Новинка: управляемый смарт-коммутатор prosafe xs708t. Новый уровень производительности и расширенный выбор вариантов развертывания

10 гигабит: шаг вперед или в сторону?

Сергей Самохин

На проводившейся в мае этого года в Лас-Вегасе (шт. Невада) выставке NetWorld+Interop была продемонстрирована 10-гигабитная сеть общей протяженностью 200 км. Сеть объединяла устройства, изготовленные более чем двадцатью различными фирмами. Этот факт свидетельствует о том, что данная технология вступает в пору зрелости.

огласно семиуровневой модели OSI (Open System Interconnect - межсоединение открытых систем) Ethernet является протоколом второго уровня. Стандарт 10 Gigabit Ethernet использует протокол доступа к среде (MAC), минимальную, максимальную длину и структуру пакета, совпадающие со спецификациями IEEE 802.3. Как и Gigabit Ethernet, новый стандарт использует только полнодуплексный режим работы, что позволяет исключить коллизии и более полно реализовать потенциал среды передачи. Однако между ними существует и различие - технология передачи по медным проводам на сколько-нибудь значительное расстояние изначально не планировалась. Зато предусмотрено несколько способов передачи по различным типам оптоволоконного кабеля, что позволяет получить максимальную дистанцию от 26 м до 40 км.

Для того чтобы максимально использовать существующую инфраструктуру (уже проложенный оптоволоконный кабель), разработчикам стандарта пришлось пойти на введение нескольких не совместимых друг с другом физических интерфейсов, а сам физический уровень модели OSI был разбит на несколько подуровней. Первым подуровнем физического уровня является XGMI (10 Gigabit Media Independent Interface - независимый от среды интерфейс 10 гигабит). Он представляет собой полнодуплексную шину шириной 32 бит на прием и передачу и набор управляющих сигналов. Будучи строго синхронным, этот интерфейс, согласно рекомендациям, не может быть длиннее 7 см. Для соединения устройств уровня данных и физического на относительно больших расстояниях (до 50 см) разработан опциональный последовательный интерфейс XAUI (10 Gigabit Attachment Unit Interface - интерфейс 10 гигабит для присоединения устройств). Ниже расположен подуровень PCS (Physical Encoding Sublayer - подуровень физического кодирования). Он имеет три варианта. Первый - 64B66B - используется при одноканальной передаче в локальных и глобальных сетях. Второй - 8B10B - применяется только в локальных сетях при четырехканальной передаче с использованием WWDM (Wide Wave Division Multiplexing - мультиплексирование по длине волны). При этом передача осуществляется одновременно четырьмя лазерами, имеющими различные длины волн (цвета). Третий вариант предусматривает кодирование 64B66B, но в него дополнительно включен подуровень WIS (WAN Interface Sublayer - подуровень интерфейса с WAN), который производит преобразование в формат кадра SONET и синхронизацию.

Еще ниже лежит подуровень PMA (Physical Medium Attachment - подключение к физической среде), который осуществляет окончательную подготовку данных к отправке. Наконец, в самом низу находятся лазер и фотоприемник (один или четыре), реализующие подуровень PMD (Physical Media Dependent - физический, зависящий от среды). Разнообразие подуровней PMD объясняется тем, что для работы с различными типами оптоволоконного кабеля требуются разные длины волны ИК-излучения, в зависимости от материала, из которого изготовлена светопроводящая жила. Обозначения типов 10 Gigabit Ethernet в зависимости от рабочей длины волны и типа кодирования приведены в табл. 1 .

В зависимости от длины волны и типа кабеля (одно- или многомодовый) дальность, на которой осуществляется связь, может изменяться от 26 м до 40 км. Максимальная дальность для различных типов кабеля и разновидностей 10 Gigabit Ethernet приведена в табл. 2 .

Появление новой технологии диктуется прежде всего растущими требованиями к увеличению объемов передаваемых по сетям Ethernet данных, которые можно удовлетворить за счет повышения скорости передачи. Теперь, с появлением стандарта IEEE 802.3 ae, Ethernet становится технологией, допускающей тысячекратное масштабирование - от 10 МГц до 10 ГГц. Это означает, что пакет, покинув десятимегагерцевую сетевую карточку на пользовательском компьютере, может пройти через несколько коммутаторов, пропутешествовать 40 км со скоростью 10 гигабит и, пройдя ряд обратных преобразований, попасть на такую же карточку, установленную у другого пользователя. Причем на всем пути логика его обработки будет совершенно одинаковой.

На первый взгляд появление стандарта 10GBASE-XX кажется вполне логичным, эволюционным развитием технологии Ethernet. Однако попробуем воспользоваться эмпирическим правилом, которое гласит, что на каждый герц частоты последовательного интерфейса приходится один герц тактовой частоты процессора. Получается, что только для загрузки сетевого интерфейса потребуется процессор с тактовой частотой 20 ГГц. Но процессор должен выполнять еще и некоторую полезную работу, так что его тактовая частота должна быть повышена как минимум до 40 ГГц. Увеличением количества процессоров требуемой скорости обработки добиться также сложно, поскольку при этом возрастают накладные расходы.

Поэтому можно предположить, что, по крайней мере на первом этапе, 10 Gigabit Ethernet будет применяться для соединения групп пользователей и устройств. Такой характер носят прежде всего большие сети (WAN) и сети масштаба города (MAN). Однако и в локальных сетях новая технология может найти применение довольно быстро, особенно при подключении устройств хранения данных (NAS и SAN), а также для организации высокопроизводительных магистралей.

Подключение накопителей и групп накопителей к сети 10 Gigabit Ethernet открывает широкие возможности для внедрения протокола iSCSI (SCSI поверх Интернета), так как пропускная способность вдвое превышает максимально достижимую при подключении устройств напрямую по интерфейсу Ultra320 SCSI (320 × 16 = 5120 бит/с). Это дает как выигрыш в пропускной способности интерфейса, так и возможность разместить накопители вне офиса, в безопасном месте.

Применение технологии 10 Gigabit Ethernet в сетях масштаба города позволит, с одной стороны, повысить пропускную способность в 10 раз, а с другой - упростить администрирование за счет применения одной и той же архитектуры на всех уровнях обмена данными согласно эталонной модели OSI.

Наибольшую выгоду применение технологии 10 Gigabit Ethernet сулит в глобальных сетях (WAN). Наличие физического уровня для глобальных сетей (WAN PHY) обеспечивает дешевый и эффективный способ подключения сетей на основе Ethernet к существующей инфраструктуре SONET/SDH. Это позволяет подключать пакетно-ориентированные коммутаторы сетей IP/Ethernet к синхронным сетям SONET/SDH и аппаратуре временного уплотнения (time division multiplexing, TDM).

Необходимо понять, что Ethernet была и остается асинхронной, пакетно-ориентированной технологией обмена данными, при которой синхронизация поддерживается только на уровне пакетов. Каждый концентратор, коммутатор или маршрутизатор, приняв пакет, может произвести его пересинхронизацию. Синхронные протоколы, такие как SONET/SDH, требуют от всех устройств, участвующих в обмене данными, полного синхронизма во избежание ухода тактовой частоты и связанных с этим ошибок.

Подуровень WAN PHY позволяет подключать такие устройства, как коммутаторы и маршрутизаторы, непосредственно к синхронным сетям SONET/SDH. Таким образом, два маршрутизатора будут вести себя так, как если бы они были соединены друг с другом напрямую, через обыкновенный сегмент Ethernet.

Для облегчения администрирования глобальных сетей на основе 10 Gigabit Ethernet WAN PHY обеспечивает служебную информацию по соединениям SONET/SDH, что позволяет управляющему персоналу отслеживать и администрировать соединения через WAN PHY согласно их истинной природе.

Таким образом, технология Ethernet почти утратила свой первоначальный абсолютно асинхронный характер; ушел в прошлое и метод доступа к среде CSMA/CD, делавший сети Ethernet во многом почти непредсказуемыми. И самое главное - Ethernet сделала очередной шаг по превращению в средство телекоммуникации в традиционном его понимании.

КомпьютерПресс 10"2002

Раньше только крупные предприятия с их финансовыми бюджетами могли позволить себе пользоваться преимуществами 10-гигабитных решений для коммутации, теперь же и организации небольшого и среднего размера могут приобрести недорогие коммутаторы 10 Гбит/с Ethernet для создания высокоскоростных сетей.

Компания NETGEAR - первый поставщик сетевых систем, который предоставляет решения для коммутации на медных кабелях 10 Гбит/с (10GBASET), в число которых входят коммутаторы с веб-интерфейсом, смарт-коммутаторы и полностью управляемые коммутаторы.

Коммутаторы с веб-интерфейсом, смарт-коммутаторы и полностью управляемые коммутаторы для медных соединений 10 Гбит/с Ethernet

Эффективное использование существующих кабелей категории 5e и выше

Может использоваться для агрегирования рабочих групп, в качестве сетевой магистрали, для подключения стойки (top of rack)

Экономически эффективная поддержка виртуализированных сред

8-портовый коммутатор для медных соединений Ethernet 10 Гбит/с предлагается по цене от 800 долл. США (из-за региональных отличий реальные розничные цены следует узнавать у местного авторизованного реселлера NETGEAR).

Новый уровень производительности и расширенный выбор вариантов развертывания

К настоящему времени в 10-гигабитных соединениях часто используют дорогостоящую технологию на основе волоконно-оптических соединений для высокоскоростного доступа к магистральной сети, а также к виртуализированным серверам, системам хранения данных и средам ЦОД. В последние годы росло внедрение более доступных по цене решений на основе медных соединений 10GBASE-T, но сегодня наблюдается еще более быстрый рост благодаря сокращению недостатков медных соединений (задержка и энергопотребление) по сравнению с волоконно-оптическими соединениями. Например, прогресс NETGEAR в области разработки аппаратного и программного обеспечения позволил добиться сравнимого энергопотребления коммутаторов серии M7100 и коммутаторов серии M7300 (XSM7224S) с волоконно-оптическими соединениями на скорости 10 Гбит/с.

На выбор доступны семь коммутаторов 10GBASE-T:

8-портовый 10-гигабитный коммутатор ProSAFE ® (Plus) (XS708Ev2) с веб-интерфейсом для небольших организаций

16-портовый 10-гигабитный коммутатор ProSAFE ® (Plus) (XS716E) с веб-интерфейсом для небольших организаций

8-портовый 10-гигабитный смарт-коммутатор ProSAFE ® (XS708T) для небольших организаций

12-портовый 10-гигабитный смарт-коммутатор ProSAFE ® (XS712T) для организаций небольшого и среднего размера с размещением в центре сети или на уровне доступа

16-портовый 10-гигабитный управляемый смарт-коммутатор ProSAFE ® (XS716T) для организаций небольшого и среднего размера с размещением в центре или на уровне доступа

28-портовый 10-гигабитный смарт-коммутатор ProSAFE ® (XS728T) для организаций небольшого и среднего размера

48-портовый 10-гигабитный смарт-коммутатор ProSAFE ® (XS748T) для организаций небольшого и среднего размера с размещением в центре сети

24-портовый 10-гигабитный управляемый коммутатор для медных соединений ProSAFE ® серии M7100 (XSM7224), предназначенный для сетей предприятий и комплексов зданий с поддержкой до 500 сотрудников

Расширение высокоскоростных сетей

10GbE больше не является платформой, доступной только крупным организациям. Поставщики серверного оборудования и систем хранения все чаще используют медные сетевые платы 10GbE, благодаря чему развертывание подключений 10GbE теперь доступно организациям любого размера. Надежное, экономичное и простое в управлении подключение 10GbE стало доступно и вне центра сети благодаря проверенным коммутаторам семейства ProSAFE. Что касается цены, медные соединения 10GbE отличаются чрезвычайной экономичностью: их стоимость становится сравнима со стоимостью гигабитных решений в пересчете на каждый Гбит/с.

