A categoria 8 e o Ethernet a 40 Gb/s

As categorias de cabeamento de par trançado são bem conhecidas, desde a categoria 5e até a 6A. Menos conhecidas são as categorias 7 e 7A, inexistentes nas normas norte-americanas (ANSI/TIA) e pouco utilizadas no país. Mas, e quanto à categoria 8, já tinha ouvido falar?

Pois é, a categoria 8 de componentes de cabeamento de par trançado já foi normatizada há alguns anos, estando presente tanto nas normas internacionais (ISO/IEC) quanto nas norte-americanas (ANSI/TIA). E, a partir de meados de 2019, também em nossa norma nacional ABNT/NBR 14565 (veja abaixo meu vídeo realizado na época da publicação dessa revisão da norma).

E qual a finalidade da categoria 8? Permitir aplicações Ethernet de velocidades 25 Gb/s e 40 Gb/s em enlaces de par trançado nas instalações de data centers. No entanto, a Cat.8 é a única que prevê um canal de no máximo 30 metros, diferente das outras categorias, que permitem canais de até 100 metros de extensão.

E tem mais: a Cat.8 prevê um canal de somente duas conexões, uma em cada extremidade, no início e no fim do enlace permanente. O enlace permanente deve ter até 24 metros de cabo com condutores sólidos. O canal de 30 metros é obtido com a conexão de patch cords de até 3 metros em cada extremidade.

Canal categoria 8

Um canal de somente 30 metros seria viável em um data center? Sim, pois a ideia do Cat.8 é a de ser uma opção à fibra óptica em conexões de até 40 Gb/s dentro de uma mesma fileira de racks/gabinetes. A maioria das fileiras tem menos que 30 metros. Então a Cat.8 acaba sendo uma opção de solução mais econômica (quando se leva em consideração também o custo dos equipamentos ativos) para links “intra-fileira”, desde que a velocidade não passe de 40 Gb/s.

Fileira de racks em um data center

A frequência máxima de transmissão de sinais sobre a Cat.8 é de 2000 MHz (ou 2 GHz), o dobro da categoria anterior, a Cat.7A, que é de 1000 MHz. Veja a tabela com todas as frequências suportadas pelas diferentes categorias de componentes:

CategoriaFrequência
Máxima (MHz)
Blindagem
5e100Opcional
6250Opcional
6A500Opcional
7 (ISO)600Sim
7A (ISO)1000Sim
8 (TIA) e 8.1 (ISO)2000Sim
8.2 (ISO)2000Sim
Tabela de categorias e respectivas frequências de sinal

Só que existem alguns “detalhes”… A norma ISO/IEC reconhece duas categorias de componentes: 8.1 e 8.2. A norma ANSI/TIA reconhece apenas a categoria 8, equivalente à categoria 8.1 da ISO. E quais as diferenças? Veja essa tabela abaixo:

Categoria dos componentesCateg. TIAClasse ISOComprimento máximo (m )Qtd. máxima de conexões (*)Tipo de conector
5e5eD1004RJ45
66E1004RJ45
6A6AEA1004RJ45
7F1004Tera/GG45
7AFA1004Tera/GG45
8 (TIA) ou 8.1 (ISO)8I302RJ45
8.2 (ISO)II302Tera/GG45
Tabela de categorias de componentes e canais

Na tabela acima, você vê que as categorias 8 da ANSI/TIA e 8.1 da ISO/IEC utilizam conectores modulares de 8 contatos/8 posições (mais conhecidos como RJ-45), enquanto a categoria 8.2 utiliza os mesmos tipos de conectores que já tinham sido definidos para as categorias 7 e 7A (só que para 2000 MHz), sendo que os principais são o Tera (da Siemon) e o GG45 (da Nexans).

Exemplos de conectores Tera e GG-45

Outra diferença está na blindagem. A blindagem utilizada nos cabos Cat.8 e 8.1 geralmente é do tipo F/UTP ou U/FTP, enquanto a utilizada no 8.2 é do tipo S/FTP ou F/FTP (veja mais sobre os padrões de blindagem em meu vídeo abaixo)

Exemplos de cabos blindados

Um canal construído com componentes da categoria 8.1 é chamado de Classe I pela ISO, enquanto aquele construído com componentes categoria 8.2 é chamado de Classe II. A norma ANSI/TIA chama o canal com componentes Cat.8 também de categoria 8.

