la nuova frontiera per il testing Maurizio Malinconi

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1 10GBASE-T T (10 Gigabit Ethernet), la nuova frontiera per il testing Maurizio Malinconi 1

2 Agenda I requisiti degli Standard Parametri di testing Problematiche di testing Accuratezza richiesta agli strumenti Il documento integrale può essere scaricato da : 2

3 Obiettivi Preservare il formato della frame 802.3/Ethernet Preservare l attuale frame size min. e max. Supportare solo la modalità operativa full duplex Supportare il cablaggio strutturato stellare Supportare la velocità di 10Gb/s a livello MAC/PLS Supportare la coesistenza con l 802.3af Selezionare un media tra quelli proposti dal ISO/IEC 11801:2002 incrementati secondo quanto verrà definito dal lavoro congiunto dei gruppi di lavore e SC25/WG3 Supportare cablaggi strutturati a 4 coppie su 4 connettori per tutte le distanze massime e Classi previste Definire un 10Gb/s PHY che supporti : 100 mt su 4 coppie in Classe F mt 4 coppie in Classe E Supportare un BER di 10-¹² su tutte le distanze 3

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8 Obiettivo : 55 m of ISO/IEC Class E or TIA/EIA category 6 UTP cabling 55 m to 100 m of ISO/IEC Class E or TIA/EIA category 6 ScTP cabling 100 m of Class F (shielded cabling with individually shielded wire pairs). 100 m of Augmented ISO/IEC Class E or TIA/EIA category 6 UTP cabling. Aspettative : 40 m of ISO/IEC Class D or TIA/EIA category 5e UTP cabling 80 m of ISO/IEC Class D ScTP (screened) cabling. 100 m of ISO/IEC Class E ScTP (screened) cabling. 8

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11 Trasmissione su cavo Twistato, dal punto di vista degli elettroni Near End Crosstalk Insertion Loss Delay Skew Return Loss Propagation Delay Far End Crosstalk 11

12 Viaggiando lungo l autostrada del rame rame Un semplice modello per studiare e spiegare i parametri di test I segnali sono come gli elettroni che percorrono un percorso in qualche modo irregolare 12

13 Ritardo di Propagazione Gli elettroni viaggiano alla velocità costante ( 20 cm or 8 per ns, 1 ns = s NVP * velocità della luce) (max 555 ns later..) 13

14 Ritardo Differenziale La lunghezza di ogni strada elettronica in un cavo è un po'differente a causa dei passi di twistatura Un tipico cavo dati: una strada elettronica principale con quattro corsie (max 50 ns difference..) 14

15 Attenuazione di Inserzione è rappresentata dagli elettroni che rimangono incastrati Pochi elettroni arrivano in fondo! Ci sono delle buche lungo la strada. heat! heat! 15

16 Attenuazione di Riflessione (RL) Ci sono cunette nella strada che inducono alcuni elettroni a tornare indietro 16

17 Diafonia (Crosstalk) La strada non è livellata e gli elettroni cambiano corsia! 17

18 Near End Crosstalk Test (NEXT) Alcuni elettroni cambiano corsia e ritornano indietro 18

19 Far End Crosstalk Test (FEXT) Alcuni elettroni cambiano corsia e raggiungono l altra estremità 19

20 Riassumendo : i parametri base Propagation delay (tempo di viaggio) Delay skew (differenza nel tempo di viaggio) Attenuation (perdita di potenza -- buche) Return loss (riflessioni -- cunette) NEXT (disturbo elettroni attraversano la corsia e tornano in dietro). FEXT (disturbo elettroni attraversano la corsia e raggiungono l altra estremità). 20

21 Come sono legati alla rete, questi parametri? 21

22 Sistema a Due-Coppie Near-End Crosstalk (NEXT) aggiunge disturbi Workstation Transmit External noise Signal LAN equipment Receive NEXT Signal Receive Transmit SNR = Attenuation-to-Crosstalk Ratio (ACR) 22

23 Il Sistema a due - coppie Look here! All ingresso del circuito di ricezione, hai bisogno di un numero maggiore di elettroni che rappresentano il segnale,rispetto a quelli provenienti dall esterno 23

24 Coppie Multiple trasmissione parallela Far-End Crosstalk (FEXT) aggiunge disturbi Workstation Signal 1 LAN Equipment Transmit Signal 2 FEXT Receive Transmit Receive SNR = Equal Level Far-End Crosstalk (ELFEXT) 24

25 Il Nuovo Nuovo Modello Trasmissivo Quattro Coppie Full duplex su ogni coppia Workstation Cablaggio Orizzontale Switch Esempio: Gigabit Ethernet (1000BASE-T) 25

26 Trasmissione Full Duplex System A Return Loss aggiunge disturbi Signal A to B System B Transmit Transmit Receive Signal B to A Accoppiatore direzionale Receive Segnale desiderato = Segnale attenuato dall altra estremità Disturbo = Seganle riflesso sulla stessa coppia SNR = Return Loss - Attenuation 26

27 Trasmissione Full Duplex Il segnale viaggia in entrambe le direzioni sulla stessa coppia Look here! All ingresso del circuito di ricezione, hai bisogno di un numero maggiore di elettroni che rappresentano il segnale,rispetto a quelli provenienti dall esterno Direction al coupler 27

28 Il concetto di power sum Power sum considera il crosstalk proveniente da tutte le 4 coppie. Ricorda che può presentarsi ad entrambe le estremità. 28

