Гигабитная витая пара

Для работы любого веб-сервиса необходимы два условия. Первое условие – наличие работоспособного сервера, который будет обслуживать запросы на сайт. Второе – интернет-канал, который связывает клиентов и сервер. Пропускная способность имеет решающее значение – чем выше резерв, тем стабильнее работает сайт. Сервер с полосой пропускания 1 Гбит/с может справиться с внезапными скачками трафика, которые могут возникнуть, к примеру, во время успешной рекламной кампании.
Ранее для клиентов Selectel, которым важна скорость, мы предоставляли дополнительные услуги по увеличению пропускной способности. При заказе выделенного сервера были доступны два основных варианта: установленная по умолчанию схема учета по скорости с неограниченным объемом трафика и скоростью 100 Мбит/с и дополнительная услуга – дорогой гарантированный канал 1 Гбит/с без ограничений.

Мы рады предложить нашим клиентам третий вариант, сочетающий в себе оба преимущества – цена первого и скорость второго.

Теперь пользователь имеет возможность самостоятельно выбирать удобную схему тарификации для своих физических серверов (colocation, серверы фиксированной и произвольной конфигурации), не приобретая дополнительных услуг:

  • Учет по скорости – полоса 100 Мбит/с, без ограничений по входящему и исходящему объему.
  • Учет по объему трафика – неограниченная скорость порта (1 Гбит/с или 10 Гбит/с) при ограничении по трафику в 30 ТБ в месяц.

Подробнее о моделях потребления трафика

Тарифные планы с неограниченной полосой пропускания становятся значимыми, например, в случаях вирусной популярности сайтов или во время выхода новых версий (обновление ПО, релизы игр, выход музыкального альбома и так далее).

Если ваш проект будет использовать приложения, которые потребляют значительные объемы трафика, то стоит рассмотреть тарифные планы с фиксированными значениями полосы пропускания.

Схема тарификации
Ограничение по скорости Ограничение по объему трафика
Скорость соединения
  • В соответствии с тарифом
  • Не ограничена (скорость физического подключения)
Объем трафика
  • Не ограничен
  • В соответствии с тарифом
Что входит в стоимость сервера
  • Полоса 100 Мбит/с
  • Трафик 30 ТБ в месяц
Опции
  • Дополнительная полоса 100 Мбит/с, 1 Гбит/с, 10 Гбит/с
  • Дополнительные пакеты интернет-трафика по 1 ТБ
Подходит для следующих типов проектов
  • Предсказуемый стабильный трафик
  • Нерегулярная нагрузка
  • Высокий пиковый трафик

Допустим, клиенту необходима пропускная способность больше 100 Мбит/с. В этом случае клиент может самостоятельно переключить схему учета трафика на ту, которая отвечают всем нуждам именно его бизнеса.

Обратите внимание! Изменение схемы учета возможно не чаще чем раз в месяц.

В первую очередь, это интересно для проектов с неравномерной нагрузкой, когда посетители активно заходят на сайт только по утрам и вечерам, а всё остальное время трафик минимальный. Во-вторых, это может быть интересно проектам, для которых ограничение в 100 Мбит/с вызывает проблемы с доступностью сайта во время пиковых нагрузок, но при этом не требуется постоянное подключение в 1 Гбит/с. Такими проектами могут быть интернет-магазины во время сезонных распродаж, «Киберпонедельника» либо «Черной пятницы».

Подробнее о просмотре и смене модели потребления трафика при заказе выделенного сервера можно прочитать в нашей базе знаний.

История

  • 18 июля 2006 на пленарном собрании, проходящем в Сан-Диего, рабочая группа IEEE 802.3 проявила интерес к созданию стандарта.
  • В сентябре 2006 года состоялось первое заседание инициативной группы HSSG (Higher Speed Study Group).
  • В ноябре 2007 года состоялось последнее заседание инициативной группы.
  • 5 декабря 2007 года инициативная группа разработчиков стандарта формально начала разработку P802.3ba.
  • В январе 2008 года состоялось первое заседание инициативной группы P802.3ba.
  • В марте 2009 года IEEE 802.3 выпускает бюллетень для рабочих групп.
  • В ноябре 2009 года IEEE LMSC выпускает бюллетень для спонсорских организаций.
  • В январе 2010 года состоялось первое заседание группы, разрабатывающей 40-гигабитный Ethernet использующий одномодовое оптическое волокно PMD.
  • 25 марта 2010 группа P802.3bg принимает стандарт на 40 Гбит/с одномодовое PMD-волокно.
  • 17 июня 2010 — принятие стандарта IEEE 802.3ba.