O padrão de rede Ethernet para 40 Gb/s em par trançado é o 40GBASE-T, enquanto o padrão para 25 Gb/s é o 25GBASE-T, ambos definidos na norma IEEE 802.3bq-2016, e utilizam todos os quatro pares do cabeamento (para saber mais sobre a nomenclatura utilizada para as interfaces Ethernet, veja este meu vídeo abaixo).

Todos os principais fabricantes de cabeamento já possuem soluções Cat.8, mas sua utilização ainda é bem restrita.

Eu fiz um vídeo sobre a Cat.8 e o 40GBASE-T. Confira:

Para saber mais sobre as categorias de cabos e os parâmetros de transmissão que os definem, confira meu curso SCE331.

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Marcelo Barboza, RCDD, DCDC, NTS, ATS, DCS Design, Assessor CEEDA
Clarity Treinamentos
marcelo@claritytreinamentos.com.br

Sobre o autor
Marcelo Barboza, instrutor da área de cabeamento estruturado desde 2001, formado pelo Mackenzie, possui mais de 30 anos de experiência em TI, membro da BICSI e da comissão de estudos sobre cabeamento estruturado da ABNT/COBEI, certificado pela BICSI (RCDD, DCDC e NTS), Uptime Institute (ATS) e DCPro (Data Center Specialist – Design). Instrutor autorizado para cursos selecionados da DCProfessional, Fluke Networks, Panduit e Clarity Treinamentos. Assessor para o selo de eficiência para data centers – CEEDA.

Padrões Ethernet sobre um par

Todos os profissionais da área de infraestrutura de TI conhecem os clássicos padrões de rede Ethernet que utilizam dois ou quatro pares de cabos de par trançado, como por exemplo:

  • 10BASE-T: Ethernet a 10 Mb/s em 2 pares
  • 100BASE-TX: Ethernet a 100 Mb/s em 2 pares
  • 1000BASE-T: Ethernet a 1 Gb/s em 4 pares
  • 10GBASE-T: Ethernet a 10 Gb/s em 4 pares

Mas com o avanço da Internet das coisas (IoT) e da Indústria 4.0, o protocolo Ethernet tem evoluído e se adaptado para atender a dispositivos cada vez mais diversos e inusitados, como sensores ambientais, de presença e luminosidade, máquinas de todos os tamanhos, luminárias, sistemas de som e de alarme, equipamentos audiovisuais e de telemedicina, relógios e muitos outros.

Só que nem todos esses equipamentos precisam das altas velocidades disponibilizadas pelo 10GBASE-T, e nem todos podem ser limitados aos 100 metros tradicionais. Por outro lado, alguns dispositivos geralmente estão bem próximos (como dentro de um automóvel), então porque precisar de um padrão elaborado para 100 metros e suas limitações?

E ainda há o problema do tamanho dos cabos. Com a utilização maciça do Ethernet em edifícios inteligentes, em veículos e em ambientes industriais, o espaço necessário para os caminhos que transportam cabos de quatro pares passa a ser um empecilho.

Com tudo isso em mente, novos padrões Ethernet que utilizam apenas um par trançado estão surgindo. Alguns exemplos:

  • 10BASE-T1, padrão IEEE 802.3cg para 10 Mb/s (aprovado em 2019)
  • 100BASE-T1, padrão IEEE 802.3bw para 100 Mb/s (aprovado em 2015)
  • 1000BASE-T1, padrão IEEE 802.3bp para 1 Gb/s (aprovado em 2016)

O padrão 10BASE-T1 possui duas especificações de camada física, dependendo da distância requerida:

  • 10BASE-T1S: alcance de 15 metros, com capacidade opcional para 25 metros em multidrop
  • 10BASE-T1L: alcance de 1000 metros

Todos trabalham com cabos contendo apenas um par trançado, com bitolas de condutor entre 18 e 24 AWG, frequências de transmissão entre 1 MHz e 1000 MHz, e para distâncias de canal entre 10 m e 1000 m.

