CAT8 : le câblage du futur pour les data centers

par Stefan Ries – extrait de datacenterjournal.com

Aujourd’hui, les data centers ont besoin de débits de plus en plus élevés, d’une grande flexibilité et de pouvoir effectuer des migrations à moindre coût. À cause de la virtualisation, des applications mobiles, du « big data », des nouveaux modes de travail, de la convergence réseau et service, et du streaming vidéo et audio les besoins en bande passante ne cessent de croître.

L’émergence de nouvelles technologies et de nouvelles plateformes, comme la vidéo ultra-haute définition 4K, va accélérer cette tendance. Pour le moment, l’introduction de plus en plus de matériels 10GBase-T et la perspective proche du 40GBase-T sont les moteurs essentiels de cette évolution. Tous ces développements ont des conséquences importantes sur la conception et le câblage des data centers.

Une des questions récurrentes est de savoir si le cuivre pourra répondre à l’exigence de bande passante imposée par les équipements actifs des data centers – ainsi qu’aux évolutions à venir. Après tout, le cuivre a des limitations de distance qui sont rapidement atteintes. Il n’y a pas si longtemps, beaucoup de gens arguaient que seule la fibre optique pouvait supporter les hauts débits et pensaient que le câblage cuivre à paires torsadées avait atteint ses limites avec le 10 Gbits/s. Mais il y a une solution qui répond aux plus grandes exigences des data centers en matière de bande passante.

Le problème de distance

La catégorie 8, qui est la classification de la prochaine génération de câblage à paires torsadées, a le potentiel pour prendre en charge jusqu’à 2 GHz, soit quatre fois la bande passante actuelle de 500 MHz. Cela signifie que le cuivre pourra supporter le 10GBase-T en utilisant la même puissance par port, voir même moins. La CAT7 semble prévue pour devenir la technologie la plus courante pour interconnecter les équipements dans les baies d’un data center.

Contrairement au câblage cuivre des technologies antérieures 1 Gbits/s et 10 Gbits/s, la CAT8 n’aura pas une portée de 100 mètres. Cependant, pour la plupart des data centers, cette limitation ne pose pas de problèmes. L’organisme américain TIA a réalisé des études pour évaluer les besoins de câblage des data centers. Ces études montrent que la majorité des applications de data centers sont desservies sur un rayon de 30 mètres de bout en bout. Le groupe de travail IEEE a également examiné ces résultats et les a confirmés. Dans une étude menée il y a quelque temps, l’IEEE concluait qu’il serait intéressant d’un point de vue commercial, si les paires torsadées pouvaient prendre en charge de plus hauts débits sur des longueurs comprises entre 20 et 30 mètres. Pour les data centers, ce constat ouvre de nouvelles perspectives qui leur permettraient de pouvoir continuer à utiliser des liaisons sur paires torsadées, qui constituent des solutions de câblage souples et économiques. L’IEEE déclarait qu’il était possible techniquement d’accroître les débits jusqu’à des distances allant jusqu’à 100 mètres. Les organes internationaux de normalisation ISO/IEC et EIA/TIA prennent des mesures concrètes à ce sujet. Ils souhaitent standardiser le câblage sur paires torsadées pour le 40 Gbits/s. Le groupe JTC1 SC25/WG3 de l’ISO/IEC a publié un rapport technique qui vise à montrer à l’IEEE toutes les opportunités de cette technologie.

Performances réelles du câblage

l y a plusieurs moyens pour atteindre cet objectif. On pourrait augmenter la fréquence de fonctionnement, augmenter le degré de compensation des signaux d’interférence ou procéder à la combinaison des deux. De plus, il existe déjà sur le marché des systèmes qui permettent d’aller au-delà des spécifications standards et de fournir de meilleures performances qu’avec du 10 Gbits/s. Les groupes de travail des différents organes de normalisation ont pris en main la situation. La désignation CAT8.1 et CAT8.2 en cours à l’ISO/IEC projette d’égaler ou de dépasser les caractéristiques des catégories antérieures pour les distances courtes. En fait, les organismes ISO/IEC discutent des bandes passantes 1 600-2 000 MHz. L’IEA/TIA souhaite emprunter un chemin plus direct et définir un standard CAT8 basé sur un connecteur RJ-45 blindé et prévu pour des fréquences jusqu’à 2 MHz.