Даты выхода черновых версий решений рабочей группы P802.3ba:

  • Черновая версия 1.0 — 1 октября 2008.
  • Черновая версия 1.1 — 9 декабря 2008.
  • Черновая версия 1.2 — 10 февраля 2009.
  • Черновая версия 2.0 — 12 марта 2009 (избирательно, для бюллетеня рабочих групп).
  • Черновая версия 2.1 — 29 мая 2009.
  • Черновая версия 2.2 — 15 августа 2009.
  • Черновая версия 2.3 — 14 октября 2009.
  • Черновая версия 3.0 — 18 ноября 2009 (избирательно, для бюллетеня спонсорских групп).
  • Черновая версия 3.1 — 10 февраля 2010.
  • Черновая версия 3.2 — 24 марта 2010.

Итоговая версия стандарта принята 17 июня 2010 под номером IEEE 802.3ba-2010.

Физический уровень

В стандартах 40/100-гигабитного Ethernet содержится описание нескольких различных стандартов физического уровня (PHY). Сетевые устройства могут использовать различные типы PHY путём использования сменных PHY-модулей. Модули, использующие оптическое волокно, стандартизированы в 802.3ba а в различных multi-source agreements, MSA (соглашения между различными производителями). Один из стандартизованных модулей, поддерживающий и 40- и 100-гигабитный Ethernet, — это CFP MSA (англ. C form-factor pluggable), который может использоваться для расстояний 100 м и более. Модули QSFP и CXP обеспечивают работу на меньших дистанциях.

Стандарт 802.3ba поддерживает только полнодуплексный режим работы.

При разработке PHY-части стандарта ставились цели:

  • сохранить формат кадров Ethernet стандарта 802.3, использующих формат 802.3 MAC;
  • сохранить минимальные и максимальные размеры кадра (FrameSize), совпадающие с текущей редакцией стандарта 802.3;
  • обеспечить в точке сопряжения интерфейса MAC/PLS с уровнем ошибок (en:Bit error ratio) не выше 10 − 12 {\displaystyle 10^{-12}} (то есть не более 1 ошибки в среднем на каждые 10 12 {\displaystyle 10^{12}} бит);
  • обеспечение соответствующей поддержки оптических транспортных сетей (англ. Optical transport network, OTN);
  • скорость передачи данных на уровне MAC в 40 и 100 Гбит/с;
  • разработка вариантов уровня PHY для работы через одномодовое оптическое волокно (SMF), многомодовое оптическое волокно OM3 (MMF), кабели с медными проводниками и через объединительные платы (backplane).

Стандартизованы следующие варианты PHY:

PHY 40-гигабитный Ethernet 100-гигабитный Ethernet
как минимум 1 м по объединительной плате 40GBASE-KR4
как минимум 10 м по медному кабелю 40GBASE-CR4 100GBASE-CR10
как минимум 100 м по OM3 MMF 40GBASE-SR4 100GBASE-SR10
как минимум 125 м по OM4 MMF 40GBASE-SR4 100GBASE-SR10
как минимум 10 км по SMF 40GBASE-LR4 100GBASE-LR4
как минимум 40 км по SMF 100GBASE-ER4

Задача передачи сигнала со скоростями 40 и 100 Гбит/с по оптическому кабелю OM3 на 100 м (40GBASE-SR4 и 100GBASE-SR10) была решена с использованием волн около 850 нм, сходной с таковой в стандарте 10GBASE-SR.

Передача сигнала со скоростью 40 Гбит/с по печатным платам на расстояния до 10 км (40GBASE-KR4) реализуется использованием 4 линий стандарта 10GBASE-KR.

Работа на расстояниях 10 и 40 км реализуется с использованием четырех разных длин волн (около 1310 нм) и используют оптические элементы со скоростью передачи данных 25 Гбит/с (для 100GBASE-LR4 и 100GBASE-ER4) и 10 Гбит/с (для 40GBASE-LR4)..

Готовые продукты для уровня PHY

Сгруппированы по реализуемым вариантам PHY.

