Cable Ethernet CAT8 para transmisión de corta distancia de 40 Gbps con ancho de banda de 2000 MHz
En la evolución del cableado de par trenzado, el cable CAT8 (Categoría 8) representa el mayor rendimiento en los estándares actuales de cable de cobre, diseñado específicamente para entornos de corta distancia y con un ancho de banda ultraalto, como centros de datos y centros de supercomputación. En comparación con el ancho de banda de 1000 MHz y la velocidad de 100 Gbps en corta distancia del CAT7, el CAT8 logra una transmisión estable de 25 Gbps/40 Gbps gracias al doble de ancho de banda y una optimización más estricta de sus parámetros, lo que lo convierte en un competidor clave entre los cables de cobre y la fibra óptica en aplicaciones de corta distancia. A continuación, se presenta un análisis exhaustivo de las características de los parámetros del CAT8, considerando aspectos como el rendimiento de la transmisión, la innovación estructural, los parámetros eléctricos y el diseño del enlace.
I. Rendimiento de transmisión: avances en ancho de banda de 2000 MHz y velocidad de 40 Gbps
La principal ventaja del parámetro CAT8 radica en su capacidad de transportar señales de frecuencia ultraalta, con un rendimiento de transmisión directamente alineado con los estándares Ethernet de próxima generación, llenando el vacío de los cables de cobre en el dominio de 25G/40Gbps.
Ancho de banda
Según las normas TIA-568.2-D (norteamericana) e ISO/IEC 11801:2017 (internacional), el cable CAT8 tiene un ancho de banda nominal de 2000 MHz (2 GHz), duplicando los 1000 MHz del CAT7 y cuadruplicando los 500 MHz del CAT6A. Este parámetro permite al CAT8 transmitir señales de forma estable hasta 2000 MHz. Las señales de alta frecuencia con mayor densidad de datos proporcionan la base física para velocidades de 25 Gbps/40 Gbps. Por ejemplo, el protocolo Ethernet 40GBASE-T requiere modulación paralela en cuatro pares dentro de un ancho de banda de 2000 MHz, y el ancho de banda de 2000 MHz del CAT8 no solo satisface esta demanda, sino que también reserva un 10 % de redundancia para gestionar las fluctuaciones de la señal.
Velocidad de datos
La velocidad de datos es el indicador de rendimiento más crítico de CAT8, con relaciones estrictamente definidas por estándares entre velocidad y distancia:
A una distancia de 30 metros, CAT8 admite de forma estable la transmisión de 40 Gbps (40 Gigabit Ethernet) sin atenuación de la velocidad;
Dentro de los 30 metros, también es compatible con transmisión de 25 Gbps (25 Gigabit Ethernet), cumpliendo con los requisitos de escenarios de velocidad media a alta;
Es compatible con versiones anteriores de protocolos de menor velocidad, como 10 Gbps (dentro de los 100 metros) y 1 Gbps (dentro de los 100 metros), adaptándose a equipos heredados.
Este parámetro hace que CAT8 sea la solución óptima para interconexiones de corta distancia entre gabinetes y conmutadores en centros de datos; por ejemplo, con un espaciamiento típico de dispositivos dentro de gabinetes de servidores de menos de 5 metros, CAT8 admite fácilmente 40 Gbps a aproximadamente 1/3 del costo de las fibras ópticas con velocidades equivalentes.
Relación no lineal entre velocidad y frecuencia
A diferencia de los pares trenzados de categoría inferior, la mejora de velocidad del CAT8 no se basa simplemente en duplicar el ancho de banda: a 2000 MHz, la transmisión de 40 Gbps se logra mediante la transmisión paralela a través de cuatro pares y técnicas de modulación avanzadas (p. ej., modulación PAM-4, donde cada símbolo transporta 2 bits de datos). Al optimizar la sincronización de pares y la eficiencia de modulación de la señal, el CAT8 alcanza una eficiencia espectral de 1,25 bps/Hz a 2000 MHz (es decir, 1,25 Mbps por MHz de ancho de banda), en comparación con los 0,1 bps/Hz del CAT7 a 1000 MHz, lo que supone un aumento de eficiencia de 12 veces.