Эффективное использование вложений в существующую инфраструктуру медных кабелей

Обратная совместимость с сетями 100 Мбит/с и 1 Гбит/с, в которых используются кабели категории Cat 5e, позволяет экономически эффективно и просто модернизировать инфраструктуру до 10-гигабитной сети Ethernet. В нужное время просто перейдите на кабели категории Cat 6a и выше, чтобы эффективно использовать соединения 10GbE. В сетях, в которых используются кабели на основе медной витой пары Cat 6, можно также использовать преимущества медных соединений 10GbE, но на более коротких расстояниях (до 45 м). Заказчики, у которых уже есть сетевая инфраструктура с кабелями категории Cat 6a или Cat 7, получат преимущества медной проводки более высокого класса, чем Cat 5e. Такие сети могут соответствовать более высоким требованиям к пропускной способности, чтобы обеспечивать поддержку медных линий 10GbE длиной до 100 м с использованием разъемов RJ45.

Расширенная поддержка конвергентных сред

Растет проблема «узких мест» производительности сети. Рост потребности в пропускной способности для поддержки интенсивно используемых современных приложений вместе с увеличенным потреблением данных, виртуализацией серверов и систем хранения данных стимулирует внедрение 10-гигабитных решений. Один только рост объема видео и мобильных данных накладывает ограничения на гигабитные сети, так как все больше устройств, пользователей и поставщиков контента конкурируют в борьбе за приоритетный трафик. Так как объем данных фактически удваивается каждые два года, сегодня более 90 % серверов поставляются с портами 10GbE, причем по приемлемым ценам для малого и среднего бизнеса, а также предприятий с растущими требованиями к сети. Серверы, рабочие станции, системы хранения и коммутации, наконец, могут эффективно использовать весь потенциал 10GbE.

Эпоха решений для медных соединений 10GbE

Стандарт 10GBase-T существует уже в течение 9 лет. В 2012 году организации стали все чаще использовать этот стандарт, после того как барьеры, связанные с энергопотреблением, низкой задержкой и стоимостью, были сняты благодаря технологическим усовершенствованиям, в том числе благодаря разработке новых наборов микросхем.

Таким образом, эти ключевые особенности дают такие прямые и косвенные преимущества, которые сводят на нет все страхи относительно высокой стоимости и проблем эксплуатации.

Правда ли, что медные соединения 10GbE отличаются повышенным энергопотреблением?

Современная технология набора микросхем для уровня физических соединений (PHY) обеспечивает показатели потребляемой мощности в диапазоне от 5 до 8 Вт на порт 10GBase-T, тогда как ранее при сравнении медных соединений с трансиверами 10GBase-SR (потребляющими менее 1 Вт) указывался показатель 10 Вт и более. Увеличение энергопотребления в 5 раз может показаться дорогостоящей модернизацией. Однако если учесть количество серверов, которые могут потреблять до 1000 Вт или более, пропорция невелика. Дополнительное потребление энергии означает увеличение стоимости эксплуатации. Тем не менее, с учетом дополнительных расходов, например на оптоволоконные трансиверы, стоимость развертывания может оказаться меньше при использовании 10GBase-T. В инфраструктурах серверов и коммутаторов для малого и среднего бизнеса, как правило, используются кабели для подключения на небольших расстояниях, то есть менее 45 м длиной, а они потребляют меньше энергии, а значит и обходятся дешевле.

Разве медные соединения 10GbE на основе кабелей категории Cat 6a - это более тяжелое, громоздкое и менее гибкое решение, чем волоконно-оптические соединения?

Лучше всего сравнивать более распространенные системы на основе Cat 5e и системы на основе Cat 6a. В системах обоих типов можно использовать медные соединения 10GbE. Переход к соединениям 10GbE также способствует сокращению числа соединений GbE в серверной стойке, что в свою очередь повышает доступность для соединений 10GbE. Даже если необходимо проложить более толстый кабель категории Cat 6a, чтобы заменить тонкие кабели Cat 5e, совокупное количество соединений с портами уменьшается, что экономит место и позволяет сократить энергопотребление.

Последний бесценный фактор - роль автосогласования. Коммутатор 10GBASE-T способен работать и эффективно обмениваться данными с серверами на скорости 1 Гбит/с и 100 Мбит/с. Для любой системы на основе волоконно-оптических соединений, которая не способна поддерживать более низкие скорости, помимо обновления до коммутаторов 10GbE может потребоваться масштабная замена существующих серверов. Вместо этого коммутатор 10GBase-T предоставляет жизнеспособный, доступный по цене способ вложений, который поддерживает постепенное обновление серверов и коммутаторов по мере роста сетевых потребностей.

Коммутаторы для медных соединений 10 Гбит/с Ethernet

Компания NETGEAR стала первым поставщиком сетевого оборудования, представившим смарт-коммутаторы для медных соединений 10 Гбит/с Ethernet с фиксированной конфигурацией на рынке для компаний малого и среднего бизнеса. Эти коммутаторы отличаются простотой управления и компактностью.

НОВИНКА! Коммутатор ProSAFE (Plus) XS708Ev2, управляемый через веб-интерфейс

НОВЫЙ коммутатор ProSAFE (Plus) XS708Ev2, управляемый через веб-интерфейс, повторяет успех коммутатора XS708E первого поколения и, благодаря использованию технологии второго поколения, продолжает лидировать на рынке, являясь самым экономически эффективным коммутатором для медных соединений 10GBASE-T. XS708Ev2 идеально подходит для агрегирования рабочих групп, подключения серверов или систем хранения данных, а также для приложений, требующих высокой пропускной способности. У данного коммутатора пропускная способность в 10 раз больше, чем у традиционных гигабитных коммутаторов Ethernet. Представляя собой дальнейшее развитие неуправляемых коммутаторов, данное семейство (Plus) с веб-интерфейсом обладает некоторыми ключевыми преимуществами смарт-коммутаторов. Эти коммутаторы, помимо автоматической настройки (Plug-N-Play) 10-гигабитных подключений Ethernet, обеспечивают также ряд важных сетевых функций, которые помогут добиться оптимальной производительности корпоративной сети. К ним относятся VLAN (виртуальная локальная сеть), QoS (качество обслуживания), IGMP Snooping, объединение портов, ограничение скорости передачи и мониторинг трафика. Новая особенность XS708Ev2 - простой в использовании графический веб-интерфейс, который облегчает управление и контроль работы коммутатора.

НОВИНКА! Коммутатор ProSAFE (Plus) XS716E, управляемый через веб-интерфейс

Коммутатор NETGEAR ProSAFE ® XS716E относится ко второму поколению 10-гигабитных медных коммутаторов NETGEAR ProSAFE ® (Plus), управляемых через веб-интерфейс, и представляет собой расширенную версию коммутатора XS708Ev2, оснащенную 16 медными портами со скоростью 10 Гбит/с. XS716E может обеспечивать пропускную способность в 10 раз выше, чем у традиционных гигабитных медных коммутаторов Ethernet. Представляя собой дальнейшее развитие неуправляемых коммутаторов, данное семейство (Plus) с веб-интерфейсом обладает некоторыми ключевыми преимуществами смарт-коммутаторов. Эти коммутаторы, помимо автоматической настройки (Plug-N-Play) 10-гигабитных подключений Ethernet, обеспечивают также важные сетевые функции, которые помогут добиться оптимальной производительности корпоративной сети. К ним относятся VLAN (виртуальная локальная сеть), QoS (качество обслуживания), IGMP Snooping, объединение портов, ограничение скорости передачи и мониторинг трафика. Простой в использовании графический веб-интерфейс облегчает управление и контроль работы коммутатора.

НОВИНКА: управляемый смарт-коммутатор ProSAFE XS708T

Коммутатор NETGEAR ProSAFE ® XS708T входит во второе поколение 10-гигабитных медных смарт-коммутаторов NETGEAR ProSAFE ® и представляет собой высокоэффективный управляемый смарт-коммутатор с 8 медными портами 10 Гбит/с и 2 комбинированными медными портами или 2 оптоволоконными портами SFP+ для 10-гигабитных волоконно-оптических соединений. Коммутатор ProSAFE XS708T идеально подходит для увеличения пропускной способности, устранения «узких мест» производительности и расширения локальной сети. XS708T также подходит для небольших рабочих групп, которым необходима высокая скорость обмена файлами, совместной работы, редактирования и публикации HD-контента, например видео и анимации. Благодаря полному набору функций на уровнях L2+/Layer 3 Lite коммутатор XS708T подойдет для удовлетворения текущих и будущих потребностей в сфере виртуализации, конвергентных сетей и мобильности.

Управляемые смарт-коммутаторы ProSAFE XS712T

Управляемый 10-гигабитный смарт-коммутатор ProSAFE (XS712T) с 12 портами предоставляет двенадцать (12) медных портов Ethernet 10 Гбит/с и два (2) комбинированных порта SFP+ 10 Гбит/с для волоконно-оптических соединений, а также расширенный набор сетевых функций L2+/Layer 3 Lite. Управление и настройка осуществляются просто, с помощью веб-интерфейса, встроенного во все смарт-коммутаторы NETGEAR. Кроме поддержки VLAN для разделения трафика, QoS для назначения приоритета трафика, усовершенствованной системы безопасности и IGMP Snooping, данный коммутатор также реализует расширенные функции, такие как динамическое назначение VLAN, двойное VLAN-тегирование, привязку списков контроля доступа (ACL), статическую маршрутизацию и MLP Snooping. XS712T можно использовать в сетях малого и среднего бизнеса в качестве центрального коммутатора, обеспечивающего 10-гигабитное подключение к серверам и устройствам хранения данных. Этот коммутатор можно также использовать как коммутатор доступа в средних и больших сетях, в которых его можно соединить с полностью управляемым коммутатором серии ProSAFE M7100 (XSM7224), расположенным в ядре, и расширить область 10-гигабитных соединений к границе сети.

НОВИНКА: управляемый смарт-коммутатор ProSAFE XS716T

Коммутатор NETGEAR ProSAFE ® XS716T входит во второе поколение 10-гигабитных медных смарт-коммутаторов NETGEAR ProSAFE ® и представляет собой расширенную версию коммутатора XS708T, оборудованную 16 медными портами 10 Гбит/с и 2 комбинированными медными/оптоволоконными портами SFP+ для 10-гигабитных волоконно-оптических соединений. Коммутатор ProSAFE XS716T идеально подходит для увеличения пропускной способности, устранения «узких мест» производительности и расширения локальной сети.