Объединительные платы

Информация о создании модулей на 40/100 Гбит/с для объединительных плат в настоящее время отсутствует. Тем не менее, многоканальные 100-гигабитные соединения небольшой дальности с точки зрения стоимости и надежности выглядят перспективнее используемых в настоящее время планарных матриц поверхностно-излучающих лазеров на 10 Гбит/с (VCSEL arrays) и в ближайшее время скорее всего появятся в продуктах с оптической матрицей коммутации — таких как Juniper TX и Cisco СRS FCC.

Медный кабель

В 2009 году Quellan объявил о создании оценочной платы (Evaluation Board), однако не предоставил готовых модулей.

Многомодовое оптическое волокно

Компании Mellanox и Reflex Photonics объявили о начале продаж CFP-модулей для многомодовых волокон.

Одномодовое оптическое волокно

Компании Finisar, Sumitomo Electric Industries и OpNext на Европейской выставке оптических коммуникаций (англ. ECOC) в 2009 году продемонстрировали одномодовые 40 и 100-гигабитные Ethernet-модули, основанные на стандарте CFP MSA.

Поддержка в коммерческих продуктах

В отличие от ситуации конца 1990-х годов, когда отсутствие скоростных интерфейсов магистральных маршрутизаторов сдерживало развитие всей сети Интернет, увеличение транспортных скоростей с 10 до 100 Гбит/с в 2010-х годах в основном мотивировалось экономическими соображениями, как то: сокращение числа требуемых волн в магистральных оптических сетях, снижение стоимости интерконнектов в больших центрах обработки данных и точках обмена трафиком, а также снижение потерь ёмкости за счет разбалансировки трафика в параллельных группах 10-гигабитных каналов. При этом многие магистральные операторы связи стремились перейти непосредственно от использования SONET/SDH на 10 Гбит/с, минуя промежуточную фазу в 40 Гбит/с, к 100-гигабитным Ethernet-интерфейсам и выиграть в стоимости за счет ожидаемого быстрого снижения стоимости последних.

Немаловажную роль в ожидаемом снижении цен сыграл отказ от разработки отдельных канальных схем для SONET/SDH и Ethernet. Де-факто 100-гигабитный Ethernet отныне становился единственным фреймовым форматом на вершине оптической иерархии скоростей (ODU4), что гарантирует параллельное снижение цен при росте производства 100-гигабитных интерфейсов как для магистральных, так и для локальных сетей. Следующим уровнем иерархии должен стать формат ODU5, эксклюзивно планируемый к применению в 400-гигабитных Ethernet-сетях.

При разработке 100-гигабитных систем индустрии предстояло преодолеть следующие технологические проблемы:

  • разработать схемы модуляции и кодирования сигнала, позволяющие передавать 100-гигабитные потоки на достаточную дальность в оптическом С-диапазоне (1530—1565 нм);
  • разработать новые оптические источники и приемники вкупе с оборудованием оптической коррекции (усилители, компенсаторы дисперсии, селективные фильтры и так далее);
  • разработать электронные линейные карты, Ethernet-MAC-чипы и сетевые процессоры для потоковой обработки пакетных данных на скорости 100 Гбит/с.

В целом, решение этих проблем потребовало значительных инвестиций в интеллектуальную собственность, что способствовало затягиванию выхода конечных продуктов на рынок. Несмотря на то, что большинство производителей оптического и электронного оборудования заявили о поддержке 100-гигабитных систем в течение 2009—2010 года и регулярно испытывали системы разной степени готовности, широкое внедрение 100-гигабитного Ethernet началось лишь в 2011 году.

Оптический транспорт с поддержкой 100-гигабитного Ethernet

Поскольку передача оптического сигнала в условиях нелинейной среды (оптическое волокно) является принципиально аналоговой проблемой, прогресс в этой области замедляется, причём значительно в большей степени, чем снижающийся прогресс в литографии цифровых электронных схем (описываемый эмпирическим законом Мура). Как результат, несмотря на то, что 10-гигабитные оптические интерфейсы и транспортные системы существовали с середины 1990-х годов, первые успешные попытки передачи 100-гигабитных потоков в оптических сетях произошли более чем через 15 лет. Кроме того, первые магистральные 100-гигабитные системы были подвержены ряду серьёзных ограничений, в том числе — высокой стоимости за счет использования уникальных лазерных систем, а также значительным энерго-габаритным требованиям, что исключало выпуск трансиверов в компактных форматах (таких как SFP+) раннее разработанных для 1-, 2,5- и 10-гигабитных сигналов.

