttori) formano invece un canale ben
lontano dal raggiungere i limiti richiesti. Nell’effettuare il test ci siamo anche chiesti quanto la qualità della
terminazione incida sulla prestazione raggiunta. Per verificare quanto influisca la manualità della terminazione
sul NEXT abbiamo attestato ogni tipo di modulo molte volte cercando di riprodurre condizioni simili a quelle che
possono essere trovate in campo.Nel caso di alcuni produttori lo scarto quadratico medio dei valori di NEXT
risulta essere inferiore al dB mentre per altri lo scarto può raggiungere i 7 dB. I limiti imposti dagli standard sono
effettivamente molto severi, ed una differenza superiore ai 3 dB per alcuni produttori si è dimostrata
determinante nel rendere le prestazioni persino del canale proprietario fuori norma., Conseguenza ultima di tutto
ciò è che il Cliente Finale non ottiene di fatto l’impianto che si aspettava. Ecco perché R&M considera molto
importante la ripetitività del sistema di terminazione e per questo sviluppa sistemi di terminazione che, essendo
semplici ed intuitivi da usare forniscono effettivamente ottimi ritorni dal campo.

Figure 4: variazione del NEXT a seguito della variazione di terminazione del cavo sul modulo .

3. FEXT

Il FEXT come il NEXT è una misura del disturbo causato da una coppia sulle adiacenti nel medesimo cavo; il
FEXT è però misurato al lato opposto rispetto a quello dal quale viene lanciato il segnale. Le evidenze
sperimentali hanno mostrato che la situazione con il FEXT è migliore, infatti molti dei moduli testati mostravano
un margine rassicurante rispetto ai limiti imposti dalle norme, limiti che in questo caso coincidono sia per EIA/TIA
che per ISO/IEC.

Per raggiungere buoni risultati rispetto al FEXT è necessario compensare sia l’accoppiamento di tipo capacitivo
che quello di tipo induttivo. Nel passato molti vendor non consideravano fonte di disturbo l’accoppiamento
induttivo e non provvedevano a compensare questo rumore. Evidentemente ora quasi tutti i vendor hanno
compreso la sua importanza e ne tengono conto nella progettazione dei propri moduli.

Figure 5: Margine del FEXT rispetto ai limiti delle categorie Cat. 6A/Cat. 6A .

4. Perdita di inserzione

La perdita di inserzione (o attenuazione) è una misura della perdita della energia di un segnale nel passaggio
attraverso una connessione modolo/plug. Il suo valore è funzione di molti fattori differenti come ad esempio la
lunghezza del contatto, il materiale, le caratteristiche geometriche del contatto, la differenza fra le impedenze di
contatto, e non ultima la temperatura. Come evidenziato nella fig. 6 i limiti imposti dalle normative (uguali per
Cat. 6A e per Cat. 6A) rappresentano una sfida significativa per la perdita di inserzione che non tutti i vendor
sono in grado di superare. L’effetto pratico di un’alta attenuazione è la diminuzione della distanza massima di
trasmissione del segnale. I fattori che la influenzano sono molti, ma la ragione principale che conduce alle alte
attenuazioni riscontrate nel test, è legata alle dimensioni fisiche dei contatti; i produttori sono infatti costretti per
ottimizzare altri parametri a realizzare contatti sempre più piccoli e a questo consegue un aumento della
resistenza. Purtroppo un aumento della resistenza causa un aumento - anche consistente - della temperatura
del contatto nelle trasmissioni con alimentazione PoE e PoEPlus quando il collegamento viene usato anche per
trasmissione di potenza. Nei casi peggiori il rischio di incendio del modulo è realistico. Solo 4 moduli fra quelli
testati (e quello della R&M fra questi) sono risultati in grado di soddisfare i limiti imposti dalle normative Cat.
6A/Cat.6A.

Figure 6: margine dell’attenuazione rispetto ai limiti Cat. 6 and Cat. 6A/Cat. 6A .

