Cabo Ethernet CAT8 para transmissão de curta distância de 40 Gbps com largura de banda de 2000 MHz

Na evolução do cabeamento de par trançado, o CAT8 (cabo de categoria 8) representa o mais alto nível de desempenho nos padrões atuais de cabos de cobre, projetado especificamente para cenários de curta distância e ultra-alta largura de banda, como data centers e centros de supercomputação. Comparado à largura de banda de 1000 MHz e à velocidade de curta distância de 100 Gbps do CAT7, o CAT8 atinge uma transmissão estável de 25 Gbps/40 Gbps por meio do dobro da largura de banda e de uma otimização mais rigorosa dos parâmetros, emergindo como um "competidor essencial" entre cabos de cobre e fibras ópticas em aplicações de curta distância. Abaixo, uma análise abrangente das características dos parâmetros do CAT8, incluindo dimensões como desempenho de transmissão, inovação estrutural, parâmetros elétricos e projeto do link.

I. Desempenho de transmissão: avanços na largura de banda de 2000 MHz e velocidade de 40 Gbps

A principal vantagem do parâmetro CAT8 está na sua capacidade de transportar sinais de frequência ultra-alta, com desempenho de transmissão diretamente alinhado com os padrões Ethernet de última geração, preenchendo a lacuna para cabos de cobre no domínio de 25G/40Gbps.

Largura de banda

De acordo com os padrões TIA-568.2-D (norte-americano) e ISO/IEC 11801:2017 (internacional), o CAT8 possui uma largura de banda nominal de 2000 MHz (2 GHz), dobrando os 1000 MHz do CAT7 e quadruplicando os 500 MHz do CAT6A. Este parâmetro permite que o CAT8 transmita sinais de forma estável até 2000 MHz — sinais de alta frequência com maior densidade de dados (") fornecem a base física para velocidades de 25 Gbps/40 Gbps. Por exemplo, o protocolo Ethernet 40GBASE-T requer modulação paralela em quatro pares dentro de uma largura de banda de 2000 MHz, e a largura de banda de 2000 MHz do CAT8 não apenas atende a essa demanda, como também reserva 10% de redundância para lidar com flutuações de sinal.

Taxa de dados

A taxa de dados é o indicador de desempenho mais crítico do CAT8, com relações estritamente definidas por padrões entre velocidade e distância:

A uma distância de 30 metros, o CAT8 suporta de forma estável transmissão de 40 Gbps (40 Gigabit Ethernet) sem atenuação de velocidade;

Em um raio de 30 metros, ele também é compatível com transmissão de 25 Gbps (25 Gigabit Ethernet), atendendo aos requisitos de cenários de média a alta velocidade;

Ele é compatível com protocolos de baixa velocidade, como 10 Gbps (dentro de 100 metros) e 1 Gbps (dentro de 100 metros), adaptando-se a equipamentos antigos.

Este parâmetro torna o CAT8 a solução ideal para interconexões de curta distância entre gabinetes " e switches" em data centers — por exemplo, com espaçamento típico de dispositivos dentro de gabinetes de servidores de menos de 5 metros, o CAT8 suporta facilmente 40 Gbps a aproximadamente 1/3 do custo de fibras ópticas com velocidades equivalentes.

Relação não linear entre velocidade e frequência

Ao contrário dos pares trançados de categoria inferior, a melhoria de velocidade do CAT8 não depende apenas do dobro da largura de banda: a 2000 MHz, a transmissão de 40 Gbps é alcançada por meio de transmissão paralela em quatro pares + técnicas avançadas de modulação (por exemplo, modulação PAM-4, em que cada símbolo transporta 2 bits de dados). Ao otimizar a sincronização de pares e a eficiência da modulação do sinal, o CAT8 atinge uma eficiência espectral de 1,25 bps/Hz a 2000 MHz (ou seja, 1,25 Mbps por MHz de largura de banda), em comparação com 0,1 bps/Hz do CAT7 a 1000 MHz — um aumento de eficiência de 12x.