29 I disturbi complessivi in una Trasmissione Full Duplex Transmit Receive Il ricevitore deve rilevare il segnale attenuato Disturbi al circuito di Ingresso : NEXT (3 other pairs PSNEXT) ELFEXT (3 other pairs PSELFEXT) Return Loss 29

30 I parametri di Test Misurati Wire Map Propagation Delay Attenuation Return Loss NEXT FEXT Calcolati Lunghezza Delay Skew ACR ELFEXT Power Sum ACR Power Sum NEXT Power Sum ELFEXT 30

31 Alien Crosstalk La costruzione dei cavi è ottimizzata per ridurne il crosstalk all interno, ora ci troviamo in presenza di un crosstalk generato dai cavi adiacenti, Alien Crosstalk Allien Crosstalk in cavo circondato 6 cavi 31

32 Alien Crosstalk Ci sono due possibili soluzioni : usare cavi di costruttori differenti o differenti modelli del medesimo costruttore, che abbiano passi di twistatura diversi usare cavi con passi di twistatura automodificanti, grazie al loro particolare design 32

33 Alien Crosstalk L utilizzo di cavi schermati offre dei vantaggi ma anche qualche svantaggio : viene meno la semplicità dell installazione, la schermatura necessità di ulteriore cura e attenzione messa a terra e correnti di loop ** ci si attende comunque una nuova generazione di cavi UTP che possa indirizzare questo problema 33

34 Alien Crosstalk L Alien Crosstalk, ha due componenti : Alien NEXT (PS ANEXT) e Alient FEXT (PS AFEXT) Accoppiamento Alien Crosstalk lungo il channel 34

35 Alien Crosstalk Due Permanent Link paralleli per una breve distanza 35

36 Alien Crosstalk Due cavi paralleli per una breve distanza 36

37 Alien NEXT in funzione della lunghezza del cavo L Alien NEXT è generato dai primi 10-20m dei cavi che corrono in parallelo 37

38 Alien FEXT in funzione della lunghezza del cavo L Alien FEXT può essere ridotto adeguando il livello della potenza del segnale, in funzione della lunghezza del channel, pur in presenza di un significativo Alien NEXT. 38

39 Alien NEXT Misurato usando una sorgente di disturbo casuale 39

40 Alien NEXT Misurato usando una sorgente di disturbo casuale Alcune considerazioni su questa tecnica necessita di un gran numero di sorgenti necessita di molte connessioni, sia locali che remote le sorgenti devono essere dotate di batterie di lunga durata un RMS con sensibilità adeguata interruzione dei collegamenti del cabling system 40

41 Alien NEXT Misurato usando uno strumento da campo Questo metodo viene utilizzato principalmente per raccogliere i dati in modo più veloce di quanto non si riesca a fare con gli strumenti da laboratorio 41

42 Alien NEXT Misurato usando uno strumento da campo 42

43 Alien NEXT Misurato usando uno strumento da campo Alcune considerazioni su questa tecnica Lo strumento da campo deve avere un eccellente piano di misura, 100dB su tutta la banda passante molte connessioni tutte lato armadio, nessuna connessione remota grazie alla tecnica digital signal processing è possibile eliminare le riflessioni causate dalle estremità remote devono essere implementate apposite tecniche di salvataggio dei dati, considerando l enorme quantità di informazioni da raccogliere interruzione dei collegamenti del cabling system 43

44 Considerazioni range frequenza Mhz (500 -IEEE802.3an Task Group ) Cat 6 UTP cabling, prestazioni non soddisfacienti di Alien NEXT ScTP cabling, soluzione valida ma tecnicamente più dificile da implementare e più costosa Augmneted Category 6 UTP, una nuova strada da esplorare Accuratezza della misura 44

45 Accuratezza Un tool molto accurato: Riduce/elimina le inceertezze Il valore misurato è molto vicino al vero valore Aumenta la confidenza nei risultati dei test e nella qualità dell installazione Riduce il rischio di richiamate successive Riduceiltime/cost on site Aumenta la credibilità degli installatori quando si devono localizzare I problemi E vitale con applicazioni come 10Gb Ethernet 45

46 Relazione tra Ripetibilità e Accuratezza Accuratezza richiede ripetibilità Ripetibile non significa necessariamente essere accurati La perdita della ripetibilità esclude ogni possibilità di accuratezza Accuratezza e Ripetibilità sono Necessarie Accuratezza senza Ripetibilità è solo fortuna Ripetibilità senza Accuratezza è senza valore 46

47 Standards e Accuracy Due metodi: Osservato e Predeterminato Oggidiscutiamodell Osservato Accuratezza Osservata: confronto delle prestazioni di un field tester con uno strumento da laboratorio (NWA) Usiamo un link simulato che esibisce prestazioni molto vicine ai limiti di test, mediante l utilizzo di appositi circuiti. Gli Standards definiscono l Accuracy per il Base Line (strumento stesso), Permanent Link Model e Channel Model 47

48 Level IIIe (3e) Accuracy Results come richiesto dal TSB CableAnalyzer 48

49 Level IIIe (3e) Accuracy Results come richiesto dal TSB CableAnalyzer 49

50 Level IIIe (3e) Accuracy Results come richiesto dal TSB Cable Analyzer 50

51 Grazie Maurizio Malinconi 51