II. Diseño estructural: Optimización antiinterferente de enlace completo desde el blindaje hasta la torsión de pares
La estructura física del CAT8 constituye la piedra angular del hardware de su rendimiento de alta frecuencia, minimizando la pérdida de señal y la interferencia a 2000 MHz mediante blindaje multicapa, torsión de precisión y materiales especializados.
Diseño de blindaje: S/FTP mejorado "Blindaje de envoltura completa"
Para resistir la interferencia electromagnética (EMI) y la interferencia de radiofrecuencia (RFI) a 2000 MHz, CAT8 adopta obligatoriamente una estructura S/FTP (par trenzado con pantalla/lámina) mejorada: un diseño de doble blindaje que combina blindaje de par individual con lámina de aluminio + blindaje trenzado metálico general con parámetros de blindaje que superan ampliamente a CAT7:
Blindaje de pares: Cada par de conductores está envuelto en un blindaje compuesto de lámina de aluminio + película de poliéster (0,06 mm de lámina de aluminio, un 20 % más grueso que el CAT7) con una cobertura ≥99 %. Las costuras utilizan un proceso de engarce superpuesto (ancho de solapamiento ≥3 mm) para evitar fugas de señal a través de los huecos.
Blindaje general: Los cuatro pares blindados están encerrados en una capa compuesta de trenza de cobre estañado + papel de aluminio con una densidad de trenzado de ≥95 % (en comparación con el 90 % para CAT7) y un diámetro de filamento de 0,1 mm (más fino), logrando una efectividad de blindaje de ≥100 dB a 2000 MHz (en comparación con los 85 dB para CAT7 a 1000 MHz), bloqueando por completo fuentes de interferencia fuertes como motores industriales y radares.
Además, el blindaje requiere una conexión a tierra continua de 360° (resistencia de tierra ≤ 2 Ω) para desviar las señales de interferencia a tierra. Los terminales de tierra están chapados en oro (grosor ≥ 5 μm) para garantizar una conducción de baja impedancia a altas frecuencias.
Torsión de pares: precisión a nanoescala "Diseño antidiafonía"
La diafonía de pares a altas frecuencias es un desafío central para CAT8, con sus parámetros de torsión optimizados a través de cálculos precisos:
Paso de torsión: los cuatro pares tienen pasos de torsión de 6-8 mm (par azul), 7-9 mm (par naranja), 8-10 mm (par verde) y 9-11 mm (par rojo), con una diferencia de paso de torsión de ≥1 mm entre dos pares (en comparación con 2 mm para CAT7) y un error de paso de torsión ≤0,1 mm (producido utilizando equipo de calibración láser), lo que evita la amplificación de diafonía debido a la resonancia de frecuencia;
Dirección de torsión: los pares adyacentes utilizan torsión inversa (una en el sentido de las agujas del reloj, otra en el sentido contrario a las agujas del reloj) para reducir el área de acoplamiento magnético, lo que disminuye la diafonía entre pares en un 60 % en comparación con CAT7.
Conductores y aislamiento: portadores de señales con materiales de baja pérdida
Material del conductor: utiliza cobre de alta conductividad libre de oxígeno (pureza ≥99,996 %) con una conductividad ≥101 % IACS (estándar internacional de cobre recocido) y un diámetro de 0,6 mm (AWG 22), un 3,4 % más grueso que CAT7, lo que reduce la resistencia de CC a ≤7,5 Ω/100 metros (en comparación con 8,5 Ω para CAT7) y minimiza la pérdida de corriente;
Capa de aislamiento: utiliza etileno propileno fluorado modificado (FEP)" con una constante dieléctrica ≤1,3 (frente a 1,5 para el PE espumado de CAT7) y una pérdida dieléctrica de alta frecuencia (tanδ) ≤0,0008 (frente a 0,0015 para CAT7), lo que reduce la atenuación de la señal a 2000 MHz en un 40 % en comparación con CAT7.
III. Parámetros eléctricos: límites estrictos a altas frecuencias de 2000 MHz
Los parámetros eléctricos de CAT8 están estrictamente regulados por la norma TIA-568.2-D (Norteamérica) y la norma ISO/IEC 11801:2017 (internacional), con ventajas sobre las generaciones anteriores especialmente evidentes en las bandas de alta frecuencia. A continuación, se presentan los requisitos específicos para los parámetros principales:
Atenuación
La atenuación se refiere a la pérdida de energía durante la transmisión de la señal. Los límites de atenuación de CAT8 a 2000 MHz están estrictamente controlados (30 metros como distancia de prueba estándar).