НОВИНКА: управляемый смарт-коммутатор ProSAFE XS728T

НОВЫЙ КОММУТАТОР NETGEAR ProSAFE ® XS728T - это высокоэффективный управляемый смарт-коммутатор, который имеет 24 10-гигабитных медных порта и 4 дополнительных выделенных порта SFP+ для 10-гигабитных волоконно-оптических соединений. Он специально разработан как экономически эффективное решение для обеспечения подключений к серверам и сетевым системам хранения данных (СХД) на скорости 10 Гбит/с. Этот коммутатор можно использовать как центр сети для малых предприятий или как коммутатор агрегирования/доступа в большой организации, в которой требуется доступ к рабочим группам, подключение к 10-гигабитному полностью управляемому коммутатору NETGEAR ProSAFE M7100/M7300, расположенному в ядре, и расширение области 10-гигабитных соединений к границе сети с помощью стекируемых управляемых смарт-коммутаторов серии ProSAFE S3300.

НОВИНКА: управляемый смарт-коммутатор ProSAFE XS748T

Коммутатор NETGEAR ProSAFE ® XS748T входит во второе поколение 10-гигабитных медных смарт-коммутаторов NETGEAR ProSAFE ® и представляет собой высокоэффективный управляемый смарт-коммутатор с 44 медными портами 10 Гбит/с и 4 выделенными портами SFP+ для 10-гигабитных волоконно-оптических соединений. Его можно использовать как «центр сети небольшого предприятия» в сочетании с гигабитными управляемыми смарт-коммутаторами NETGEAR ProSAFE серии S3300 с 10-гигабитными портами для соединения с вышестоящим коммутатором или в качестве коммутаторов уровня агрегирования/доступа в более крупной организации, включая доступ к рабочей группе, подключение к полностью управляемому 10-гигабитному коммутатору NETGEAR ProSAFE и расширение области соединений 10 Гбит/с к границе сети.

Полностью управляемый коммутатор ProSAFE M7100‑24X (XSM7224)

Серия M7100 сочетает новейшие достижения в разработке аппаратного и программного обеспечения, предоставляющие большую доступность, низкие задержки и улучшенную безопасность. M7100-24X обеспечивает высокую пропускную способность на скорости порта при подключении стойки (top-of the-rack) для виртуализации и магистральных сетей высокой плотности: 24 порта 10GBase-T с четырьмя портами SFP+ для соединения с вышестоящим коммутатором, резервные источники питания и блоки вентиляторов, статическая маршрутизация уровня L3 по доступной цене. Оптимизация Auto-iSCSI, виртуальные локальные сети (VLAN) и локальная функция Proxy ARP упрощают предоставление сетевых услуг для виртуализированных серверов и инфраструктур 10 Гбит/с Ethernet.

Варианты оптоволоконных коммутаторов 10GbE

В дополнение к новой линейке коммутаторов для медных соединений 10GbE доступны также различные варианты коммутаторов для гибкости внедрения - полностью с оптоволоконными портами или имеющими часть оптоволоконных портов для соединения с вышестоящим коммутатором.

Полностью управляемый коммутатор ProSAFE XSM7224S - целиком оптоволоконное решение

Стекируемый полностью управляемый 10-гигабитный коммутатор ProSAFE (коммутатор XSM7224S) обеспечивает гибкую структуру с коммутацией на уровне стойки. Все 24 порта с интерфейсами 10 Gigabit SFP+ могут обеспечивать гигабитные/10-гигабитные скорости и скорости передачи, соответствующие проводному соединению, со сверхмалой задержкой. Четыре общих интерфейса 10GBase-T расширяют возможности 10-гигабитных подключений благодаря автообнаружению скорости (разъем RJ-45). Режимы локального/удаленного стекирования обеспечивают разнообразные возможности внедрения 10-гигабитных коммутаторов, например с распределенным агрегированием каналов (протокол LACP) для виртуализированных серверов и систем хранения.

Полностью управляемые стекируемые коммутаторы NETGEAR серии M4300

Стекируемые коммутаторы NETGEAR серии M4300 предоставляют экономически выгодную коммутацию уровней L2/L3/L4 и IPv4/IPv6 для предприятий среднего размера. Они предлагают полные возможности развертывания PoE+ и ядра сети и невероятную простоту использования: 10-гигабитные модели безупречно стекируются с 1-гигабитными моделями в пределах одной серии, обеспечивая стекирование на линейной скорости в топологии «ствол и листья» (Spine and Leaf). Архитектура виртуального шасси непрерывной передачи (NSF) обеспечивает еще более высокую готовность благодаря моментальному переключению между устройствами в одном стеке без потери пакетов. Двойные модульные источники питания, используемые с моделями полной ширины, обеспечивают непрерывную работу. Набор функций уровня L3 по умолчанию включает статическую, динамическую маршрутизацию и маршрутизацию на основе политик. Коммутаторы NETGEAR серии M4300 идеально подходят для беспроводного доступа, унифицированных коммуникаций и IP-видеонаблюдения. Кроме того, они готовы к будущим обновлениям благодаря доступным для вашей сети возможностям программно-конфигурируемой сети (SDN) и OpenFlow 1.3.

Серия стекируемых управляемых смарт-коммутаторов ProSAFE S3300

Серия ProSAFE S3300 - это новое поколение стекируемых гигабитных управляемых смарт-коммутаторов с четырьмя (4) 10-гигабитными портами, которые можно использовать для соединения с вышестоящими коммутаторами и/или стекирования с другими коммутаторами S3300. Проектирование надежной коммутируемой локальной сети подразумевает создание гибкой архитектуры с последующим ее масштабированием при расширении компании и достаточную гибкость для обеспечения возрастающих потребностей по подключению серверов и хранилищ данных. Вследствие того что предприятия малого и среднего бизнеса производят и потребляют больше данных, гигабитные соединения на каждом рабочем столе все больше и больше нуждаются в скорости 10GbE на уровне ядра для обеспечения последовательного и непрерывного процесса передачи данных. Коммутаторы нового поколения предоставляют компаниям-заказчикам малого и среднего размера самые выгодные 10-гигабитные решения для соединений между уровнями доступа и агрегирования сети.

28.01.2009 Ростислав Сергеев

Стандарт IEEE 802.3an (10GВaseT) на 10 Gigabit Ethernet по медному кабелю был принят еще в 2006 г., и многие производители СКС уже выпустили продукты для поддержки соответствующего активного оборудования. Сегодня такие решения применяются на магистральных подсистемах СКС и в ЦОД. Станет ли стандарт лебединой песней в использовании медной проводки для высокоскоростных решений?

Ответ на вопрос о пределах применимости медной проводки неоднозначен. Несколько лет назад казалось, что скорость передачи 10 Гбит/с будет прерогативой исключительно оптических решений, однако прогнозы не оправдались. Фактически технологии 10 Gigabit Ethernet уже около десяти лет, и теперь, кроме достижения необходимой скорости, речь должна идти о ее экономической целесообразности. Прежде сферой распространения этой технологии были городские сети, и только сейчас она начинает активно продвигаться в ЦОД и на корпоративные магистрали. Если говорить о сетевом оборудовании в целом, то 10-гигабитных портов и соответствующих устройств пока еще применяется слишком мало (см. ).

Очевидно, что для медных кабельных систем Категории 6 поддержка скоростей 10 Гбит/с при максимальной требуемой дальности канала Ethernet в 100 м невозможна. Для того чтобы преодолеть наиболее серьезное препятствие - межкабельные переходные помехи (ANEXT), пришлось вводить кабель специальной конструкции. В результате появилась проводка Категории 6А и были ужесточены требования к параметрам NEXT и PS NEXT. Для неэкранированного кабеля Категории 6 длина канала ограничивается 55 м - только так можно гарантировать требуемое соотношение сигнал/шум. В активном оборудовании для выделения сигнала используются специальные процессоры (DSP), при этом его передача происходит на более высокой частоте (500 Мгц) с использованием всех четырех пар кабеля (см. ).

Первоначально для таких скоростей применялись исключительно оптические кабели, однако, несмотря на прогресс и появление более дешевых лазеров с вертикальными резонаторами (VCSEL), оптическая сеть по-прежнему примерно в 2,5 раза дороже медной. Кроме того, при использовании многомодового волокна максимальная дальность связи всего в три раза превышает аналогичный показатель для меди (см. ).

Технологические инновации в области медного кабеля усиливают его позиции благодаря поддержке более широкого диапазона рабочих частот с помощью улучшенных стандартных кабелей и соединителей (GG45). В ближайшее время это гарантирует его доминирование в локальных сетях на коротких расстояниях (до 100 м), особенно если скорость передачи данных менее важна, чем стоимость. Кроме того, не надо забывать о приложениях, в которых удаленные устройства, контроллеры и сенсоры получают питание с помощью технологии PoE, что невозможно в случае оптики.

На площадках, где розетки удалены на расстояние свыше стандартных 100 м, требуется применять медные системы с увеличенной дальностью передачи. Обычно это достигается с помощью дополнительных коммутационных панелей, но стоимость решения увеличивается. Для таких случаев можно рассматривать решения «оптика до рабочего стола» (FTTD).

ПРЕДЕЛ ДЛЯ «КЛАССИЧЕСКОЙ» ВИТОЙ ПАРЫ

По мнению Игоря Смирнова, директора центра научных разработок AESP, для конфигурации физического уровня, которую принято считать классической, скорость 10 Гбит/с является пределом, весьма близким к максимально достижимой скорости передачи данных. Речь идет о канале передачи на основе неэкранированной витой пары с четырьмя точками коммутации и максимальной длиной 100 м.

Для оценки предельной пропускной способности конкретной технологии передачи сигнала при заданном соотношении сигнал-шум (SNR) используется формула из теоремы Шеннона. Расчет дает теоретический предел скорости для классического канала в 18-22 Гбит/с. Именно это значение рабочая группа IEEE приняла в качестве ориентира, приступив к созданию новой более скоростной технологии Ethernet.

Но теоретические расчеты не гарантируют адекватное функционирование физического уровня. Для определения пределов и требований к кабельным системам с поддержкой 10GbE понадобились дополнительные исследования. Практически сразу же выяснилось, что главными параметрами среды передачи, которые будут влиять на достижение предела Шеннона, станут вносимые потери (IL) и межкабельные наводки (AXT).

Исследования показали, что, например, стандартный канал на основе неэкранированной витой пары проводников длиной 100 м не способен обеспечить предел Шеннона в 10 Гбит/с, а лишь в два раза меньше требуемого. Именно в результате этих изысканий и появилось ограничение для каналов передачи на основе витой пары проводников с рабочими характеристиками Категории 6 - оно составило 55 м.

Чтобы компенсировать указанный недостаток, пришлось создать новый класс кабельных компонентов. Рабочие характеристики Категории 6A способны реализовать предел Шеннона для 10 Gigabit Ethernet при работе на частотах до 500 МГц. Но следует признать, что, скорее всего, для этого класса сред передачи технологией 10 Gigabit Ethernet дело и ограничится. Если сравнить спецификации Категории 6A и Категории 6, то можно увидеть, что они практически одинаковы, за исключением диапазона частот и дополнительных требований к параметрам группы AXT.