II. Projeto Estrutural: Otimização Anti-Interferência de Enlace Completo, da Blindagem à Trança de Par

A estrutura física do CAT8 constitui a pedra angular do seu desempenho de alta frequência, minimizando a perda de sinal e a interferência a 2000 MHz por meio de blindagem multicamadas, torção de precisão e materiais especializados.

Design de blindagem: S/FTP aprimorado " Blindagem completa"

Para resistir à interferência eletromagnética (EMI) e à interferência de radiofrequência (RFI) a 2000 MHz, o CAT8 adota obrigatoriamente uma estrutura S/FTP (par trançado blindado/de folha metálica) aprimorada — um projeto de blindagem dupla que combina blindagem de folha de alumínio de par individual + blindagem geral de malha metálica com parâmetros de blindagem que excedem em muito o CAT7:

Blindagem de pares: Cada par de condutores é envolto em uma blindagem composta de "foil + filme de poliéster (folha de alumínio de 0,06 mm, 20% mais espessa que CAT7) com cobertura ≥99%. As costuras utilizam um processo de crimpagem "overlapping (largura de sobreposição ≥3 mm) para evitar vazamento de sinal através de aberturas;

Blindagem geral: Os quatro pares blindados são envolvidos por uma camada composta de trança de cobre estanhado + folha de alumínio com densidade de trança ≥95% (vs. 90% para CAT7) e diâmetro de filamento de 0,1 mm (mais fino), alcançando eficácia de blindagem ≥100dB a 2000MHz (vs. 85dB para CAT7 a 1000MHz), bloqueando totalmente fontes de interferência fortes, como motores industriais e radar.

Além disso, a blindagem requer aterramento contínuo de 360° (resistência de aterramento ≤ 2Ω) para desviar os sinais de interferência para o solo. Os terminais de aterramento utilizam revestimento de ouro (espessura ≥ 5 μm) para garantir condução de baixa impedância em altas frequências.

Par de torção: precisão em nanoescala "Design antidiafonia"

A diafonia em pares em altas frequências é um desafio fundamental para o CAT8, com seus parâmetros de torção otimizados por meio de cálculos precisos:

Passo de torção: Os quatro pares têm passos de torção de 6-8 mm (par azul), 7-9 mm (par laranja), 8-10 mm (par verde) e 9-11 mm (par vermelho), com uma diferença de passo de torção de ≥1 mm entre quaisquer dois pares (vs. 2 mm para CAT7) e um erro de passo de torção ≤0,1 mm (produzido usando equipamento de calibração a laser), evitando amplificação de diafonia devido à ressonância de frequência "";

Direção de torção: pares adjacentes usam torção reversa "" (um no sentido horário, um no sentido anti-horário) para reduzir a área de acoplamento magnético, diminuindo a diafonia entre pares em 60% em comparação ao CAT7.

Condutores e Isolamento: "Portadores de Sinal" com Materiais de Baixa Perda

Material condutor: Utiliza cobre de alta condutividade livre de oxigênio (pureza ≥99,996%) com condutividade ≥101% IACS (International Annealed Copper Standard) e um diâmetro de 0,6 mm (AWG 22), 3,4% mais espesso que CAT7, reduzindo a resistência CC para ≤7,5Ω/100 metros (vs. 8,5Ω para CAT7) e minimizando a perda de corrente;

Camada de isolamento: usa etileno propileno fluorado (FEP) modificado com "" com uma constante dielétrica ≤1,3 (vs. 1,5 para PE espumado de CAT7) e perda dielétrica de alta frequência (tanδ) ≤0,0008 (vs. 0,0015 para CAT7), reduzindo a atenuação do sinal a 2000 MHz em 40% em comparação com CAT7.

