Cicli di Vita del Cablaggio e Total Cost of Ownership (TCO)

Nella scelta della categoria o della classe del cablaggio da utilizzare in una infrastruttura di rete è necessario tenere conto di numerosi fattori, sia per i sistemi in rame che per quelli in fibra ottica. I fattori da prendere in considerazione sono numerosi:

Applicazioni implementate durante il ciclo di vita del sistema di cablaggio
Periodo di tempo durante il quale gli standard, le applicazioni e gli apparati supporteranno la categoria del cablaggio prescelto
Costo delle apparecchiature elettroniche attive
Durata della garanzia e componenti coperti da essa (parti, manodopera, applicazioni)
Rapporto prezzo / prestazioni
Tempo di occupazione previsto dell'edificio da parte dell'utente finale

Cosa significano gli standard per la rete

Con il completamento del nuovo standard IEEE 802.3an 10GBASE-T, è necessario programmare un incremento delle prestazioni del cablaggio nell'arco dei prossimi anni. Il cablaggio rappresenta tipicamente il 5-7% del budget complessivo per una rete: alcune elementi complementari, quali le soluzioni industriali, canaline e componenti ad elevata resistenza all’incendio, possono far lievitare leggermente il costo finale. Tuttavia, non è mai consigliabile considerare il prezzo come unico fattore di scelta. I sistemi di cablaggio, sia in rame che in fibra ottica, sono progettati per un ciclo di vita di almeno 10 anni, con il supporto di 2-3 generazioni di apparati attivi: è importante quindi tenere in massima considerazione il ciclo di vita complessivo.

Gli standard di cablaggio vengono regolarmente aggiornati: ad esempio, gli standard ANSI/TIA/EIA (ora TIA) vengono revisionati ogni 5 anni, periodo al termine del quale possono essere riconfermati, cancellati o revisionati. Gli standard ISO/IEC sono definiti con un ciclo di vita previsto di 10 anni, quelli per applicazioni IEEE sono approvati e modificati in funzione della fattibilità tecnica e del mercato potenziale, in base ai requisiti delle applicazioni e ai contributi provenienti dalle aziende, tra cui i produttori di cablaggio, che prendono parte al processo di standardizzazione.

In alcuni casi la capacità di rete cambia a un ritmo più veloce di quanto previsto. Questo fattore può ridurre il ciclo di vita di un sistema di cablaggio. Un buon esempio è rappresentato dalla categoria 4: questo cablaggio fu caratterizzato da un ciclo di vita molto breve a causa dell'incremento delle prestazioni di rete e delle migliori caratteristiche introdotte dalla categoria 5 e quindi dalla categoria 5e. Con l'avvento del 10GBASE-T, è stato necessario introdurre un cablaggio dalle prestazioni più elevate, la Categoria 6 Aumentata (10G 6A). La domanda ovvia da porsi è: come massimizzare l'investimento per il cablaggio e quale categoria di cablaggio installare nel proprio impianto ?

I produttori di apparati attivi progettano le apparecchiature basandosi su 3 fattori: potenzialità dell'infrastruttura fisica di base, standard industriali e mercato potenziale. La tecnologia deve essere fattibile, avere una forte attrattiva sul mercato e fornire una serie di caratteristiche uniche ma compatibili con altre tecnologie. Sarebbe virtualmente impossibile vendere un apparato che richieda immediatamente la sostituzione del cablaggio installato.

In base a stime provenienti dai maggiori produttori, ogni nuova generazione di un chip costa allo sviluppatore circa 1 milione di dollari e richiede approssimativamente 18 mesi dalla concezione all'introduzione sul mercato. Di fronte a investimenti di questo genere, gran parte dei produttori di apparecchiature esitano ad allontanarsi dagli standard.