Esses padrões são chamados de single-pair Ethernet (SPE), e estão sendo desenvolvidos pelo IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), com suporte da TIA (Telecommunications Industry Association), ISO (International Organization for Standardization), ODVA (Open DeviceNet Vendors Association) e OPEN (One-Pair Ether-Net), dentre outros. Aliás, é o desenho de um carro dotado de Ethernet sobre um par da aliança OPEN que ilustra este artigo.

Além dos padrões de dados acima expostos, em 2016 o IEEE também publicou o padrão 802.3bu, para alimentação elétrica sobre cabos de um par, chamado de PoDL (Power over Data Lines), similar ao que o PoE (Power over Ethernet) representa para os cabos de quatro pares. O PoDL pode trabalhar com tensões entre 5,5 V e 60 V em corrente contínua, fornecendo potências entre 0,5 W e 50 W, dependendo da bitola dos fios e do comprimento do canal.

As comissões de estudo de cabeamento da ISO e da TIA estão trabalhando para publicar novas normas e boletins técnicos para suplementar as normas existentes de forma a acomodar essas novas necessidades, incluindo aspectos como:

  • Especificações para cabos, conectores, patch cords e enlaces de um par em cobre
  • Requisitos de desempenho e procedimentos de teste
  • Topologia e arquitetura
  • Transições de cabos de quatro pares para cabos de um par, incluindo compartilhamento de capa e utilização de equipamento ativo na transição
  • Conexão direta dos dispositivos nas áreas de serviço

Existem dois conectores aprovados para utilização com SPE, definidos em norma internacional:

  • IEC 63171-1: conector estilo LC para instalações em ambientes comerciais (M1I1C1E1), à esquerda na imagem abaixo
  • IEC 63171-6: conector para instalações em ambientes agressivos e industriais (M2I2C2E2 e M3I3C3E3), à direita na imagem abaixo

Todos esses novos padrões, de cabeamento e de aplicações, voltados a comunicações em canais de um par, facilitarão a adoção do Ethernet como tecnologia padrão para sistemas de comunicação em indústrias, veículos e edifícios inteligentes, em adição à sua já completa hegemonia nas redes corporativas de voz e dados.

Complemente o conhecimento com os vídeos abaixo, sobre a nomenclatura para a as interfaces Ethernet e sobre Power over Ethernet.

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Sobre o autor
Marcelo Barboza, instrutor da área de cabeamento estruturado desde 2001, formado pelo Mackenzie, possui mais de 30 anos de experiência em TI, membro da BICSI e da comissão de estudos sobre cabeamento estruturado da ABNT/COBEI, certificado pela BICSI (RCDD, DCDC e NTS), Uptime Institute (ATS) e DCPro (Data Center Specialist – Design). Instrutor autorizado para cursos selecionados da DCProfessional, Fluke Networks, Panduit e Clarity Treinamentos. Assessor para o selo de eficiência para data centers – CEEDA.

Padrões Ethernet sobre o cabeamento estruturado

Em Maio/2017 lançamos o curso online “SCE381 – Padrões Ethernet sobre cabeamento estruturado” na plataforma Oráculo EAD. Nesse curso você aprende os principais tipos de padrões Ethernet aptos a trafegarem sobre links de par trançado e fibra óptica, como o 1000BASE-T, 10GBASE-SR e 40GBASE-ER4, apenas para citar alguns.

No total, são explicados 28 padrões Ethernet e seus requisitos mínimos de cabeamento, como categoria mínima de cabo, quantidade de pares ou fibras, velocidade por via, conectores utilizados e distâncias máximas suportadas.

São oito vídeo aulas, em um total de 60 minutos de apresentação, mais um material extra para baixar, como referência. Se o aluno for bem na prova final, receberá um certificado de conclusão do curso, da Clarity Treinamentos e do Oráculo EAD, com assinatura do autor e instrutor do curso, que é este que vos escreve.