По состоянию на середину 2011 как минимум пять компаний поставляли покупателям системы оптического транспорта совместимые с канальной скоростью ODU4 (104,794 Гбит/с) — в том числе, Ciena (решение бывшей Nortel Networks), MRV, Alcatel-Lucent, ADVA Optical Networking. Последней к списку присоединилась компания Huawei, объявившая о начале поставок корейской компании KPN в июне 2011 года Ожидается, что до конца 2011 года такие системы будут доступны от всех ведущих производителей оптического оборудования.

Совершенствование оптических транспортных систем для передачи 100-гигабитного Ethernet будет неизбежно происходить в сторону уменьшения их стоимости, при этом могут использоваться следующие перспективные технологии: совместная передача сигнала двумя 50-гигабитными лазерами меньшей стоимости в одной выделенной полосе спектра, широкое использование цифровой обработки сигнала (DSP) для коррекции нелинейностей, уменьшение числа оптоэлектронных (OEO) преобразований в транспортной системе за счет поддержки внешних источников сигнала (foreign lambdas) и так далее.

Первые пакетные маршрутизаторы и коммутаторы с поддержкой 100-гигабитного Ethernet

Наличие линейных оптических 100-гигабитных систем передачи данных позволяет сократить число требуемых длин волн в DWDM системах и увеличить объём передаваемых данных по существующей кабельной инфраструктуре. Тем не менее, использование 100-гигабитного оптического транспорта для передачи параллельных 10-гигабитных потоков данных снижает эффективность статистического мультиплексирования в пакетных сетях, а также требует 10×10-гигабитных мукспондеров для согласования форматов. По этой причине магистральные операторы проявляют заинтересованность в переходе на поддержку 100-гигабитный Ethernet непосредственно на интерфейсе маршрутизатора (пакетного коммутатора).

Сложность в разработке чипсета для поддержки 100-гигабитного Ethernet заключается в необходимости обеспечения высокой производительности при равномерной загрузке интерфейса вне зависимости от параметров входящего трафика и отсутствии перестановок пакетов внутри одного IP/MPLS-потока — последнее требование делает распараллеливание одного полнодуплексного 100-гигабитного интерфейса между несколькими (двумя или четырьмя) отдельными сетевыми процессорами технически сложным. Дополнительные трудности создает дизайн линейных карт — за счет возросших требований к размерам и охлаждению 100-гигабитной оптики и в условиях дефицита на рынке 100-гигабитных трансиверов, фирмы-пионеры 100-гигабитного сетевого оборудования были вынуждены вести самостоятельные либо совместные оптоэлектронные разработки для того чтобы уложиться в жесткие линейные и энергетические ограничения современных сетевых устройств. Ожидается, что по мере выхода на свободный рынок коммерческих электронных и оптических компонентов 100-гигабитных решений, список поставщиков таких систем будет расти, а цены будут активно снижаться.

Значительный объём начальных инвестиций в запуск 100-гигабитного Ethernet продуктов объясняет как начальный фокус в сторону оборудования высшей ценовой категории (операторского класса), так и желание производителей «досрочно рапортовать» о запуске продуктов до начала серийного производства, по результатам инженерных либо технологических испытаний. Поэтому в приведенном ниже историческом списке первых поставщиков 100-гигабитного Ethernet-решений указаны как даты начального объявления IP/MPLS-продуктов, так и официальные даты поставок (с учётом доступности информации).

Alcatel-Lucent

Компания Alcatel-Lucent впервые анонсировала 100-гигабитные интерфейсы стандарта 802.3ba для маршрутизаторов 7450 ESS/7750 SR в июне 2009 года; в июне-сентябре 2010 года были проведены публичные тесты и демонстрации. Однако в презентации президента оптического отделения компании Джеймса Уатта (апрель 2011 года) 100-гигабитный Ethernet упоминался все ещё лишь в контексте демонстрации клиентам (T-Systems, Portugal Telecom, 360Networks). Пресс-релиз компании 18 июня 2011 года был вновь ограничен результатами полевых испытаний.

Возможным объяснением столь длительной задержки является архитектура пакетных продуктов Alcatel-Lucent, изначально ориентированных на оказание услуг на границе сети (VPLS, PPPoE, развитая структура очередей).