La storia ha dimostrato che, nel momento in cui gli standard eliminano dall'elenco delle soluzioni supportate un determinato sistema di cablaggio, i produttori di apparati fanno lo stesso. Vi è un equilibrio complesso tra l'evoluzione della tecnologia e il bisogno di compatibilità con i sistemi ""classici"". Nel dibattito all'interno del gruppo di studio di 10GBASE-T, tutte le categorie," inclusa la 5e, la categoria 6 e la categoria 7/Classe F, sono state esaminate per determinare quale sarebbe stata supportata e la quota di mercato detenuta da ciascuna di esse. La categoria 5e detiene una quota maggiore di mercato, ma non è in grado di supportare 10G a distanze superiori a pochi metri. Comprendendo che la maggior parte degli impianti tipici presenta lunghezze superiori, la categoria 5e è stata eliminata dallo standard e non viene presa in considerazione. I cablaggi scelti per lo standard 10G sono quelli installati di categoria 6 con distanza massima supportata di 55 metri, quelli di categoria 6 aumentata e di categoria 7/classe F: solo questi ultimi due supportano una distanza massima di 100 metri.

Il processo di selezione del sistema di cablaggio deve includere il costo del cablaggio stesso e altri fattori che determinano il costo complessivo nell'arco della vita del sistema. Come già accennato, un cablaggio deve avere un ciclo di vita pari almeno a 10 anni e supportare 2-3 generazioni di apparati e applicazioni. Un fattore di costo significativo in questi calcoli è rappresentato dalla manodopera, che varia in base alla localizzazione geografica.

La seguente analisi mette a confronto il costo totale di possesso per un sistema di cablaggio a 24 canali, dalla categoria 5e alla categoria 7/classe F. I costi iniziali di installazione includono i componenti, l'installazione e i test.

Il ciclo di vita dei sistemi si basa sulle ultime evoluzioni degli standard, sulle revisioni in corso di approvazione e sulla capacità della categoria di supportare le applicazioni future.

	Costo di Installazione	Ciclo di Vita del Sistema	Costo medio a Canale	Costo annuale di Possesso
Cat 5e/Class D UTP	€ 2,352.80	5	€ 98.03	€ 470.56
Cat 6/Class E UTP	€ 2,977.92	7	€ 124.08	€ 425.42
10G 6A UTP	€ 3,671.00	10	€ 152.96	€ 367.10
10G 6A F/UTP	€ 3,629.69	10	€ 151.24	€ 362.97
TERA-Class F/Cat 7	€ 4,977.05	15	€ 207.38	€ 331.80

Ad esempio, i sistemi di categoria 6 non aumentata offriranno un ciclo di vita inferiore rispetto ai sistemi di categoria 6 aumentata (10G 6A), che potranno supportare l'applicazione 10GBASE-T fino a 100 metri. I sistemi di categoria 7/classe F offrono un ciclo di vita più esteso e si prevede potranno supportare future applicazioni superiori alla 10GBASE-T, ad es. 40Gb/s. Va sottolineato inoltre che il ciclo di vita calcolato dei sistemi di categoria 7/classe F non considera la capacità del sistema TERA® di gestire su una stessa presa più applicazioni a 1 o a 2 coppie, caratteristica che rende ancora più competitiva la soluzione TERA.

La tabella sopra riportata dimostra che, a causa del ciclo di vita ridotto della categoria 5e, il costo annuale dell'UTP di categoria 5e (costo di installazione totale diviso per il numero di anni utili) è superiore a quello dei più recenti sistemi 10G.

Si prevede che, nei prossimi 2-5 anni, saranno disponibili su larga scala apparati in rame 10GBASE-T e sarà necessario un aggiornamento dalla Categoria 5e almeno verso la 6 aumentata (10G 6A) per supportare tali sistemi. Si prevede inoltre che, nei prossimi 5-7 anni, i sistemi di categoria 5e non saranno più supportati dagli standard degli apparati attivi e verranno riportati solo negli allegati di tali documenti, quanto è già avvenuto con i sistemi di categoria 3, 4 e 5.

Nel caso in cui un impianto di cablaggio di categoria 5e fosse stato installato prima dell'ufficializzazione delle specifiche finali definite per il supporto del Gigabit Ethernet, questo dovrà essere testato nuovamente sulla base degli standard aggiornati. Considerando la manodopera aggiuntiva per tali misure, il costo annuale totale di un cablaggio di categoria 5e aumenta. La tabella seguente mostra l'aumentato costo di un sistema 5e rispetto a sistemi con prestazioni più elevate.