A 100 MHz, atenuación ≤16,0 dB (frente a 19,0 dB para CAT7 y 21,6 dB para CAT6A);
A 500 MHz, atenuación ≤28,0 dB (frente a 35,0 dB para CAT7);
A 1000 MHz, atenuación ≤38,0 dB (frente a 48,0 dB para CAT7);
A 2000 MHz, atenuación ≤55,0 dB (indefinido para CAT7 en esta frecuencia).
Este parámetro significa que en una distancia de 30 metros, la pérdida de potencia de una señal de 40 Gbps transmitida a través de CAT8 es solo 1/316 del valor inicial (55 dB corresponden a una relación de potencia de 1:3162), permaneciendo detectable por los receptores.
Parámetros de diafonía: Interferencia cercana a cero Control
La diafonía es el mayor obstáculo para la transmisión de alta frecuencia, y los límites de diafonía del CAT8 siguen siendo excelentes a 2000 MHz:
Diafonía de extremo cercano (NEXT): ≥23,0 dB a 2000 MHz (frente a 24,0 dB para CAT7 a 1000 MHz), lo que significa que la intensidad de la señal de diafonía es solo 1/200 de la señal útil;
Diafonía de extremo lejano (ELFEXT): ≥12,0 dB a 2000 MHz (frente a 15,0 dB para CAT7 a 1000 MHz), lo que garantiza la pureza de la señal en el receptor de extremo lejano;
Suma de potencia NEXT/PSELFEXT: A 2000 MHz, PSNEXT ≥20,0 dB y PSELFEXT ≥9,0 dB, lo que cumple con los requisitos antiinterferencia de la transmisión paralela de cuatro pares de Ethernet de 40 Gbps.
Estos parámetros se logran mediante la conexión a tierra independiente de los blindajes de pares: el blindaje de cada par está conectado a través de un terminal de tierra separado, lo que evita que las señales de interferencia de diferentes pares se acoplen dentro del blindaje.
Pérdida de retorno (RL)
La pérdida de retorno mide la reflexión de la señal, y CAT8 alcanza nuevos niveles de precisión en el control de impedancia:
A 2000 MHz, la pérdida de retorno ≥10 dB (igual que CAT7 a 1000 MHz), lo que significa que la potencia de la señal reflejada es solo 1/10 de la señal incidente;
La impedancia característica está estrictamente controlada a 100Ω±5Ω (frente a ±10Ω para CAT7 y ±15Ω para CAT6A), con una variación de impedancia ≤3Ω/m (monitoreada en tiempo real utilizando medidores de diámetro láser para garantizar la precisión del diámetro del conductor), evitando la reflexión de la señal debido a fluctuaciones de impedancia durante la transmisión.
Retraso y sesgo de retraso
Retardo: Dentro de los 30 metros, el retraso máximo a 2000 MHz ≤140 ns (frente a 500 ns para CAT7 a 100 metros), con una velocidad de transmisión de señal cercana al 70 % de la velocidad de la luz;
Desfase de retardo: diferencia de tiempo de transmisión entre pares ≤10 ns (en comparación con 20 ns para CAT7), lo que garantiza la llegada sincronizada de señales de cuatro pares en Ethernet de 40 Gbps (como 40 Gbps utiliza paralelismo de cuatro pares, un desfase de retardo excesivo provoca una desalineación de la trama de datos).
IV. Conectores y diseño de enlaces: Última milla de rendimiento de extremo a extremo
Las ventajas de rendimiento del CAT8 dependen no solo del cable en sí, sino también de la optimización colaborativa de los conectores y del diseño del enlace, formando una solución de alta frecuencia de extremo a extremo.
Conectores dedicados: RJ45 de alta frecuencia mejorado
CAT8 utiliza conectores compatibles GG45-RJ45 o conectores TERA, ambos cumplen con los requisitos de ancho de banda de 2000 MHz:
GG45-RJ45: Añade 4 contactos blindados al RJ45 tradicional (12 contactos en total). Las clavijas de contacto son de cobre-berilio bañado en oro (grosor ≥15 μm), con un error de adaptación de impedancia ≤3 Ω (a 2000 MHz) y una pérdida de inserción ≤0,3 dB (a 2000 MHz), manteniendo la compatibilidad con conectores RJ45 (el rendimiento se reduce al nivel CAT6A al insertarse).