III. Parâmetros Elétricos: Limites Estritos em Altas Frequências de 2000MHz

Os parâmetros elétricos do CAT8 são rigorosamente regulamentados pela TIA-568.2-D (América do Norte) e pela ISO/IEC 11801:2017 (internacional), com vantagens em relação às gerações anteriores, particularmente evidentes nas faixas de alta frequência. Abaixo estão os requisitos específicos para os parâmetros principais:

Atenuação

Atenuação refere-se à perda de energia durante a transmissão do sinal. Os limites de atenuação do CAT8 em 2000 MHz são rigorosamente controlados (30 metros como distância padrão de teste):

A 100 MHz, atenuação ≤16,0 dB (vs. 19,0 dB para CAT7 e 21,6 dB para CAT6A);

A 500 MHz, atenuação ≤ 28,0 dB (vs. 35,0 dB para CAT7);

A 1000 MHz, atenuação ≤38,0 dB (vs. 48,0 dB para CAT7);

A 2000 MHz, atenuação ≤55,0 dB (indefinida para CAT7 nesta frequência).

Este parâmetro significa que, a uma distância de 30 metros, a perda de potência de um sinal de 40 Gbps transmitido via CAT8 é de apenas 1/316 do valor inicial (55 dB corresponde a uma relação de potência de 1:3162), permanecendo detectável pelos receptores.

Parâmetros de diafonia: Controle de interferência quase zero

A diafonia é o maior obstáculo à transmissão de alta frequência, e os limites de diafonia do CAT8 permanecem excelentes em 2000 MHz:

Diafonia próxima (NEXT): ≥23,0dB a 2000MHz (vs. 24,0dB para CAT7 a 1000MHz), o que significa que a intensidade do sinal de diafonia é de apenas 1/200 do sinal útil;

Far-End Crosstalk (ELFEXT): ≥12,0dB a 2000MHz (vs. 15,0dB para CAT7 a 1000MHz), garantindo a pureza do sinal no receptor de extremidade distante;

Power Sum NEXT/PSELFEXT: A 2000 MHz, PSNEXT ≥20,0 dB e PSELFEXT ≥9,0 dB, atendendo aos requisitos anti-interferência da transmissão paralela de quatro pares " da Ethernet de 40 Gbps."

Esses parâmetros são obtidos por meio de aterramento independente de pares de blindagens — a blindagem de cada par é conectada por meio de um terminal de aterramento separado, evitando que sinais de interferência de pares diferentes se acoplem dentro da blindagem.

Perda de Retorno (RL)

As medidas de perda de retorno indicam a reflexão do sinal, com o CAT8 alcançando novos patamares na precisão do controle de impedância:

A 2000 MHz, perda de retorno ≥10 dB (a mesma que CAT7 a 1000 MHz), o que significa que a potência do sinal refletido é apenas 1/10 do sinal incidente;

A impedância característica é rigorosamente controlada em 100Ω±5Ω (vs. ±10Ω para CAT7 e ±15Ω para CAT6A), com variação de impedância ≤3Ω/m (monitorada em tempo real usando medidores de diâmetro a laser para garantir a precisão do diâmetro do condutor), evitando reflexão de sinal devido a flutuações de impedância durante a transmissão.

Atraso e distorção de atraso

Atraso: Dentro de 30 metros, atraso máximo em 2000 MHz ≤ 140 ns (vs. 500 ns para CAT7 a 100 metros), com velocidade de transmissão de sinal próxima a 70% da velocidade da luz;

Desvio de atraso: diferença de tempo de transmissão entre pares ≤10 ns (vs. 20 ns para CAT7), garantindo chegada sincronizada de sinais de quatro pares em Ethernet de 40 Gbps (como 40 Gbps usa paralelismo de quatro pares, o desvio de atraso excessivo causa desalinhamento de quadros de dados).

IV. Conectores e Projeto de Links: "Último Mile" de Desempenho de Ponta a Ponta

As vantagens de desempenho do CAT8 dependem não apenas do cabo em si, mas também da otimização colaborativa dos conectores e do design do link, formando uma solução de alta frequência de ponta a ponta.

Conectores dedicados: "High-Frequency Enhance" RJ45

CAT8 usa conectores compatíveis com GG45-RJ45 ou conectores TERA, ambos atendendo aos requisitos de largura de banda de 2000 MHz:

GG45-RJ45: Adiciona 4 contatos blindados ao RJ45 tradicional (total de 12 contatos). Os pinos de contato utilizam cobre-berílio banhado a ouro (espessura ≥15 μm) com erro de casamento de impedância ≤3Ω (a 2000 MHz) e perda de inserção ≤0,3 dB (a 2000 MHz), mantendo a compatibilidade com plugues RJ45 (o desempenho cai para o nível CAT6A quando inserido);

Conectores TERA: estrutura não RJ45 com espaçamento de contato de 1,27 mm (maior) e um invólucro blindado "all-metal" com eficácia de blindagem ≥90dB (a 2000MHz), adequado para links CAT8 puros com perda de inserção ≤0,2dB.