24 canali	Costo di Installazione	Ciclo di Vita del Sistema	Costo annuale	Misure aggiuntive per Gig	Costo per 5 Anni	Nuovo Costo annuale di Possesso
Cat 5e/Class D UTP	€ 2,352.80	5	€ 470.56	€ 1,083.72	€ 3,436.52	€ 687.30
Cat 6/Class E UTP	€ 2,977.92	7	€ 425.42	-	€ 2,977.92	€ 425.42
10 G 6A UTP	€ 3,671.00	10	€ 367.10		€ 3,671.00	€ 367.10
10G 6A F/UTP	€ 3,629.69	10	€ 362.97		€ 3,629.69	€ 362.97
TERA - Class F/Cat 7	€ 4,977.05	15	€ 331.80	-	€ 4,977.05	€ 331.80

Nella tabella appare chiaro che, con il passare del tempo, l'installazione di un sistema 5e avrebbe un costo sensibilmente più elevato. Le cifre sopra riportate ipotizzano un costo di manodopera standard, non tenendo in considerazione straordinari o altri extra costi che possono essere addebitati se il lavoro viene eseguito fuori dagli orari di lavoro per minimizzare le interruzioni del servizio.

E' importante notare che la categoria 5e non viene supportata dallo standard IEEE 802.3an 10GBASET. Per aggiornare il cablaggio in modo che supporti le applicazioni 10GBASE-T future (cosa che avverrà probabilmente nell'arco dei prossimi 10 anni) sarà necessaria ulteriore manodopera sia per l'installazione di un sistema di categoria 6 aumentata che per la rimozione del cablaggio di categoria 5e dismesso, come ora richiesto dalla regolamentazione in molti paesi. Nelle cifre sopra riportate, riferite a soluzioni UTP di categoria 6, è stato aggiunto il costo di manodopera per verificare che i canali siano di lunghezza inferiore a 55 m e siano in grado di supportare applicazioni 10GBASE-T come definito in 802.3an. Tutte le cifre presentate sono conservative, poiché non includono gli extra costi per il lavoro svolto al di fuori degli orari di lavoro, per localizzare i cavi nel caso in cui non sia stata conservata la documentazione d'impianto o qualsiasi spesa sostenuta per sostituire o posare nuovi cavidotti o eseguire eventuali nuovi passaggi per la posa dei cavi di categoria 6 di diametro superiore. (Per ulteriori informazioni si veda il capitolo successivo "Nuove Pratiche di Installazione di Cablaggi 10G").

24 canali	Costo a 1 Gig	Test per 10GBASE-T	Rimozione di Cavi Abbandonati	Installazione di Canali con Capacità di 10G*	TCO per supportare 10GBASE-T	Nuovo Costo annuale di Possesso
Cat 5e/Class D UTP	€ 3,436.52	Non supportato	€ 1,083.72	E' necessario un nuovo sistema	E' applicabile un nuovo TCO	€ 904.05
Cat 6/Class E UTP	€ 2,977.92	€ 1,083.72	€ 270.93	€ 917.75	€ 5,250.32	€ 750.05
10 G 6A UTP	€ 3,671.00	Non necessario	-	-	€ 3,671.00	€ 367.10
10G 6A F/UTP	€ 3,629.69	Non necessario	-	-	€ 3,629.69	€ 362.97
TERA - Class F/Cat 7	€ 4,977.05	Non necessario	-	-	€ 4,977.05	€ 331.80

Valutazione dei costi di disservizi

Se si considera il disservizio durante i test e la sostituzione dei sistemi 10G non conformi agli standard, il TCO per la categoria 5e e 6 aumenta ulteriormente. Dato che il test sul cablaggio è invasivo (i dispositivi presenti a ciascuna estremità devono essere scollegati per poter eseguire il test) si avranno dei tempi di inattività durante ogni test.