Parallèlement à ces avancées, l’IEEE a commencé à définir la prochaine génération d’Ethernet. Il prévoit un standard pour Ethernet 40 Gbits/s, dénommé IEEE 802.3g, qui devrait permettre de prendre en charge le câblage d’un data center jusqu’à la dernière travée.

Les discussions qui ont lieu dans les organismes de normalisation viennent seulement de démarrer et de nombreux aspects évoluent encore ; par exemple, quelles sont les caractéristiques que devraient avoir les catégories pour le 40 Gbits/s ? Récemment, les distances discutées ont été réduites de 50 à 30 mètres selon la spécification de l’IEEE. Actuellement, on ne sait toujours pas quelle bande passante sera réellement requise. Un autre point est de savoir comment l’EIA/TIA harmonisera la définition du CAT8 avec les exigences du CAT6a (10 Gbits/s).

Blinder ou non ?

Un autre sujet très actuel est l’utilisation du blindage — qui ne constitue pas un problème avec la fibre, mais le cuivre dispose de nombreux critères de blindage. Les exigences de capacité de channel pour le 40 Gbits/s peuvent être résolues de plusieurs façons. La bande passante de transmission peut être augmentée, la compensation des signaux d’interférences peut être augmentée, et les deux à la fois. Cependant, seulement augmenter la compensation des signaux d’interférence n’a de sens si les parties qui peuvent être compensées sont plus importantes que celles qui ne le peuvent pas. Pour les systèmes à paires torsadées, ce cas ne s’applique qu’avec les systèmes blindés encore sujets à la diaphonie étrangère (ANEXT/AFEXT). C’est pour cela que les experts sont d’ores et déjà certains que seuls les systèmes blindés seront concernés par le 40GBase-T.

Dans nos propres laboratoires, nous avons réalisé des tests pour évaluer si ces éléments pourraient être déployés dans les systèmes actuellement disponibles sur le marché. Le fabricant de câblage R&M a annoncé un système F_A (CAT7a) qui permet une fréquence de transmission de 1 000 MHz selon les normes. Ce système permettrait à un channel de fournir environ 78% de la capacité nécessaire dans le modèle ; pour obtenir un résultat plus élevé, la paradiaphonie étrangère (ANEXT) devra être encore diminuée. En procédant ainsi, ce serait facile en réalité avec des câbles haut de gamme qui fournissent un bien meilleur rendement que celui requis par la norme. Un câble de ce type (appelé ici CAT7b) pourrait atteindre 107% de la capacité requise par le channel, avec une fréquence de 1 000 MHz.

Les systèmes haut de gamme CAT6a, offrent de bien meilleures performances que celles requises par la norme. Les systèmes haut de gamme CAT6a, offrent de bien meilleures performances que celles requises par la norme.

En résumé, le cuivre CAT8 est une excellente solution d’avenir pour les générations d’équipements actifs actuelles et futures, avec à l’horizon les 10 et 40 Gbits/s. Les limitations de distance inhérentes sont rarement un problème pour les applications de data centers. Les spécifications actuelles gèrent aussi la paradiaphonie et les fabricants et organes de normalisation ont des solutions intelligentes pour tous les problèmes éventuels de connexion. Les gestionnaires et décideurs des data centers sont en mesure de faire un choix efficace, de réduire les coûts d’investissements sans augmenter leurs dépenses d’exploitation et cela sans être obligés de transiger sur la fiabilité, la flexibilité et la facilité d’utilisation.