Конечно, возможно использование экранированных кабельных систем, где проблемы межкабельных наводок не возникает, но во многих случаях их стоимость становится сравнимой с затратами на волоконно-оптические системы.

НУЖНЫ ЛИ СКОРОСТИ СВЫШЕ 10 ГБИТ/С?

Для большинства офисных приложений вполне достаточно 100 Мбит/c на рабочем месте и 1 Гбит/с в магистральной части. Это подтверждает Екатерина Оганесян, директор учебного центра телекоммуникаций ICS: «Так ли необходимы скорости свыше 10 Гбит/с? И стоит ли тратить силы, время и деньги на развитие в экстенсивном направлении? С моей точки зрения, этот путь ведет в тупик. Правильнее не увеличивать пропускную способность, расширяя полосу частот любой ценой, а работать над оптимизацией передаваемой информации. Передавать надо только то, что действительно нужно, а сейчас по сетям пересылается слишком много всякого «мусора»».

В большинстве случаев при грамотном распределении имеющейся пропускной способности вполне хватает проводки Категории 5е. Ограничивающим фактором выступает физическая возможность человека воспринять определенное количество информации, в какой бы форме она ни подавалась. Для того объема аудио-визуальной информации, которую в состоянии потребить пользователь в единицу времени, скоростей в 100 Мбит/с более чем достаточно, особенно если они используются продуманно. Область применения 10-гигабитных приложений ограничивается ЦОД, медицинскими учреждениями, провайдерами связи и контент-провайдерами, а кроме того, проектными организациями и разработчиками - то есть компаниями и организациями, действительно нуждающимися в высокоскоростной передаче больших объемов данных. Поэтому, несмотря на то, что с технической точки зрения 10 Гбит/с для меди не потолок (на расстояниях менее 100 м), нет необходимости продолжать расширять полосу частот и непременно внедрять 10-гигабитные системы везде и всюду.

Другое дело, что оптимизацией пока еще никто из разработчиков сетевых приложений толком не занимается, и все производители СКС обязаны иметь в своем ассортименте 10-гигабитную продукцию. Так, компания Siemon предлагает целое семейство систем под названием 10Gip, как в экранированном, так и в неэкранированном исполнении Категорий 6А и 7. У партнеров производителя есть опыт инсталляции и сдачи на гарантию таких систем. Между тем, их возможности пока задействуются едва ли на четверть, и в большинстве обычных офисных сред этого вполне достаточно.

Александр Акимов, ведущий менеджер по СКС NIKOMAX компании «Тайле», согласен с тем, что сначала следует оценить, нужна ли сеть с такими высокими скоростями. В ходе дискуссии на конференции «СКС как проект», организованной «Журналом сетевых решений/LAN», этот вопрос поднимался, но к общему мнению участники диспута так и не пришли. Вопрос состоял в целесообразности внедрения скоростей 10 Gigabit Ethernet и выше, ведь фактически по сетям Ethernet уже передается цифровое телевидение высокого разрешения, а это наиболее требовательное приложение.

Исходя из международного опыта, объективная необходимость в таких скоростях есть во многих сферах. Про ЦОД как сферу применения высокоскоростных решений было сказано уже много, но 10 Гбит/с требуются не только в ЦОД. Например, высокоскоростные системы получили широкое распространение в медицинской отрасли, где на рабочем месте специалиста отображаются снимки высокого разрешения (рентгеновские, кардиограмма и другие), при этом снимок из истории пациента должен быть предоставлен за несколько секунд. Многие студии используют для киномонтажа высокоскоростные рендер-серверы, стремясь сократить сроки подготовки фильма к выпуску.

Перечислять сферы применения 10 Gigabit Ethernet можно еще очень долго, существует много областей, где требуется передача большого количества данных за короткое время, причем не только в магистральной, но и в горизонтальной подсистеме. Для России это не столь актуально, так как передовых проектов в области технологий ИТ у нас пока не очень много. Сейчас все эти потребности восполняют оптические сети. Но время медных решений для скоростей 10 Gigabit и выше неуклонно приближается.

БЫСТРЕЕ 10 ГБИТ/С

Дискуссии ведутся и о способности кабельных систем обеспечить достаточную широкополосность для поддержки скоростей более 10 Гбит/с. Многие производители начали предлагать кабельную продукцию с диапазоном рабочих частот более гигагерца, хотя очевидно, что предел для меди близок - это легко понять хотя бы из формулы Шеннона. Ситуация напоминает то время, когда частоты микропроцессоров на основе кремния стали приближаться к своему теоретическому пределу: пользователи ждали тактовых частот 10 и 20 ГГц, а специалисты по микроэлектронике уже понимали, что они недостижимы. Скорость 100 Гбит/с - это теоретический предел даже для экранированной медной витой пары, хотя сейчас трудно предсказать, будет ли он достигнут.

Неизвестно, какие инженерные решения появятся, но, по мнению Александра Акимова, некоторые ключевые моменты можно прогнозировать. На скоростях свыше 10 Гбит/с о неэкранированных системах придется забыть. Вероятно, будут выдвинуты специальные требования к заземлению экранированных систем. Переход от скорости 1 Гбит/с к 10 Гбит/с происходит гораздо медленнее, чем, к примеру, в свое время занял переход от 100 Мбит/с к 1 Гбит/с, и ни о каком быстром переходе с 10 Гбит/с на 100 Гбит/с мечтать не стоит. Разумным решением, возможно, станет появление и широкое распространение протоколов со скоростью работы 40 Гбит/с.

Игорь Смирнов также полагает, что 10 Gigabit Ethernet не является пределом для медной проводки, и приводит несколько аргументов в защиту этого положения.

Аргумент первый. Среда передачи. Кроме неэкранированной витой пары существует целое семейство компонентов, где применяются различные виды экранов, причем их многообразие значительно превосходит доступные решения на основе неэкранированных систем. Простые теоретические расчеты показывают (а практические исследования подтверждают), что предел Шеннона, например, для канала Категории 7 длиной 100 м составляет 50 Гбит/с, то есть существует значительный запас. Кабельные системы с рабочими характеристиками Категорий 7 и 7A способны поддерживать работу приложений 40GBaseT, однако для нормальной работы 100GBaseT, скорее всего, будут пригодны только каналы Категории 8 .

Аргумент второй. Длина кабельных линий и каналов. Останется ли длина канала 100 м неизменным требованием? Достаточно вспомнить, как появился этот критерий, чтобы понять его историческую обусловленность. То, что считалось эффективным 30 лет назад, не всегда отвечает современным тенденциям. Концепция локальных сетей была разработана в свое время на основе так называемых «абонентских кабельных систем» (Premises Cabling). Участвуя в подготовке первых стандартов на локальные сети, отделение компании AT&T, отвечавшее за их кабельную часть (Cabling Systems Engineering Group), провело исследование и выяснило, что около 98% всех телефонных аппаратов в коммерческих зданиях расположены на удалении не более 100 м от коммутаторов. Этот показатель (скорее административный, нежели технический) и стал критерием, определившим «стандартную» длину канала передачи на все последующие годы.

Сегодня средняя статистическая длина постоянной линии на основе витой пары проводников составляет около 40 м. Протяженность около 90% всех линий в структурированных кабельных системах укладывается в диапазон 35-45 м, а на таких объектах, как центры обработки данных и сети хранения информации, практически 100%. С другой стороны, кабельный канал Категории 7 способен поддерживать работу 10GBaseT на расстояниях свыше 150 м. Здесь уместно сослаться на исследования Андрея Семенова, по сути доказавшего фактическое отставание положений стандартов кабельных систем от современных технологий и тенденций развития систем транспорта информации. Наверное, совсем скоро по пути кардинального пересмотра стандартов пойдет и телекоммуникационная отрасль.

Сокращение предела длины кабельного канала позволит более простыми и экономически разумными средствами достичь желаемого результата применительно к скорости передачи информации в кабельных системах при более низких категориях рабочих характеристик.

Аргумент третий. Технологии передачи сигналов. Для достижения теоретического предела Шеннона используются различные методы кодирования. Так, в 10GBaseT применяется метод LDPC, созданный еще в 1963 г., но из-за невозможности его реализации (по техническим и финансовым причинам) не востребованный до создания 10 Gigabit Ethernet. Сегодня он считается самым эффективным, но, возможно, появятся и другие, более совершенные методы, которые позволят реализовать высокоскоростные технологии, способные работать по существующим кабельным системам.

Аргумент четвертый. Бизнес и маркетинг. В последнее время гонка за новыми рекордами в скоростях передачи информации приобрела оттенок массового помешательства. Весь этот ажиотаж, конечно, подогревают производители активного оборудования, а за ними следуют разработчики пассивных компонентов. В реальной жизни только около 15% конечных пользователей действительно нуждаются в новых, более эффективных решениях. Остальные становятся заложниками моды, поскольку их действительные потребности ограничиваются Fast Ethernet, как и десять лет назад, до появления 1000BaseT. Тем не менее, и они вынуждены приспосабливаться к серьезным изменениям в структуре систем транспорта информации - использовать большее количество новых видов технологий, а не повышать скорость передачи информации.

Витая пара продолжает занимать лидирующее положение и в ближайшее время еще больше укрепит свои позиции в связи с лавинообразным распространением сетей VoIP. Если 10-15 лет назад только 40% всей бизнес-активности среднестатистической организации было связано с технологиями ИТ, то сегодня этот показатель достиг 98%.

ПОЧЕМУ НУЖНЫ НОВЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ

По мнению Андрея Семенова, директора по развитию «АйТи-СКС», существуют пять основных технических причин, обусловливающих целесообразность спецификации следующего поколения сетевых интерфейсов xxGBaseT со скоростью более 10 Гбит/с.

Во-первых, как уже упоминалось, теоретическая пропускная способность стандартного тракта из элементов Категории 7 общей протяженностью 100 м составляет 55 Гбит/с. С учетом технического прогресса за прошедшие шесть лет с момента принятия действующей редакции международного стандарта, а также наличия технологического задела (так называемые мультимедийные кабели, или кабели нестандартизованной Катего-рии 8) пропускная способность 100-метрового тракта может заметно превышать даже 100 Гбит/с. Пока из-за отсутствия окончательных данных сложно оценить пропускную способность тракта, собранного на компонентах Категории 7а (судя по всему, он будет нормирован ISO/IEC в следующем году), но, вероятно, речь пойдет о 100 Гбит/с, а может быть, и больше.

Во-вторых, на практике 100-метровые линии требуются крайне редко (даже в офисных СКС 95% всех стационарных линий не превышают по длине 70 м). Любое сокращение протяженности тракта сопровождается существенным увеличением пропускной способности, поэтому ее можно увеличить исключительно проектными приемами даже без улучшения характеристик элементной базы.

В большинстве случаев офисным пользователям достаточно 100 Мбит/с, не говоря уже о скорости свыше 10 Гбит/с. В данной ситуации основной областью применения сверхвысокоскоростных систем являются ЦОД, где средняя длина линии по имеющейся (хотя и недостаточно полной) статистике составляет около 30 м. Здесь перестает проявляться весомое преимущество оптических систем как их меньшее энергопотребление. Одновременно из-за довольно жестких температурных условий следует ожидать меньшей эксплуатационной надежности оптических интерфейсов по сравнению с симметричными.