As blindagens do conector e do cabo devem ser firmemente conectadas por meio de um anel de crimpagem "" (resistência de contato ≤5mΩ) para garantir a continuidade da blindagem. Qualquer quebra na blindagem causa vazamento de sinal de 2000MHz, aumentando a atenuação em mais de 30%.

Comprimento do link e limitações estruturais

O comprimento máximo do link permanente (cabeamento fixo) CAT8 é de 30 metros, e o comprimento máximo do link de canal (incluindo jumpers de equipamento) é de 24 metros (devido à maior atenuação nos jumpers). Os links não permitem emendas (máximo de 2 conectores), com requisitos rigorosos de raio de curvatura:

Curvatura estática (instalação fixa) ≥16x diâmetro do cabo (diâmetro CAT8 ~9-11 mm, ou seja, ≥144-176 mm);

Curvatura dinâmica (durante o cabeamento) ≥24x diâmetro do cabo (≥216-264 mm). A curvatura excessiva causa enrugamento da blindagem, aumentando a atenuação em 50%.

V. Adaptabilidade Ambiental: Confiabilidade em Cenários Extremos

O design de parâmetros do CAT8 aborda condições adversas em data centers e ambientes industriais, com indicadores de desempenho físico e químico que excedem em muito os pares trançados comuns.

Resistência à temperatura e às intempéries

Faixa de temperatura operacional: grau comercial -20℃~75℃; grau industrial -40℃~85℃ (adequado para armazenamento refrigerado ou salas de equipamentos de alta temperatura);

Desempenho de envelhecimento térmico: após 1000 horas a 85°C, aumento de atenuação ≤10%, adesão do escudo ≥5N/cm (evitando descolamento em alta temperatura).

Resistência mecânica e durabilidade

Resistência à tração: Curto prazo (durante a instalação) ≤150N; longo prazo (após a fixação) ≤30N. Alongamento do condutor na ruptura ≥20% (evitando a redução do diâmetro devido ao estiramento);

Resistência ao desgaste: a bainha permanece intacta após 1000 ciclos de fricção (carga de 10 N, lixa P120), adequada para salas de equipamentos com entupimentos frequentes;

Resistência à vibração: Após testes de vibração de 10-2000 Hz (aceleração de 10 G), variação de parâmetros elétricos ≤ 5%, adequado para ambientes de vibração de veículos ou marítimos.

Retardante de Chamas e Proteção Ambiental

Classificação de retardância de chama: Atende às normas UL 94 V-0 (queima vertical) e IEC 60332-3-24 (queima em feixe). Densidade de fumaça (Dmáx) ≤ 200 e índice de toxicidade ≤ 5 (conforme IEEE 1686) para ambientes fechados, como data centers;

Indicadores ambientais: Em conformidade com a norma RoHS 2.0 da UE e a norma GB/T 26572 da China, com teor de metais pesados (chumbo, mercúrio, etc.) ≤10 ppm e teor de halogênio ≤900 ppm.

VI. Compatibilidade e Cenários de Aplicação: Visando Mercados de Banda Ultra-Alta de Curta Distância

As características dos parâmetros do CAT8 determinam seus cenários de aplicação especializados, focados em necessidades de curta distância e largura de banda ultra-alta, mantendo compatibilidade limitada com versões anteriores.