Confira aqui o SCE381.

Uma das aulas foi disponibilizada gratuitamente, como teaser.

Até a próxima!

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1000BASE-T ou -TX? Eis a questão!

Já se enganou ao especificar o padrão Ethernet a 1 Gb/s para par trançado? O correto é 1000BASE-T ou 1000BASE-TX? Na verdade, ambos existem! Mas somente um é comercializado atualmente. Sabe qual dos dois?

Primeiro, o que eles têm em comum? Ambos especificam comunicação Ethernet a 1 Gb/s e ambos foram feitos para rodar em cabos de par trançado de quatro pares e 100 ohms de impedância, de até 100 metros (o vídeo abaixo explica melhor o porquê do limite de 100 metros).

E as semelhanças param por aí.

Enquanto o 1000BASE-T foi especificado pelo padrão IEEE 802.3ab, o 1000BASE-TX foi especificado pelo parão TIA/EIA-854.

O 1000BASE-T roda em cabos de Categoria 5e, utilizando os quatro pares, onde cada par trafega a uma velocidade de 250 Mb/s em full-duplex.

Por outro lado, o 1000BASE-TX precisa de cabos pelo menos Categoria 6 (por causa da largura de banda necessária), também utilizando os quatro pares, mas nesta tecnologia cada par trafega a 500 Mb/s em modo simplex (cada par transmite em um único sentido), embora o padrão de comunicação da interface também seja full-duplex, pois todos os transmissores funcionam ao mesmo tempo.

A ideia do 1000BASE-TX era a de permitir a fabricação de placas e interfaces mais baratas, pois cada par do cabo trafegaria em modo simplex, diferente do 1000BASE-T, que, por utilizar full-duplex a cada par, tornaria as placas mais caras.

Mas a tecnologia 1000BASE-TX acabou não vingando, ainda mais por necessitar de um tipo de cabo mais caro, o Categoria 6. Resultado: hoje temos somente o 1000BASE-T sendo utilizado, permitindo o Gigabit Ethernet em cabeamento a partir da Categoria 5e. O comitê responsável pelo 1000BASE-TX se tornou inativo há anos… Veja meu vídeo abaixo sobre este mesmo assunto:

Saiba mas sobre os nomes da interfaces Ethernet neste meu vídeo:

Nomes padrões das interfaces Ethernet

O meu curso SCE381 explica as diferenças (e semelhanças!) entre as mais utilizadas interfaces Ethernet, desde os 10 Mb/s até os 100 Gb/s.

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Quero rodar Ethernet a 40 Gigabits em minha fibra existente, posso?

Depende! Do quê? De qual fibra possui, primeiramente.

Se seu link for composto por fibras monomodo, você precisará de equipamentos nos padrões 40GBASE-LR4 ou 40GBASE-ER4, dependendo da distância pretendida, 10 km ou 40 km.

Mas se você possuir um link multimodo, precisará ser, no mínimo, de categoria OM3. Se for inferior, sem chances, precisará trocar de fibra. Se for OM3 ou OM4, precisará de um link com 8 fibras em um cabo tronco terminado em conectores MPO. O equipamento deverá ser do padrão 40GBASE-SR4.

Para OM3, o alcance será de 100 metros. Para OM4, de 150 metros. Mas atenção à perda óptica total de seu link! Com OM3, não deverá ser superior a 1,9 dB. Para OM4, não superior a 1,5 dB! Também há limites de perda para os links monomodo, portanto deve-se consultar as tabelas do padrão IEEE 802.3.

Para entender sobre as diferenças entre fibras multimodo e monomodo, ou para entender a classificação OMx das fibras multimodo, assista aos vídeos abaixo:

Há também opções de equipamentos proprietários, como o 40GBASE-SR-BiDi, da Cisco, que permite utilizar apenas duas fibras OM3 ou OM4. Para maiores informações, como alcance e perda máximos, consultar as tabelas da Cisco.