В-четвертых, вследствие использования принципов параллельной передачи 40- и 100-гигабитные оптические сетевые интерфейсы более схожи со своим 10-гигабитным предшественником, чем это было, например, при переходе от систем 1GbE к 10GbE. В этой ситуации работы по созданию симметричного сетевого интерфейса становятся не такими сложными.

В-пятых, в пользу упрощения НИОКР по созданию 40- и 100-гигабитных симметричных сетевых интерфейсов говорит и тот факт, что в указанном скоростном диапазоне изначально не ставится задача обеспечения работоспособности по неэкранированным кабелям, достигшим предела своих возможностей по наращиванию пропускной способности.

К 40 И 100 ГБИТ/С

Если рассматривать перспективы СКС только в рамках увеличения полосы пропускания кабельных трактов, то следующий этап - поддержка приложений 40 и 100 Gigabit Ethernet. С тем, что медожильные кабельные системы имеют будущее на скоростях свыше 10Гбит/с, согласен и Владимир Стыцько, менеджер компании AMP NETCONNECT/ Tyco Electronics по России.

В проекте стандарта IEEE 802.3ba присутствуют спецификации 40GBaseCR4 и 100GBaseCR10, которые подразумевают передачу данных со скоростью 40 и 100 Гбит/с, соответственно, по кабелю из восьми экранированных витых пар на расстояние до 10 м. Разъем для такого соединительного кабеля утвержден - это SFF-8462, более известный как соединитель для Infiniband. Он одобрен Ассоциацией Infininband и в качестве физического интерфейса для спецификации 120G (скорость передачи данных до 120 Гбит/с). Поскольку длина кабелей ограничена (10 м), их основное назначение - межаппаратные соединения. Очень высокая результирующая скорость передачи достигается разбиением потока данных на несколько параллельных каналов, что уже давно используется в технологии Infiniband.

Проводятся исследования возможности передачи данных со скоростью 100 Гбит/с по четырехпарным кабелям Категории 7А с полосой пропускания 1200 МГц. Расчеты показывают, что стандартный кабель Категории 7А имеет характеристики, необходимые для передачи 100 Гбит/ с на 70 м, причем расстояние может быть увеличено до 100 м. Технология пока не позволяет создать электрический трансивер на 100 Гбит/ с, но, благодаря прогрессу в микроэлектронике, это станет возможным в обозримом будущем. Если идея получит развитие, то кабельные системы Категории 7А (экранированные по определению) могут составить серьезную конкуренцию проводке Категории 6А и многомодовому волокну, которое прокладывается в ЦОД и на коротких магистралях СКС.

По мнению Сергея Шарапова, менеджера по корпоративным продажам Reichle&De-Massari Russia, уже то, что его компания принимает активное участие в международных комитетах по стандартизации медных трактов со скоростями 40/100 Гбит/с (см. врезку «IEEE продолжает разрабатывать высокоскоростные стандарты»), говорит о том, что предел не достигнут. Исследования по созданию кабельного тракта для скоростей выше 10 Гбит/с дали положительные результаты. После утверждения требований к трактам Категорий 7 и 6А появились новые типы кабелей с новой конструкцией, тогда как сами розеточные модули претерпели минимум изменений - иными словами, существует определенный запас для улучшения параметров. Следующим шагом будет выпуск нового модуля с большей частотой нормирования, его появление ожидается в 2009 году.

ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Несмотря на экономический кризис, российский рынок СКС продолжает стабильно развиваться, хотя темпы его развития несколько меньше, чем отрасли ИТ в целом. Кабельная система - наиболее консервативный компонент в инфраструктуре ИТ, срок службы СКС составляет от пяти до 10 лет, а почти все производители дают на свою продукцию гарантию не менее 20 лет.

Существующие стандарты для 10 Gigabit Ethernet активно используются многими производителями, и решения на их основе реализуются в реальных проектах. Тем временем активно ведется разработка стандартов и интерфейсов 40 и 100 Гбит/с для медной проводки. Конечно, пока трудно даже прогнозировать, сколько будут стоить такие решения, но, несомненно, они найдут свою сферу применения.

Ростислав Сергеев - заместитель главного редактора «Журнала сетевых решений/LAN». С ним можно связаться по адресу: [email protected] .

IEEE продолжает разрабатывать высокоскоростные стандарты

Рабочая группа IEEE High Speed Study Group (HSSG) разрабатывает стандарт для поддержки более высоких скоростей, чем 10 Гбит/с. Скорости технологии Ethernet последовательно увеличивались в 10 раз, с 10 Мбит/с до 100 Мбит/с, затем с 1 Гбит/с до 10 Гбит/с. Большинство членов группы склоняются к разработке стандарта для 100 Gigabit Ethernet, хотя некоторые настаивают на промежуточном варианте 40 Гбит/с. По заявлению руководителя группы Джона д’Амброзио, стандарт должен быть готов к середине 2010 г.

Трафик различных приложений увеличивается разными темпами. Если скорости ввода/вывода данных в серверных системах удваиваются каждые два года, то трафик в операторских сетях растет более высокими темпами и удваивается каждые полтора года. По мнению экспертов Deutche Telecom, нас ждет десятикратное увеличение трафика Internet в ближайшие четыре года и 100-кратное - в следующие 8 лет. Таким образом, сегодняшний трафик будет составлять всего 1% от объемов 2015 г. Члены группы, более заинтересованные в серверно-коммутаторных соединениях, настаивают на разработке варианта 40 Гбит/с, те же, кто представляет интересы операторов, поддерживают более скоростной вариант.

Сейчас проектом стандарта IEEE 802.3ba предполагаются спецификации для обеих скоростей. Для 40 Gigabit Ethernet предусматриваются расстояния до 1 м для коммутационных матриц, до 10 м для медного кабеля и до 100 м для мультимодового оптического волокна. Для 100 Гбит/с будут стандартизованы медные каналы протяженностью до 10 м, для многомодового волокна - 100 м и одномодового - 10 и 40 км, соответственно. По всей видимости, впервые в одной спецификации Ethernet будут определены две различные скорости передачи данных.

Особенности работы оптического 10G

Старт разработке стандарта 10 GE был положен в далеком 1999 году. Однако сам 10-ти гигабитный Ethernet появился только 13 июня 2002 года. В этот день IEEE был принят проект стандарта 802.3ae. В этом же году уже была воздвигнута экспериментальная сеть, работающая с этим стандартом. Произошло это в американском городе Лас Вегас. Почти 10 лет назад цена за порт превышала 100 тыс. долларов.

Обратим внимание, что почти 25 лет до этого Робертом Меткалфом уже была предложена аналогичная модель. Основные сходства были следующими: применялся прежний формат заголовка, минимальный размер кадра составлял 64 байта, преамбула была 8-байтовой. Основным же отличием стал полный отказ от протокола CSMA/CD. В то время существовало мнение, что 10 Gig будет функционировать только в оптоволоконных системах, что связано с неизбежностью дуплексного режима. Еще за долго до этого хабы перестали применяться.

Физический интерфейс технологии достаточно типичен, ему характерны три уровня:
1. Physical Coding Sublayer (PCS) - он отвечает за управление битовыми последовательностями.
2. Physical Medium Attachment (PMA) - его функция состоит в преобразовании и синхронизации группы кодов в последовательный поток бит и обратно.
3. Physical Media Dependent (PMD) - на этом уровне биты преобразуются в оптические сигналы.
Обычно эти уровни изготавливаются логически независимыми друг от друга частями.

Физический интерфейс 10G.

Сложная судьба выпала на долю физических интерфейсов (PHY).
Началось все с того, что на каждую из длин волн был предложен свой PMD - 10GBASE-S для 850нм (от short), 10GBASE-L для 1310нм (long) и 10GBASE-E для 1550нм (extra long). Такой подход схож с широко распространенным гигабитным интерфейсом, как по аббревиатуре, так и по самому смыслу.

Тому времени был характерен переход от WAN и LAN сетей стандарта IEEE, в результате началось "расширение" данного стандарта. Положение усугублялось тем, что пропускная способность SONET/SDH канала ОС-192 была близка к 10 Гбит/сек. В результате были представлены отдельные WAN PHY ("W") и LAN PHY ("R"), которые создали шесть вариантов (плюс три различных интерфейса):
10GBASE-ER (10GBASE-EW)
10GBASE-SR (10GBASE-SW)
10GBASE-LR (10GBASE-LW)

Если рассматривать техническую сторону WAN-расширения, то оно имело вид WAN Interface Sublayer (WIS) специально добавленного между уровнями PMA и PCS. Это обеспечило одновременную передачу информации по лазеру (не меняя MAC-уровень) как из SONET/SDH (9,95 гигабит, 16*622 Mb/s), так и из Ethernet (10,3125 гигабит, 16*644 Mb/s).

Необходимо отметить, что при всем этом был разработан единый интерфейс формата XGMII, который работал именно на MAC-уровне. Разница между Ethernet и SDH была хорошо видна в оптическом интерфейсе (она была предусмотрена аппаратно). С течением времени практика выявила все минусы этого подхода, но все эти недочеты были учтены при создании формата XFP. Формат XFP будет подробно рассмотрен ниже.

Разработчики предпринимали попытки объединения LAN и WAN версий, но результат их трудов был не удачным. Так и остались не решенными проблемы, связанные с оптической спецификацией (задержки, синхронизация и т.д.). Соединить Ethernet с L3 интерфейсами (их основой был стек протоколов PPP/HDLC) так и не удалось. И это не смотря на то, что формат Ethernet легко входил в полезную нагрузку фрейма SONET/SDH. В результате сегодня WAN-версия 10G применяется только для подключения к ОС-192 (транспондент DWDM).

Но и это еще не было последним препятствием на пути стандартизации оптических интерфейсов 10G. В результате практического применения оказалось, что неоднородности мультимодового кабеля (большинство которых находилось на оси сердцевины) имели сильное рассеивающее действие на лазерное излучение. Следствием такого положения дел стала большая дифференциальная модовая задержка DMD, которая ограничивала длину работы линии старого волокна (сердцевина 65,5 нм) до двадцати-тридцати метров.

Новые линии, прокладываемые из 50-ти нанометрового оптического волокна, не позволяли сохранить параметры даже на стометровом участке линии. Для еще большего "удлинения" участка (до трехсот метров) было создано специальное мультимодовое волокно (TIA-492AAAC), которое имело улучшенный DMD.

Далее разработчиками был предложен специальный тип 10GBASE-LX4. Главным преимуществом функционирования которого, стала работа на одном физическом канале, замещая собой четыре параллельные линии на скорости 3,125 Гб/с, 1310 нм. Достигалось это благодаря уплотнению WWDM. Данное решение давало возможность функционирования на мультимодовом волокне на промежутке до трехсот метров, а при применении одномодового - до десяти километров. Однако это существенно повысило стоимость приемников и передатчиков.