Compatibilidade com versões anteriores

CAT8 é compatível com cabos de categoria inferior, como CAT7 e CAT6A, mas observe:

A mistura com CAT7 reduz a largura de banda geral para 1000 MHz, com uma velocidade máxima de 40 Gbps (dentro de 30 metros);

A mistura com CAT6A reduz a largura de banda para 500 MHz, com uma velocidade máxima de 10 Gbps (dentro de 100 metros);

A inserção em equipamento RJ45 reduz automaticamente o desempenho para o nível CAT6A, adequado para atualizações progressivas."h

Cenários típicos de aplicação

Aproveitando largura de banda de 2000 MHz e velocidade de 40 Gbps, as principais aplicações do CAT8 incluem:

Interconexões de gabinetes de data center: conectando servidores, dispositivos de armazenamento e switches de topo de rack (normalmente de 5 a 10 metros), suportando 40 Gbps a um custo menor que a fibra;

Clusters de computação de alta densidade: Interconexões entre servidores de treinamento de IA (exigindo baixa latência e alta largura de banda), com 25 Gbps atendendo às necessidades de troca de dados de 10 TB/s;

Automação industrial: Sistemas de visão de máquina de fábrica (câmeras 8K que requerem 25 Gbps) e sistemas de controle de robôs (latência ≤1 ms), com antiparasitário garantindo estabilidade;

Transmissão: Interconexões de equipamentos em vans OB 4K/8K, com um único CAT8 transmitindo 4 canais de vídeo 8K (≈10 Gbps cada).

VII. Comparação de parâmetros com gerações anteriores: Por que escolher CAT8?

Uma comparação dos principais parâmetros destaca o valor de atualização do CAT8:

Parâmetro CAT6A CAT7 CAT8

Largura de banda 500MHz 1000MHz 2000MHz

Velocidade máxima de curta distância 10 Gbps a 55 m 100 Gbps a 15 m 40 Gbps a 30 m

Impedância característica 100Ω±15Ω 100Ω±10Ω 100Ω±5Ω

Atenuação a 2000MHz (30m) Indefinido Indefinido ≤55,0dB

Desvio de atraso ≤50ns ≤20ns ≤10ns

Eficácia de blindagem (alta frequência) 60dB@500MHz 85dB@1000MHz 100dB@2000MHz

As atualizações do CAT8 se concentram em "40Gbps@30m," preenchendo a lacuna de velocidade do CAT7 entre 15-30 metros a um custo muito menor do que a fibra, tornando-o a solução ideal para interconexões de data centers de curta distância.

VIII. Limitações e Perspectivas Futuras

Apesar do seu excelente desempenho, o CAT8 tem limitações:

Restrições rígidas de distância (30 metros) impedem a substituição da fibra para transmissão de longa distância;

Alto custo (≈5x CAT6A), adequado apenas para links principais;

Cabeamento difícil (diâmetro grande, requisitos rigorosos de curvatura) exigindo ferramentas profissionais.

Iterações futuras podem ter como alvo bandas de frequência mais altas (3000 MHz) e distâncias maiores (50 metros), mas devido às limitações físicas do cobre, seu teto de velocidade é projetado em 100 Gbps a 10 m, com complementaridade de longo prazo à fibra permanecendo necessária.

Resumo

O CAT8, com avanços nos parâmetros de largura de banda de 2000 MHz e 40 Gbps a 30 m, combinado com blindagem S/FTP aprimorada, torção de precisão e conectores dedicados, representa a forma definitiva de cabos de cobre de ultra-alta velocidade para curtas distâncias. Seu controle rigoroso dos parâmetros elétricos a 2000 MHz (por exemplo, atenuação ≤ 55 dB, NEXT ≥ 23 dB) permite atender às necessidades de Ethernet 25 G/40 G em data centers e automação industrial. Apesar dos altos custos e dos requisitos de cabeamento, a relação custo-benefício do CAT8 em cenários de curta distância é significativa, posicionando-o como a principal direção de atualização para cabeamento de cobre nos próximos 5 a 10 anos. Seus parâmetros em faixas de alta frequência (como atenuação ≤48dB e NEXT ≥24dB a 1000MHz) permitem que ele atenda às necessidades de cenários extremos, como data centers e automação industrial. Embora o custo seja alto e a compatibilidade limitada, as características dos parâmetros do CAT7 reservam espaço suficiente para futuras atualizações de rede e são a solução definitiva para cabeamento de ponta.