Per tale valutazione si parte dal costo del lavoro, calcolato in base ai salari medi orari. Un esempio può essere rappresentato dai valori riportati dal Bureau of Labour Statistics americano, bilanciati per tenere conto delle spese di struttura. Lo stipendio medio nazionale annuo è pari a 33.252 dollari. Aggiungendo un 40% di spese generali (tasse, costo zone adibite a uso ufficio, ecc.) la cifra diventa pari a pari a 46.562 dollari, che significa 22,39 dollari all'ora per ogni impiegato. Tale cifra rappresenta la spesa per un dipendente pagato e impossibilitato a lavorare. Per ogni gruppo di 24 dipendenti inattivi per un'ora (il tempo necessario a individuare il cavo, farlo testare, riavviare i sistemi e accedere nuovamente alle applicazioni, ecc), il costo aggiuntivo è calcolato come segue:

24 dipendenti * Stipendio orario = Costo orario di inattività

Ogni dipendente contribuisce inoltre al fatturato aziendale. Nel calcolo di questa cifra si stima un fatturato medio orario per ogni impiegato. Utilizzando le cifre pubblicate su Fortune 1000, si è rapportato il fatturato totale al numero di impiegati ed alle ore di lavoro annue, per ricavare il fatturato orario per ogni impiegato (RH).

Fatturato totale/ numero totale di impiegati/ ore di lavoro annue = RH

Ad esempio, utilizzando i dati medi relativi al fatturato delle aziende Fortune 1000, si ricava il valore di 132 dollari all'ora per ogni impiegato, equivalente a 3.177 dollari per 24 impiegati. I tempi di inattività sono basati su un utente per ciascun cavo: le connessioni nei data center sono assai più critiche, avendo molti utenti collegati contemporaneamente. Nella seguente tabella sono presi in considerazione i costi sostenuti a causa dei tempi di inattività ed il mancato fatturato nel caso di sistemi di categoria 5e e 6. Nel sistema di categoria 5e vanno aggiunte due ore di inattività per la sostituzione del canale, rimuovendo l’esistente. Per il sistema di categoria 6, il tempo di inattività è stato calcolato come 1 ora di inattività per testare ogni canale più 1 utente ogni 4 inattivo per 2 ore, per rimuovere e sostituire canali non conformi di lunghezza superiore a 55 m.

	TCO per supportare 10GBASE-T	Costi dei Tempi di Inattività - Salari, Straordinari e Entrate	TCO più Tempi di Inattività	Nuovo Costo annuale di Possesso
Cat 5e/Class D UTP	Nuovo TCO	€ 6,297.54	€ 10,817.78	€ 2,163.56
Cat 6/Class E UTP	€ 5,250.32	€ 1,870.91	€ 7,121.24	€ 1,017.32
10G 6A UTP	€ 3,671.00	-	€ 3,671.00	€ 367.10
10G 6A F/UTP	€ 3,629.69	-	€ 3,629.69	€ 362.97
TERA - Class F/Cat 7	€ 4,977.05	-	€ 4,977.05	€ 362.97

Utilizzando nelle formule precedenti i valori di riferimento nazionali è possibile ricavare i costi di disservizio associati agli impiegati, ipotizzando un impiegato collegato per cavo. L’eventuale risparmio nel calcolo dei tempi di disservizio nel caso in cui i lavori vengano eseguiti al di fuori dell'orario di lavoro verrebbe annullato dall'aumento del costo dello straordinario. Il tempo necessario per i test include la localizzazione dei circuiti. Considerando che una rete media presenta 1000 canali, queste cifre sono quindi di nuovo molto conservative. Nel grafico precedente viene mostrato un confronto.

Nuove Pratiche di Installazione di Cablaggi 10G

Il grado di riempimento delle canalizzazioni cambia sensibilmente passando alle applicazioni 10GBASET. TSB-155 fa riferimento al grado di riempimento per sistemi di categoria 6, mentre 568-B.2-10 fa riferimento al grado di riempimento per 10G 6A; entrambi raccomandano un riempimento massimo del 40% per mitigare gli effetti dell'alien near end crosstalk (o interferenza tra cavi). Tenendo conto del fatto che cavi di categorie superiori alla 5e presentano un diametro maggiore, il numero di cavi per tubazioni e vassoi dovrà essere riconsiderato. I sistemi schermati consentiranno invece di mantenere un riempimento del 60%, poiché lo schermo elimina uno dei maggiori elementi di disturbo presente in un sistema UTP, l'ANEXT, o alien Near-End Crosstalk.