Обратим внимание на тот факт, что данный стандарт не имеет своего WAN-аналога. Связано это с тем, что сети Sonet/SDH давно не используют мультимодовый кабель. Кроме того сам мультимодовый кабель уже практически не употребляется и в сетях Ethernet. Таким образом, стандарт 10GBASE-LX4 - это уже атавизм, поэтому останавливаться на нем в дальнейшем мы не будем.

Совсем недавно была предпринята попытка нового "стандартизационного" рывка, на котором, скорее всего, все и закончится. В частности появился новый тип XENPAK 10GBASE-ZR. Дальность работы которого, составляла восемьдесят километров. Параллельно произошел отказ от стантаризации 10GBASE-LRM (процедура была назначена на 2006 год). 10GBASE-LRM, благодаря электронной компенсации дисперсии, работал по мультимодовому волокну на одной длине волны на расстояниях до 300 метров.

Дальность работы

Ниже представлена таблица, в которой представлены стандарты, отсортированные по рабочему расстоянию.

Стандарт LAN	Тип волокна	Бюджет, Дб	Дальность, м	Длина волны, нм	Тип излучателя	Стандарт WAN
10GBASE-SR	ММ, сердечник 62нм		26	850нм	VCSEL	10GBASE-SW
	ММ, сердечник 50нм		82	850нм	VCSEL
	ММ, с улучшенным DMD		300	850нм	VCSEL
10GBASE-LX4	MM		300	1310нм	4*DFB	неприменим
	SM	9,4	10000	1310нм	4*DFB
10GBASE-LR	SM	9,4	10000	1310нм	DFB	10GBASE-LR
10GBASE-ER	SM	15	40000	1550нм	EML	10GBASE-ER
10GBASE-ZR	SM	23	80000	1550нм	EML	не IEEE
10GBASE-LXM	MM		300	1310нм	DFB с EDC	неприменим

Самые популярные стандарты для Ethernet-провайдеров выделены цветом.

Данному стандарту было суждено стать первым универсальным модулем. Однако до него уже были изобретены устройства с оптическими интерфейсами. Например, достаточно известный модуль для Cisco Catalist 6500 WS-x6502-10GE. Он обладал возможностью применения сменных вставок WS-G6483 (10GBASE-ER) или WS-G6488 (10GBASE-LR). Но этот модуль имел один главный недостаток - он был очень большим и неудобным. Таким образом, возникла закономерная необходимость в создании 10-ти гигабитного аналога модулей GBIC|SFP.

Работа над соглашением о спецификации (Multi-Source Agreement,MSA) была начата 12 марта 2001. Ее инициировали две компании: Agere Systems и Agilent Technologies, подключиться к работе и сегодня может любая организация. Обещается полная поддержка стандарта IEEE 802.3ae. Был открыт официальный сайт проекта - xenpak.org, однако на нем мало информации и пользуются им, в основном, разработчики.

В модуле Xenpak реализованы 4 параллельных канала по 3,125 Гбит/с каждый, а подключение происходит через 70-ти контактный интерфейс XAUI (10 Gigabit Attachment Unit Interface). Ниже представлена схема, которая наглядно иллюстрирует принцип работы модуля Xenpak:

В массовое производство компаниями Agilent, Intel, Molex и др. были запущены модули следующего вида:

Внешний вид Xenpak 10G.

Не поддерживает скорости, отличные от 10GB
Имеет интерфейс XAUI 4*3,125G
Содержит оптический разъем SC
Размер самого устройства - 126*36*17 мм
Коннектор 70 pin
Например, применяется в Cisco серии 6500, CRS-1
Потребляет электроэнергию - 8-10 Вт.
Однако и этот модуль постепенно вытесняется с рынка. Ему на смену приходят форматы X2 и XFP, которые имеют меньшие габариты и почти не выделяют тепло.
X2 и XPAK

22 июля 2002 компаниями Agere Systems, Agilent Technologies, JDS Uniphase, Mitsubishi Electric, NEC, OpNext, Optillion и Tyco Electronics был дан старт проекту разработки модуля Х2. изначально он задумывался всего лишь как косметическое развитие Xenpak.

Достоинствами X2 стали:
размеры (в полтора раза меньше модуля XENPAK);
поддержание спецификации XENPAK MSA;
тепловой режим;
электрические параметры интерфейса ввода/вывода;
электромагнитная совместимость; 70-ти контактный разъем.
При всем этом его отличает очень низкое энергопотребление (4 Вт против 8-10). Данный параметр очень существенен для многопортовых устройств.

Еще одним отличием X2 от XPAK стала унификация модуля XENPAK. Такой подход еще никогда не применялся в оборудовании Ethernet, сферой его применения были только лишь дисковые массивы и сетевые адаптеры. В результате данный модуль стал поддерживать скорости 10G Fiber Cannel, 10,5 Gb/c.

Так же отличием стал способ крепления устройства: теперь оно не закреплялось внешними болтами (как это было с Xenpak), а "цеплялся" за сам разъем (наподобие крепления GBIC и SFP). Такой подход значительно упростил процесс закрепления модуля.

Внешний вид X2

Внешний вид XPAK.

Модуль обладает следующими техническими особенностями:
Поддерживает скорости, отличные от 10GB, - 10G FC 10,5 Gb/c
Интерфейс XAUI 4*3,125G
Коннектор 70 pin
Размер устройства - 100*36*12 мм
Используется, к примеру, в Cisco серии 4500, 3750E
Потребление электроэнергии 4 Вт
Оптический разъем SC.

Новая технология в корне отличалась от господствующей в то время XENPAK. Начало разработки миниатюрных модулей XFP датируют 4-м марта 2002 года, и она осуществлялась под влиянием гигабитного стандарта SFP. Инициаторами старта работ стал целый ряд компаний: ONI Systems, Broadcom Corporation,ICS и другие.

К самым главным достоинствам модуля относится маленький размер и возможность поддерживать почти все возможные скорости.
Увидеть наглядно все достоинства XFP можно на схеме ниже.

Кабель

802.3-2005 2005 Пересмотр базового стандарта, включающий 802.3ae, 802.3ak и исправления 802.3an 2006 Приемопередатчик 10GBASE-T 10 Гбит/с Ethernet по медной витой паре 802.3ap 2007 Стандарты для объединительных плат, передача сигналов сетей Ethernet 1 и 10 Гбит/с по печатным платам (технологии 10GBASE-KR и 10GBASE-KX4) 802.3aq 2006 Приемопередатчик 10GBASE-LRM 10 Гбит/с Ethernet по многомодовым волокном с улучшенным уравниванием 802.3-2008 2008 Пересмотр базовых стандартов, включение 802.3an/ap/aq поправок и исправлений. Агрегирование каналов перенесено в стандарт 802.1ax. 802.3av 2009 Приемопередатчик 10GBASE-PR 10 Гбит/с Ethernet PHY для EPON, также известный как 10G-EPON 802.3-2015 2015 Последняя версия базового стандарта 802.3bz 2016 2.5- и 5-гигабитные варианты Ethernet по медной витой паре Категории 5 и Категории 6 (2.5 GBASE-T и 5GBASE-T)

Модули физического уровня [ | ]

Для реализации различных физических уровней стандартов 10GbE многие интерфейсы состоят из стандартного гнезда, в которое можно подключать различные PHY модули. Физические форматы модулей не указаны в официальных стандартах IEEE и описываются различными индустриальными многосторонними соглашениями, что позволяет ускорить выработку спецификаций. Популярными для 10GbE форматами модулей являются XENPAK (и связанные с ним Х2 и XPAK), XFP и SFP+ . На выбор форм-фактора PHY модулей влияет стоимость разработки, доступность модулей, типы носителей, потребляемая мощность и размер модулей. В рамках одного канала точка-точка стороны могут использоваться модули различных форм-факторов, пока они реализуют один и тот же физический уровень 10GbE (например, 10GBASE-SR для локальных сетей) и тип кабеля (оптический или медный).

Оптические модули подключаются к контроллеру при помощи электрических интерфейсов, XFI или SerDes Framer Interface (SFI). Приемопередатчики форматов XENPAK, Х2 и XPAK используют XAUI () - канал из четырех дифференциальных пар , определенный в IEEE 802.3 Clause 47. Приемопередатчики XFP используют интерфейс XFI, а SFP+ модули используют интерфейс SFI. В интерфейсах XFI и SFI сигнал передается по одной дифференциальной паре с применением, определенного в IEEE 802.3 Clause 49.

Модули SFP+ можно разделить на два типа по интерфейсу к контроллеру: линейные и лимитирующие. Лимитирующие используются для связи на больших расстояниях, например для 10GBASE-LRM, а в остальных случаях более предпочтительными являются линейные модули.

Сравнение оптических и других физических транспортных уровней (TP-PHY)

MMF FDDI 62,5/125 мкм (1987)	MMF OM1 62,5/125 мкм (1989)	MMF OM2 50/125 мкм (1998)	MMF OM3 50/125 мкм (2003)	MMF OM4 50/125 мкм (2008)	MMF OM5 50/125 мкм (2016)	SMF ОS1 9/125 мкм (1998)	SMF OS2 9/125 мкм (2000)
160 МГц·км @850 нм	200 МГц·км @850 нм	500 МГц·км @850 нм	1500 МГц·км @850 нм	3500 МГц·км @850 нм	3500 МГц·км @850 нм и 1850 МГц·км @950 нм	1 дБ/км @1300/ 1550 нм	0.4 дБ/км @1300/ 1550 нм