Para saber a perda total de seu link, deverá realizar um teste óptico Tier 1, com um equipamento do tipo OLTS (optical loss test set). Para estimar a perda total de seu link antes de fazer o teste, pode fazer o cálculo do balanço de perda óptica utilizando os valores padrões de perda. Se a instalação tiver sido bem feita, a perda medida deverá ser inferior a esse cálculo. Para saber mais sobre esse teste, confira meu vídeo abaixo:

Para saber mais sobre como realizar o cálculo do balanço de perda óptica, há o curso SCE335.

Confira também o curso sobre os padrões Ethernet sobre cabeamento estruturado, o SCE381, e o curso sobre teste óptico tier 1, o SCE333. Para saber mais sobre os padrões Ethernet sobre cabeamento estruturado, assista ao vídeo abaixo:

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100GBASE-SR10 & 100GBASE-SR4

O que têm em comum essas duas tecnologias Ethernet a 100 Gigabits por segundo?

Ambas foram feitas para trafegar sobre fibras multimodo, com transmissão no comprimento de onda de 850 nm.

Mas, a grande pergunta é: qual a diferença entre elas?

Resposta: enquanto uma (SR10) trabalha com transmissão a 10 Gb/s por fibra, a outra (SR4) trabalha a 25 Gb/s por fibra. Isso faz com que a SR10 precise de 20 fibras para perfazer um link (10 fibras em TX, mais 10 fibras em RX). Já a SR4 precisa de apenas 8 fibras (4 em TX, 4 e RX).

Com isso, um cabo tronco de 24 fibras multimodo, que antes poderia suportar apenas um link 100GBASE-SR10, agora pode acomodar três links 100GBASE-SR4.

Mas, atenção para a mudança na distância máxima do link! O 100GBASE-SR10 trafega a até 100 m em fibra OM3 e até 150 m em fibra OM4, enquanto o 100GBASE-SR4 suporta, respectivamente, 70 m e 100 m.

Para saber mais sobre o assunto, veja o vídeo abaixo e conheça nosso curso rápido que explica as diferenças (e semelhanças!) entre as mais utilizadas interfaces Ethernet, desde os 10 Mb/s até os 100 Gb/s, o SCE381.

Para saber as diferenças entre as categorias de fibra OM3 e OM4, assista ao vídeo abaixo.

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1000BASE-SX & 1000BASE-LX

Qual a diferença entre os padrões 1000BASE-SX e 1000BASE-LX?

Primeiro, as semelhanças:

  • Ambas são padrões de transmissão Ethernet definidos no IEEE 802.3
  • Definem transmissão a 1000 Mb/s (1 Gb/s) em banda base sobre fibra óptica
  • Utilizam 2 fibras (TX e RX) para fazer um link

Agora sim, as diferenças:

  • O 1000BASE-SX utiliza transmissão a 850 nm sobre fibras multimodo
  • O 1000BASE-LX utiliza transmissão a 1310 nm sobre fibras multimodo ou monomodo
  • O alcance máximo do 1000BASE-SX vai de 220 m a 550 m, e o orçamento de perda vai de 2,6 dB a 3,56 dB, dependendo da categoria de fibra (OM1 a OM4)
  • O alcance máximo do 1000BASE-LX é de até 300 m sobre fibras multimodo (ou 550 m com o uso de patch cords especiais – de condicionamento de modo) e de até 5 km sobre fibra monomodo, e o orçamento de perda vai de 2,35 dB a 4,57 dB, dependendo da fibra utilizada
  • Equipamentos de rede com tecnologia 1000BASE-LX são mais caros do que os baseados em 1000BASE-SX, pois muda o tipo de transmissor laser, mas permitem distâncias maiores, desde que usados com fibra monomodo

Assista este meu vídeo que complementa as informações deste artigo:

Saiba mais sobre como são padronizados os nomes das interfaces Ethernet, como 1000BASE-SX, por exemplo, em meu vídeo abaixo. Depois, dê um salto de 10x e veja como um link de fibra óptica pode suportar os 10 Gb/s.

Nome padrão das interfaces Ethernet
Seu link de fibra óptica suporta 10 Gb/s?

Saiba mais sobre os padrões Ethernet sobre cabeamento estruturado neste meu outro artigo.

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