Conectores TERA: Estructura no RJ45 con espaciado de contactos de 1,27 mm (más grande) y una carcasa blindada totalmente metálica con una efectividad de blindaje de ≥90 dB (a 2000 MHz), adecuada para enlaces CAT8 puros con pérdida de inserción ≤0,2 dB.
El conector y los blindajes del cable deben estar conectados firmemente a través de un anillo de engarce "" (resistencia de contacto ≤5 mΩ) para garantizar la continuidad del blindaje: cualquier rotura en el blindaje provoca una fuga de señal de 2000 MHz, lo que aumenta la atenuación en más del 30 %.
Longitud del enlace y limitaciones estructurales
La longitud máxima del enlace permanente (cableado fijo) del CAT8 es de 30 metros, y la del enlace de canal (incluidos los puentes de equipo) es de 24 metros (debido a la mayor atenuación de los puentes). Los enlaces no permiten empalmes (máximo 2 conectores), con estrictos requisitos de radio de curvatura.
Curvatura estática (instalación fija) ≥16x diámetro del cable (diámetro CAT8 ~9-11 mm, es decir, ≥144-176 mm);
Flexión dinámica (durante el cableado) ≥24 veces el diámetro del cable (≥216-264 mm). Una flexión excesiva provoca arrugas en el blindaje, lo que aumenta la atenuación en un 50 %.
V. Adaptabilidad ambiental: confiabilidad en escenarios extremos
El diseño de parámetros de CAT8 aborda las duras condiciones de los centros de datos y entornos industriales, con indicadores de rendimiento físico y químico que superan ampliamente a los pares trenzados comunes.
Resistencia a la temperatura y a la intemperie
Rango de temperatura de funcionamiento: Grado comercial -20℃~75℃; grado industrial -40℃~85℃ (adecuado para almacenamiento en frío o salas de equipos de alta temperatura);
Rendimiento de envejecimiento térmico: después de 1000 horas a 85 ℃, aumento de atenuación ≤10 %, adhesión del escudo ≥5 N/cm (evitando el desprendimiento por alta temperatura).
Resistencia mecánica y durabilidad
Resistencia a la tracción: a corto plazo (durante la instalación) ≤150 N; a largo plazo (tras la fijación) ≤30 N. Elongación del conductor a la rotura ≥20 % (evitando la reducción del diámetro por estiramiento).
Resistencia al desgaste: La funda permanece intacta después de 1000 ciclos de fricción (carga de 10 N, papel de lija de grano P120), adecuada para salas de equipos con taponamientos frecuentes;
Resistencia a la vibración: después de una prueba de vibración de 10-2000 Hz (aceleración de 10 G), variación de parámetros eléctricos ≤5 %, adecuado para entornos de vibración vehicular o marina.
Retardancia de llama y protección ambiental
Clasificación de retardancia de llama: Cumple con las normas UL 94 V-0 (combustión vertical) e IEC 60332-3-24 (combustión en haz). Densidad de humo (Dmáx.) ≤200 e índice de toxicidad ≤5 (según IEEE 1686) para entornos cerrados como centros de datos.
Indicadores ambientales: Cumple con la norma RoHS 2.0 de la UE y GB/T 26572 de China, con un contenido de metales pesados (plomo, mercurio, etc.) ≤10 ppm y un contenido de halógenos ≤900 ppm.
VI. Compatibilidad y escenarios de aplicación: mercados de banda ultraalta de corta distancia
Las características de los parámetros de CAT8 determinan sus escenarios de aplicación especializados, centrados en necesidades de ancho de banda ultra alto y de corta distancia, manteniendo al mismo tiempo una compatibilidad con versiones anteriores limitada.
Compatibilidad con versiones anteriores
CAT8 es compatible con cables de categoría inferior como CAT7 y CAT6A, pero tenga en cuenta:
La combinación con CAT7 reduce el ancho de banda general a 1000 MHz, con una velocidad máxima de 40 Gbps (dentro de los 30 metros);
La combinación con CAT6A reduce el ancho de banda a 500 MHz, con una velocidad máxima de 10 Gbps (dentro de los 100 metros);
La inserción en un equipo RJ45 reduce automáticamente el rendimiento al nivel CAT6A, adecuado para actualizaciones progresivas.