Название	Стандарт	Статус	Среда передачи	Разъём OFC или ВЧ-разъём	Модули трансиверов	Расстояния (км)	Число волокон	Линий (⇅)	Примечания
10-гигабитный Ethernet (10 GbE) - (скорость передачи данных: 10 Гбит/с - : × - линейная скорость: 10.3125 Гбод - Полный дуплекс)
10GBASE -CX4	802.3ak-2004 (CL48/54)	устаревший	твинаксиальный кабель балансные линии	CX4 (SFF-8470) (IEC 61076-3-113) ()	XENPAK X2 XFP	0.015	4	4	Для дата-центров ;
10GBASE -KX4	802.3ap-2007 (CL48/71)	устаревший	медные проводники на платах	N/A	N/A	0.001	4	4	Печатные платы ; линейное кодирование: 8b/10b × NRZ линейная скорость: 4x 3.125 Гбод = 12.5 Гбод
10GBASE -LX4	802.3ae-2002 (CL48/53)	устаревший	Fibre 1269.0 – 1282.4 нм 1293.5 – 1306.9 нм 1318.0 – 1331.4 нм 1342.5 – 1355.9 нм	SC	XENPAK X2	OM2: 0.3	1	4	WDM ; линейное кодирование: 8b/10b × NRZ линейная скорость: 4x 3.125 Гбод = 12.5 Гбод Ширина моды: 500 МГц·км
						OSx: 10
10GBASE -SW	802.3ae-2002 (CL50/52)	актуальный	волокно 850 нм	SC LC	SFP+ XPAK	OM1: 0.033	2	1	WAN ; WAN-PHY; линейная скорость: 9.5846 Гбод непосредственно отображается на потоки OC-192/STM-64 SONET/SDH. -ZW: вариант -EW с более мощной оптической системой
						OM2: 0.082
						OM3: 0.3
						OM4: 0.4
10GBASE -LW	802.3ae-2002 (CL50/52)	актуальный	волокно 1310 нм	SC LC	SFP+ XENPAK XPAK	OSx: 10	2	1
10GBASE -EW	802.3ae-2002 (CL50/52)	актуальный	волокно 1550 нм	SC LC	SFP+	OSx: 40	2	1
10GBASE -ZW	проприетарный (не описан IEEE)	актуальный				OSx: 80
10GBASE -CR прямого подключения	SFF-8431 (2006)	актуальный	твинаксиальный балансный	SFP+ (SFF-8431)	SFP+	0.007 0.015 0.1	1	1	Дата-центра Тип кабеля: пассивный твинаксиальный (до 7 м), активный (до 15 м), активный оптический (AOC): (до 100 м)
10GBASE -KR	802.3ap-2007 (CL49/72)	актуальный	Медь по платам	N/A	N/A	0.001	1	1	Для печатных плат и объединительных плат
10GBASE -SR	802.3ae-2002 (CL49/52)	актуальный	волокно 850 нм	SC LC	SFP+ XENPAK X2 XPAK XFP	OM1: 0.033	2	1	Ширина моды: 160 МГц·км (26 м), 200 МГц·км (33 м), 400 МГц·км (66 м), 500 МГц·км (82 м), 2000 МГц·км (300 м), 4700 МГц·км (400 м)
						OM2: 0.082
						OM3: 0.3
						OM4: 0.4
10GBASE -SRL	проприетарный (не описан IEEE)	актуальный	волокно 850 нм	SC LC	SFP+ XENPAK X2 XFP	OM1: 0.1	2	1
						OM2: 0.1
						OM3: 0.1
						OM4: 0.1
10GBASE -LR	802.3ae-2002 (CL49/52)	актуальный	волокно 1310 нм	SC LC	SFP+ XENPAK X2 XPAK XFP	OSx: 10	2	1
10GBASE -LRM	802.3aq-2006 (CL49/68)	актуальный	волокно 1300 нм	SC LC	SFP+ XENPAK X2	OM2: 0.22	2	1	Ширина моды: 500 МГц·км
						OM3: 0.22
10GBASE -ER	802.3ae-2002 (CL49/52)	актуальный	волокно 1550 нм	SC LC	SFP+ XENPAK X2 XFP	OSx: 40	2	1
10GBASE -ZR	проприетарный (не описан IEEE)	актуальный				OSx: 80			-ER с более мощной оптикой
10GBASE -PR	802.3av-2009	актуальный	волокно передача: 1270 нм приём: 1577 нм }}	SC	SFP+ XFP	OSx: 20	1	1	10G EPON

Оптические волокна [ | ]

Существует два основных типа оптического волокна для использования с 10-гигабитным Ethernet: (SMF) и (MMF). В одномодовом луч света следует по единому пути через волокно, а многомодовом - по нескольким путям, что приводит к различным задержкам мод (DMD). SMF используется для связи на больших расстояниях, а MMF - для расстояний менее 300 метров. SMF использует волокно с более узкой сердцевиной (диаметр 8.3 мкм), которое требует более точных работ по оснащению разъёмами, сварке и подключению. MMF применяет волокно с более широким диаметром сердцевины (50 или 62,5 мкм), его преимуществом является возможность использования недорогих поверхностно-излучающих лазеров с вертикальным резонатором (VCSEL) на коротких расстояниях. Кроме того, многомодовые разъёмы дешевле и проще в обработке. Преимуществом одномодовых кабелей является их работоспособность на больших расстояниях.

Стандарт 802.3 предполагает использование MMF волокон, соответствующий требованиям FDDI : они используют сердечник диаметром 62,5 мкм и минимальную в 160 МГц·км на 850 нм. Такие волокна использовались с начала 1990-х годов для сетей FDDI и 100BaseFX . Стандарты 802.3 также ссылается на ISO/IEC 11801 , в котором описаны многомодовые волокна OM1, OM2, OM3 и OM4. Тип OM1 также использует диаметр 62,5 мкм, а остальные - 50 мкм. Для света с длиной волны 850 нм минимальная модальная полоса пропускания составляет 200 МГц·км для OM1, 500 МГц·км для OM2, 2000 МГц·км для OM3 и 4700 МГц·км для ОМ4. Кабели FDDI-класса считаются устаревшими и новые структурированные кабельные системы используют волокна типов OM3 или OM4. Тип OM3 позволяет передавать сигналы 10GbE на расстояния до 300 метров с использованием недорогих модулей 10GBASE-SR (тип OM4 может работать на расстояниях до 400 метров).

Оптоволоконные кабели разных типов выполняются с различным цветом внешней изоляции. Одномодовое волокно обычно использует жёлтый цвет, многомодовое - оранжевый (для типов OM1 и OM2) или сине-зелёный (типы OM3 и OM4). Однако в волоконнооптических системах нет обязательной цветовой маркировки в зависимости от скоростей и технологий (за исключением зеленого цвета хвостовиков разъёмов с угловой полировкой APC).

Также применяются активные оптические кабели (AOC), в которых оптоэлектронные преобразователи непосредственно подключены к оптическому кабелю, без использования обслуживаемых оптических разъёмов. Преобразователи подключаются непосредственно в модульные гнёзда сетевых карт и коммутирующих устройств. Подобные кабели дешевле, чем полноценные модульные оптические решения, поскольку производитель может подобрать электронные и оптические компоненты, соответствующие используемой длине кабеля и типу волокна.

Стандарт 10GBASE-SR [ | ]

Приемопередатчики стандарта 10GBASE-SR («short range») применяются с и используют лазеры на 850 нм. 64бит/66бит определен в IEEE 802.3 Clause 49, а в Clause 52. Стандарт обеспечивает передачу сериализованных данных на скорости в 10,3125 Гбод.

Расстояния зависят от типа многомодового волокна.

Инфраструктура MMF дешевле, чем для SMF за счет недорогих разъёмов. Цена на разъёмы ниже для волокон с большим диаметром сердцевины, так как им не требуется высокая точность изготовления.

Передатчики 10GBASE-SR реализуются с недорогими и маломощными лазерами типа VCSEL . При использовании оптических кабелей типа OM3 и OM4 (их иногда называют оптимизированными для лазеров) достигается дальность до 300-400 метров. Приемопередатчики 10GBASE-SR представляют собой оптические модули с самой низкой стоимостью, небольшой мощностью и имеют малый форм-фактор.

На 2011 год на модули 10GBASE-SR приходилось около четверти от общего объёма поставленных портов 10GbE.

Существуют нестандартные более недорогие варианты, иногда обозначаемые как 10GBASE-SRL (10GBASE-SR lite). Они взаимно совместимы с 10GBASE-SR, но работают на расстояниях только до 100 метров.

Стандарт 10GBASE-LR [ | ]

Стандарт 10GBASE-LR («long reach») применяется с одномодовым волокном и использует лазеры на 1310 нм. PCS 64бит/66бит определён в IEEE 802.3 п. 49, а PMD - в п. 52. Стандарт обеспечивает передачу сериализованных данных на скорости в 10,3125 Гбод.

В технологии 10GBASE-LR передача осуществляется лазерами на базе интерферометров Фабри-Перо или лазерами с распределенной обратной связью (DFB). Такие лазеры стоят дороже, чем VCSEL, но имеют высокую мощность и большую длину волны, что позволяет эффективно передавать сигналы по тонким одномодовым волокнам на большие расстояния. Типичные расстояния для 10GBASE-LR достигают 10 километров, хотя оно зависит от типа применяемого волокна.

Стандарт 10GBASE-LRM [ | ]

Вариант 10GBASE-LRM («long reach multi-mode») изначально определён в IEEE 802.3aq для многомодового волокна и 1310 нм лазеров. Типичные расстояния - до 220 или 300 метров. Применяется PCS 64бит/66бит из IEEE 802.3 п. 49 и PMD из 68. Стандарт обеспечивает передачу сериализованных данных на скорости в 10,3125 Гбод.

Приемопередатчики 10GBASE-LRM допускают использование на расстояниях до 220 метров по волокну класса FDDI и до 220 метров на типах OM1, OM2, OM3. 10GBASE-LRM не достигает расстояний, которые могут быть реализованы на более старых технологиях 10GBASE-LX4. Отдельные производители, например Cisco и HP заявляют, что их оптические модули могут работать на расстояния до 300 метров.

Некоторые приёмопередатчики 10GBASE-LRM работают на расстояниях до 300 метров, используя стандартное одномодовое волокно (SMF, G.652), однако такая комбинация не является частью стандарта IEEE или каких-либо соглашений.

Приёмники 10GBASE-LRM используют эквалайзер типа «electronic dispersion compensation» (EDC).

Стандарт 10GBASE-ER [ | ]

Стандарт 10GBASE-ER («extended reach») использует одномодовое волокно и мощные 1550 нм лазеры. Применяется PCS 64бит/66бит из IEEE 802.3 п. 49 и PMD из п. 52. Стандарт обеспечивает передачу сериализованных данных на скорости в 10,3125 Гбод.

В технологии 10GBASE-ER передача осуществляется лазером с внешней модуляцией (EML) .

Приемопередатчики 10GBASE-ER позволяют передавать 10-гигабитный Ethernet на расстояние до 30-40 километров.

10GBASE-ZR [ | ]

Некоторые производители предлагают модули для работы на расстояниях до 80 км под названием 10GBASE-ZR. Такие физические параметры не стандартизованы в рамках IEEE 802.3ae и обычно используются спецификации для 80 км среды из стандартов OC-192 / /SONET.

10GBASE-LX4 [ | ]

10GBASE-LX4 - тип портов с поддержкой многомодовых и одномодовых волокон. Применяется четыре отдельных лазера, каждый на скорости 3.125 Гбит/с и грубое WDM -уплотнение каналов: каждый лазер использует собственную длину волны в окне прозрачности 1310 нм. Используется PCS из IEEE 802.3 Clause 48 и PMD из Clause 53.

LX4 допускает работу на расстояниях до 300 метров при использовании многомодовых волокон класса FDDI, OM1, OM2 и OM3 (все эти типы имеют минимальную модальную полосу пропускания в 500 МГц×км в области 1300 нм).

Также приемопередатчики 10GBASE-LX4 могут работать на расстояниях до 10 км на одномодовых волокнах.

10GBASE-PR [ | ]

10GBASE-CX4 [ | ]

10GBASE-CX4 - первый вариант передачи 10-гигабитного Ethernet при помощи медных технологий, описанный в 802.3 (стандарт 802.3ak-2004). Используется PCS XAUI с 4 парами (Clause 48) и медных кабели, сходные с кабелями для технологии InfiniBand. Максимальные расстояния составляют около 15 метров. Каждая дифференциальная пара передает 3.125 Гбод сигналов.

Преимущества 10GBASE-CX4 заключаются в потребляемой мощности, невысокой стоимости и низкой. Однако разъёмы CX4 имеют большой форм-фактор, используются более громоздкие кабели, чем для более новых однопарных кабелей с модулями SFP+. CX4 также предлагает более короткие расстояния чем 10GBASE-T, а применяемый кабель более жесткий и значительно более дорогой, чем неэкранированная витая пара (UTP) категории 5 или категории 6.