5. Return Loss

Il Return Loss è una misura della potenza riflessa nel passaggio attraverso un mezzo o attraverso la superficie
di separazione fra due mezzi. La riflessione è causata da un disadattamento di impedenza tra i componenti. Nel
caso del modulo, l’impedenza caratteristica è un parametro di progetto legato a molti aspetti differenti. Come
mostrato in fig. 7, solo la metà circa dei moduli testati raggiunge i limiti delle norme Cat. 6A/Cat. 6A .Va
sottolineato che dopo il NEXT, il Return Loss è il parametro che influenza maggiormente la prestazione del
sistema.

Figure 7: margine del Return Loss rispetto ai limiti delle Cat. 6A/Cat. 6A.

6. Conclusioni

Questa ricerca mette in evidenza come sia ancora presto per poter parlare di interoperabilità dei componenti
rispetto ai 10Gigabit. R&M ad esempio ha sviluppato un modulo completamente nuovo (che renderà disponibile
a partire dal primo trimestre 2010) e supponiamo che altri vendor stiano lavorando per portare sul mercato
soluzioni effettivamente in linea con quanto richiesto dalle normative. In altre parole l’offerta di mercato
cambierà sicuramente nel corso dei prossimi 12 mesi.
Ad ogni modo almeno un insegnamento è chiaro: se l’interoperabilità è considerata dal cliente finale necessaria,
egli deve considerare attentamente le specifiche dei componenti che intende usare senza accontentarsi di
quanto scritto sulle confezioni. Non è sufficiente specificare l’osservanza del sistema alla ISO/IEC Class EA o
alla EIA/TIA 568B.2-10 Cat. 6A in quanto entrambe queste diciture si riferiscono ad oggi sui componenti testati
unicamente al canale proprietario. Il rispetto delle specifiche a livello dei componenti deve essere quindi
espressamente richiesta.
Un’ulteriore conclusione riguarda l’importanza del sistema di terminazione del cavo sul modulo. Esso deve
essere progettato e costruito in modo che le deviazioni dalla configurazione di terminazione corretta siano
minime. Abbiamo infatti osservato che tali variazioni possono peggiorare le prestazioni sino a 7 dB nel caso del
NEXT. Il sistema di terminazione deve insomma garantire che la terminazione venga effettuata allo stesso
modo indipendentemente dall’operatore che la esegue e dalle particolari condizioni in campo.
Abbiamo inoltre riscontrato che l’osservanza dei limiti imposti al NEXT è la sfida più impegnativa per i
costruttori. I parametri da controllare per ridurre la diafonia sono molti come è sempre stato, ma a causa delle
frequenze elevate necessarie al funzionamento del protocollo 10 Gigabit Ethernet, si rende necessario
compensare nuovi effetti dannosi (e.g. l’accoppiamento modale) che non influenzavano la trasmissione con i
protocolli precedenti.
Da ultimo non possiamo non sottolineare che sebbene i moduli della R&M non siano mai stati dichiarati dalla
R&M stessa confacenti alla Cat. 6A od alla Cat. 6A, essi si dimostrano comunque migliori di molti moduli della
concorrenza, al contrario dichiarati di Cat6A. Il pensare al futuro senza trascurare gli investimenti in ricerca è
sempre stato uno dei cardini della R&M ed è per questo che i moduli Cat6 R&M progettati 10 anni or sono
attuali ancora oggi. Possiamo infatti affermare con soddisfazione che tutti i clienti R&M che hanno installato
negli anni precedenti i nostri sistemi schermati di cat6 hanno già a disposizione link in grado di supportare i
10GBit Ethernet. Questo dato di fatto per nulla prevedibile a priori, ci rassicura: i nuovi moduli proposti dai
laboratori R&M saranno in grado di superare i limiti imposti dalla norme ISO/IEC Cat6A con ampio margine
garantendo per decenni l’investimento del cliente, come in effetti è sempre stato.

7. Fonti

• IEEE 802.3an
• ISO/IEC 11801 Amendment 1, Amendment 2 (draft)
• EIA/TIA 568B.2-10

Per maggiori informazioni consultate il nostro sito www.rdm.com

oppure chiamate Reichle De Massari Italia Via Saronnino 103 Origgio VA

Tel. 02 96 95 2111 oppure il 335 56 83 795