Confronto tra Rame e Fibre to the Desktop

L'idea del fibre to the desktop (FTTD) è diffusa già da diverso tempo. I primi sostenitori dell'FTTD accreditavano le proprie teorie con possibili problemi per i sistemi in rame e con distanze massime limitate. Da tempo sono disponibili applicazioni in fibra ottica 10GBASE-X e in effetti coloro che necessitavano di banda a 10G per un certo periodo hanno potuto orientarsi solo sulla fibra ottica Nel confronto ora nuovamente possibile tra rame e fibre to the desktop è importante però includere i costi complessivi della rete (incluse le apparecchiature elettroniche), non soltanto i costi per il cablaggio. Si prevede che i componenti in fibra ottica per 10G si assesteranno su un costo dieci volte superiore a quello di una porta ottica a 1 gigabit. Per quanto riguarda il rame, il costo di una porta in rame da 10G sarà circa 3 volte superiore al costo di una porta in rame da 1 gigabit.

Già oggi tutti i PC utilizzano schede per interfacce di rete in rame da 10/100/1000 Mpbs. In un sistema fibre to the desk queste schede dovrebbero essere sostituite da schede ottiche più costose. Si noti che i chip in rame 10GBASE-T possono auto-negoziare e autolimitare via software la velocità da 10Mbps fino a 10Gbps: ciò significa che sarà possibile utilizzare un solo chip per tutte le connessioni di rete in rame, con una produzione economica di massa del chip: quando i ciò avverrà, tali componenti appariranno nei NIC dei server, nelle porte degli switch, ecc.

Inoltre la fibra non consente l’implementazione del Power over Ethernet. Oggi sono disponibili varie applicazioni che utilizzano tale tecnologia, basata sullo standard IEEE 802.3af. L'applicazione 10GBASE-T è completamente interoperabile con soluzioni di alimentazione end-span (con alimentazione fornita direttamente dallo switch). L'impossibilità di fornire alimentazione su fibra potrà essere un limite per alcune reti.

Gli standard e le lunghezze massime per applicazioni in fibra ottica non sono rimasti così stabili come si potrebbe credere. La tabella precedente riporta le lunghezze supportate e i vari tipi di fibra, da 100BASE-X a 10GBASE-X; è facile notare che già oggi risulta necessario sostituire alcune reti che, utilizzando componenti in fibra ottica da 62,5 micron, non sono in grado di garantire applicazioni a 10 gigabit. Persino le trasmissioni Gigabit in alcuni sistemi richiedono una coppia di costosi patch cord "mode conditioning" per garantire l'operatività di certe fibre a determinate lunghezze.

Applicazione	Lunghezza d'onda	62.5 160/500	62.5 200/500	50 500/500	50 2000/500	SMF
100BASE-SX	850nm	300m	300m	√300m	300m	-
1000BASE-SX	850nm	220m	275m	550m	550m	-
1000BASE-LX	1300nm	550m	550m	550m	550m	5km
10GBASE-SX	850nm	28m	28m	-	300m	-
10GBASE-LX	1310nm	-	-	-	-	10km
10GBASE-EX	1550nm	-	-	-	-	40km
10GBASE-LX4	1310nm	300m	300m	300m	300m	10km

In Sintesi

Per chiunque sia responsabile della scelta dell'infrastruttura di cablaggio e preveda un utilizzo dell'edificio di almeno 5 anni, l'analisi rivela che i sistemi di cablaggio di categoria 6 aumentata (10G 6A) o superiori sono le soluzioni più economiche e offrono un solido ritorno sugli investimenti. E' necessario considerare non soltanto i costi iniziali, ma anche i costi successivi da essi derivanti; un'attenta analisi del ciclo di vita e delle tendenze di mercato sarà di aiuto nella scelta, ricordando che il cablaggio rappresenta soltanto il 5-7% dell'investimento complessivo per la rete. Il ciclo operativo della maggior parte dei componenti di rete è spesso superiore al previsto, dato che si tratta dei componenti più difficili e potenzialmente costosi da sostituire in una rete. E' possibile quindi affermare che non vi sono investimenti di rete più sbagliati di quelli che prevedono l'installazione di un cablaggio con un breve ciclo di vita, che dovrà quindi con tutta probabilità essere sostituito in anticipo rispetto alle previsioni con costi aggiuntivi imprevisti in fase di progetto.