Поставки оборудования с портами 10GBASE-CX4 очень малы , однако некоторые поставщики предлагают СХ-4 интерфейсы для 10GBASE Ethernet или для объединения нескольких коммутаторов в единый стек, отмечая чуть более низкую латентность CX4.

Кабели SFP+ прямого подключения [ | ]

Два устройства с портами для подключения модулей форм-фактора SFP+ могут быть соединены специальным кабелем, разъемы которого имеют неразъёмные окончания в форме SFP+ модулей. Такие кабели называют «Direct Attach» (DA), «Direct Attach Copper» (DAC), 10GSFP+Cu, 10GBASE-CR, 10GBASE-CX1, SFP+, «10GbE Cu SFP cable». Короткое кабели прямого подключения используют сборку на основе пассивных твинаксиальных кабелей , в то время как более длинные, иногда называемые активными оптическими кабеля ми (AOC) используют коротковолновые оптические приёмопередатчики, интегрированные с оптическим кабелем. Оба типа кабеля подключаются непосредственно в разъём SFP+. Такие кабели прямого подключения имеет фиксированную длину кабеля, обычно от 1 до 7 м (в случае пассивных кабелей) или до 15 м (), или до 100 м в длину (активные оптические кабели). Аналогично варианту 10GBASE-CX4 эти кабели имеют низкий уровень потребления энергии, невысокую стоимость и низкие задержки передачи данных. В отличие от CX4 используются менее громоздкие кабели и более компактный форм-фактор SFP+. Кабели SFP+ прямого подключения сегодня является чрезвычайно популярными, они используются в большем числе портов, чем 10GBASE-SR .

Передача по объединительным платам [ | ]

Рабочая целевая группа 802.3ap разработала способы передачи 10 гигабитного Ethernet через объединительные платы, например в блейд-серверах и в маршрутизаторах и коммутаторах, применяющих сменные. 802.3ap позволяет передавать сигнал на расстояния до 1 метра по медным проводникам печатных плат, допускается использование двух разъёмов. Стандарт определяет два типа портов для 10 Гбит/с (10GBASE-KX4 и 10GBASE-KR ) и один тип для 1 Гбит/с (1000Base-KX). Опционально могут реализовываться: дополнительный слой для прямой коррекции ошибок (FEC) , протокол автоматического согласования, оценка качества линии для 10GBASE-KR (настройка приемного КИХ-фильтра с тремя выводами). Протокол автосогласования позволяет переключаться между 1000Base-KX, 10GBASE-KX4, 10GBASE-KR или 40GBASE-KR4 (802.3ba).

Современные конструкции объединительных панелей используют 10GBASE-KR вместо 10GBASE-KX4 .

10GBASE-KX4 [ | ]

Используются 4 параллельных канала передачи данных, физическое кодирование совпадает с 10GBASE-CX4 (пункт 48 стандарта IEEE 802.3).

10GBASE-KR [ | ]

Используется одна дифференциальная пара и физическое кодирование 10GBASE-LR/ER/SR (пункт 49 стандарта IEEE 802.3).

10GBASE-T [ | ]

10GBASE-T (IEEE 802.3an-2006 ) - стандарт 2006 года, позволяющий передавать 10 Гбит/с Ethernet посредством неэкранированной или экранированной витой пары на расстояния до 100 метров (330100 метров (330 футов). Для достижения полной дальности в 100 метров требуется применение кабеля категория 6а, тогда как кабель категории 6 позволяет передавать данные на расстояния порядка 55 метров (в зависимости от качества установки и характеристик передачи сигналов до 500 МГц). Кабельная инфраструктура для 10GBASE-T обратно совместима с гигабитным стандартом Ethernet 1000Base-T, что позволяет производить постепенное обновление оборудования с 1 гигабита до 10. Оборудование с 10 гигабитными портами 10GBASE-T способно работать в стандарте 1000Base-T, используя скорости. В 10 гигабитном стандарте применяется дополнительное линейное кодирование , из-за чего локальные сети 10GBASE-T чуть более высокую латентность по сравнению с другими 10 гигабитными стандартами. Задержка передачи пакетов составляет от 2 до 4 микросекунд, по сравнению с 1-12 микросекундами в 1000Base-T (в зависимости от размера пакета ). Микросхемы с поддержкой локальных сетей 10GBASE-T доступны от нескольких компаний с 2010 года , они потребляют мощность порядка 3-4 Вт.

Технологии 10GBASE-T использует широко распространенный модульный разъём IEC 60603-7 8P8C, применявшийся для более медленных стандартов Ethernet по витой паре. Передаваемый по кабелю сигнал использует частоты до 500 МГц, для достижения этой частоты необходим сбалансированный кабель «витая пара» категории 6a или лучше (ИСО/МЭК 11801 поправка 2 или ANSI/TIA-568-С.2) для работы на расстояниях в 100 м. Кабели категории 6 могут передавать сигнал 10GBASE-T на более короткие расстояния, в случае соответствия ISO TR 24750 или TIA-155-A.

В стандарте 802.3an определяется модуляция физического уровня для 10GBASE-T. Используется (THP) и амплитудно-импульсная манипуляция с 16 дискретными уровнями (PAM-16), кодируемыми в рамках сигнального созвездия DSQ128 с символьной скоростью 800 млн символов в секунду. Перед кодированием применяется код прямой коррекции ошибок (FEC) по схеме 2 с малой плотностью проверок (LDPC). Кодируется 1723 бит, применяется матрица контроля четности на основе обобщенного кода Рида-Соломона над полем (2 6). Ещё 1536 бит не кодируются. В каждом блоке размером 1723+1536 битов, используется 1+50+8+1 битов для сигнализации и обнаружения ошибок и 3200 битов данных (время передачи блока составляет 320 нс). Эта схема является значительным усложнением по сравнению с тривиальным кодированием, используемым в стандарте 1000Base-T гигабитного Ethernet по витой паре.

Линейное кодирование из технологии 10GBASE-T послужило основой для разработки кодирования в новых стандартах 2.5 GBASE-T и 5GBASE-T (802.3bz) , которые реализуют скорости 2.5 или 5.0 Гбит/с при использовании медной кабельной инфраструктуры категорий 5e и 6 . Такие кабели не позволяют использовать 10GBASE-T, но могут применяться для 2.5 GBASE-T или 5GBASE-T, в случае, если эти скорости реализованы в оборудовании сетевых адаптеров и коммутаторов .

приемопередатчик SFP+ 10GBASE-T поддерживает максимальное расстояние передачи 30 метров на кабеле CAT6A & CAT7. Он подходит для верхней части стойки, середина строки (Мор), конец строки (ПНП). Это позволяет передачу 10G пропускной способности над существующей медной инфраструктурой без использования дорогих волокон SFP+ трансиверов.

Физические уровни WAN (10GBASE-W) [ | ]

Во время разработки стандартов 10-гигабитного Ethernet высокий интерес к использованию 10GbE в качестве транспорта в глобальных сетях (WAN) привёл к описанию физического уровня WAN для 10GbE. Этот уровень инкапсулирует Ethernet-пакеты в кадры SONET OC-192с и работает на чуть более низкой скорости 9.95328 Гбит/с, чем варианты для локальных сетей .

Физические уровни WAN используют те же оптические PMD технологии 10GBASE-S, 10GBASE-L, 10GBASE-E и обозначаются как 10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW соответственно. PCS кодирование - 64бит/66бит по IEEE 802.3 п. 49 и PMD из п. 52. Также используется подслой совместимости WAN Interface Sublayer (WIS), определенный в п. 50, который добавляет дополнительную инкапсуляцию для совместимости с форматом фрейма данных SONET STS-192c .

Физические уровни WAN были разработаны для взаимодействия с OC-192/STM-64 SDH/SONET оборудованием с использованием облегченных кадров SDH/SONET на скорости 9.953 Гбит/с.

WAN PHY позволяет передавать сигнал на расстояния до 80 км в зависимости от типа волокна.

См. также [ | ]

Примечания [ | ]

1. Michael Palmer. Hands-On Networking Fundamentals, 2nd ed. . - Cengage Learning. - P. 180. - ISBN 978-1-285-40275-8 .
2. IEEE 802.3-2012 44.1.1 Scope
3. Sharma, Anil . LightCounting forecasts CAGR of Over 300 Percent for 10GBASE-T Port Shipments Through 2014 , TMCnet (19 January 2011). Проверено 7 мая 2011.
4. Кабель категории 6 может использоваться на расстояниях до 55 метров. Категория 6a или лучше позволяет передавать сигнал на расстояние до 100 метров
5. Dell"Oro press release (неопр.) (недоступная ссылка - история ) . Проверено 29 марта 2011. Архивировано 19 июля 2011 года.
6. Intel blog about Interop 2011 (неопр.) . Проверено 20 сентября 2011.
7. https://www.wired.com/wiredenterprise/2012/03/google-microsoft-network-gear/
8. , 2012-11-21
9. , 2013-01-03
10. IEEE P802.3ae 10Gb/s Ethernet Task Force (неопр.) . Проверено 19 марта 2013.
11. LightCounting"s LightTrends April 2010 (неопр.) . Проверено 3 мая 2010. (недоступная ссылка)
12. 10GbE Optical Component and SFP+ Modules: This Time It"s Different by Andrew Schmitt (неопр.) . Проверено 11 марта 2008.
13. The road to SFP+: Examining module and system architectures (неопр.) . Архивировано 16 мая 2008 года.
14. Charles E. Spurgeon. Ethernet: The Definitive Guide. - 2nd. - O"Reilly Media, 2014. - ISBN 978-1-4493-6184-6 .
15. Cisco 10-Gigabit Ethernet Transceiver Modules Compatibility Matrix (неопр.) . Cisco (19 августа 2018). Проверено 26 августа 2018.
16. Confused by 10GbE optics modules? (неопр.) . Network World (12 июня 2010). Проверено 26 августа 2018.
17. Common 10G Fiber Transceiver: 10G XENPAK, 10G X2, 10G XFP, 10G SFP+ (неопр.) . Blog of Fiber Transceivers (18 июня 2013). Проверено 26 августа 2018.
18. End-of-Sale and End-of-Life Announcement for the Cisco 10GBASE XENPAK Modules (неопр.) . Cisco (1 апреля 2015). Проверено 26 августа 2018.
19. Network Topologies and Distances (неопр.) . MC Communications (14 ноября 2007). Проверено 25 августа 2018.
20. 10-Gigabit Ethernet Transceiver Modules Compatibility Matrix
21. Optical Fiber and 10 gigabit Ethernet white paper by the 10GEA (неопр.) . Архивировано 14 июня 2008 года.
22. Why choose Multimode fiber? by Corning (неопр.) (недоступная ссылка - история ) . Проверено 28 сентября 2018. Архивировано 30 июля 2014 года.
23. IEEE 802.3 standard (неопр.) .
24. 10 Gigabit Ethernet over Multimode Fiber by John George (неопр.) (недоступная ссылка -