Escenarios típicos de aplicación
Aprovechando un ancho de banda de 2000 MHz y una velocidad de 40 Gbps, las principales aplicaciones de CAT8 incluyen:
Interconexiones de gabinetes de centros de datos: conectan servidores, dispositivos de almacenamiento y conmutadores de la parte superior del rack (normalmente de 5 a 10 metros), lo que admite 40 Gbps a un costo menor que la fibra;
Clústeres informáticos de alta densidad: interconexiones entre servidores de entrenamiento de IA (que requieren baja latencia y gran ancho de banda), con 25 Gbps que satisfacen necesidades de intercambio de datos de 10 TB/s;
Automatización industrial: Sistemas de visión artificial de fábrica (cámaras 8K que requieren 25 Gbps) y sistemas de control de robots (latencia ≤1 ms), con antiinterferencias que garantizan la estabilidad;
Broadcast: Interconexiones de equipos en unidades móviles 4K/8K, con un único CAT8 transmitiendo 4 canales de video 8K (≈10Gbps cada uno).
VII. Comparación de parámetros con generaciones anteriores: ¿Por qué elegir CAT8?
Una comparación de los parámetros principales resalta el valor de actualización de CAT8:
Parámetro CAT6A CAT7 CAT8
Ancho de banda 500 MHz 1000 MHz 2000 MHz
Velocidad máxima de corta distancia 10 Gbps a 55 m 100 Gbps a 15 m 40 Gbps a 30 m
Impedancia característica 100Ω±15Ω 100Ω±10Ω 100Ω±5Ω
Atenuación a 2000 MHz (30 m) Indefinido Indefinido ≤55,0 dB
Desviación de retardo ≤50 ns ≤20 ns ≤10 ns
Eficacia de blindaje (alta frecuencia) 60dB a 500MHz 85dB a 1000MHz 100dB a 2000MHz
Las actualizaciones de CAT8 se centran en "40Gbps a 30 m," llenando la brecha de velocidad de CAT7 entre 15 y 30 metros a un costo mucho menor que la fibra, lo que lo convierte en la solución óptima para interconexiones de centros de datos de corta distancia.
VIII. Limitaciones y perspectivas futuras
A pesar de su excelente rendimiento, CAT8 tiene limitaciones:
Las estrictas restricciones de distancia (30 metros) impiden reemplazar la fibra para la transmisión a larga distancia;
Alto costo (≈5x CAT6A), adecuado solo para enlaces centrales;
Cableado difícil (gran diámetro, requisitos de curvatura estrictos) que requiere herramientas profesionales.
Las iteraciones futuras pueden apuntar a bandas de frecuencia más altas (3000 MHz) y distancias más largas (50 metros), pero debido a las limitaciones físicas del cobre, su techo de velocidad se proyecta en 100 Gbps a 10 m, y la complementariedad a largo plazo con la fibra sigue siendo necesaria.
Resumen
El CAT8, gracias a sus innovadores parámetros de ancho de banda de 2000 MHz y 40 Gbps a 30 m, combinados con blindaje S/FTP mejorado, trenzado de precisión y conectores dedicados, representa la forma definitiva de cables de cobre de ultraalta velocidad para corta distancia. Su estricto control de parámetros eléctricos a 2000 MHz (p. ej., atenuación ≤55 dB, NEXT ≥23 dB) le permite satisfacer las necesidades de Ethernet de 25 G/40 G en centros de datos y automatización industrial. A pesar de los altos costos y requisitos de cableado, la rentabilidad del CAT8 en escenarios de corta distancia es significativa, lo que lo posiciona como la principal dirección de actualización para el cableado de cobre en los próximos 5 a 10 años. Sus parámetros en bandas de alta frecuencia (como atenuación ≤48 dB y NEXT ≥24 dB a 1000 MHz) le permiten satisfacer las necesidades de escenarios extremos como centros de datos y automatización industrial. Aunque el costo es alto y la compatibilidad es limitada, las características de los parámetros de CAT7 reservan suficiente espacio para futuras actualizaciones de la red y son la solución definitiva para el cableado de alta gama.