Фактически Alcatel-Lucent производит всего одно базовое семейство маршрутизаторов (Alcatel 7750) приобретенное с компанией Timetra Networks. В 2011 году единственной серийно выпускаемой элементной базой для семейства являлся сетевой процессор собственной разработки FP2 с полнодуплексной производительностью в 50 Гбит/с. В соответствии с документацией фирмы, два чипсета FP2 могут также быть установлены в оппозитной, полудуплексной 100-гигабитной конфигурации, позволяющей реализовать интерфейс 100-гигабитного Ethernet без балансировки по потокам между чипами. Однако такая аппаратная конфигурация чревата дисбалансом нагрузки ввиду того, что количество входных операций (ingress lookup), как правило, превышает количество требуемых выходных операций (egress lookup) — что может быть недостаточно для стабильной работы решения в реальной сети.

В перспективе Alcatel-Lucent планирует перевести платформу 7750 на объявленный в мае 2011 года 400-гигабитный чипсет FP3, который, возможно и станет первым реальным 100-гигабитным продуктом компании на обновленной платформе 7750.

Brocade

Фирма Brocade объявила о поддержке 100-гигабитного Ethernet на унаследованной от поглощения Foundry Networks платформе MLXe в сентябре 2010 года. Тем не менее, уже в июне 2011 года Brocade смогла анонсировать первый коммерческий запуск своей 100-гигабитной технологии на площадке AMS-IX в Амстердаме, таким образом став одной из первых фирм получивших доход на 100-гигабитном рынке.

Линейка скоростных маршрутизаторов MLXe использует сетевые процессоры и оптику сторонних разработчиков; платформа поддерживает минимум услуг как в пакетном (базовый IP/MPLS-коммутатор) так и в оптическом (разнообразие трансиверов) диапазоне. Brocade позиционировал свой первый 100-гигабитный Ethetnet-продукт для MLXe (двухпортовую линейную карту) в начальном ценовом сегменте, с дополнительной лицензией на использование второго порта.

Cisco

Корпорация Cisco совместно с Comcast ещё в 2008 году объявили об успешных испытаниях 100-гигабитного Ethernet по существующей оптической инфраструктуре между городами Филадельфия (штат Пенсильвания) и Маклин (штат Вирджиния). Использовались маршрутизаторы Cisco CRS-1 и оптические каналы DWDM. Тем не менее, эта демонстрация не воспроизводила полностью полнодуплексный Ethernet-канал на 100 Гбит/с, поскольку маршрутизатор CRS-1 поддерживает скорость до 40 Гбит/с на слот. Очевидно, что в тесте 2008 года нагрузка интерфейса не могла превысить половины от расчетной скорости.

Технически первой платформой Сisco, способной обеспечить работу 100-гигабитных Ethernet-интерфейсов, стал маршрутизатор CRS-3 с одним чипсетом на линейную карту и скоростью в 140 Гбит/с на слот. По этой причине первые настоящие испытания 100-гигабитного Ethernet-оборудования производства Cisco состоялись лишь в 2010 году, а первые коммерческие клиенты (AT&T и Comcast) были объявлены в апреле 2011 года. В июле 2011 года Cisco также проводила демонстрации 100-гигабитных интерфейсов на маршрутизаторах границы ядра (ASR9000) без анонсирования даты поставок.

Huawei

Huawei представила «первую в индустрии» разработку 100-гигабитного интерфейса для машрутизатора в октябре 2008 года. Следующим шагом фирмы стал анонс законченной системы для передачи 100 Гбит/с в сентябре 2009 года. Система включала в себя оптический транспорт OSN6800/8800 и 100-гигабитные линейные карты машрутизаторов NE5000e на основе чипсета собственной разработки «Solar 2.0 PFE2A chip» и оптики в форм-факторе CFP. В 2010 году это же решение было детализировано как использующее карты LPU-100F на основе двух чипсетов Solar 2.0 в оппозитной конфигурации. Тем не менее, в пресс-релизе компании о получении контракта на строительство IP/MPLS-сети для российской компании «Мегафон» в октябре 2010 года Huawei отчитался лишь о поставке 40-гигабитных систем NE5000e, «с возможностю масштабирования до 100 Гбит» на слот.

В апреле 2011 года компания выпустила новый анонс линейной карты для NE5000e на том же чипсете Solar 2.0 — две 100-гигабитных карты LPU-200. В описании сопутствующего решения приводились цифры по поставкам 20G/40G версии чипсета (120 тысяч комплектов Solar 1.0) но не были приведены цифры по поставкам Solar 2.0. Также в пресс-релизе о тестировании 100-гигабитного оборудования в России за август 2011 года Huawei сообщил о коммерческой установке DWDM-систем на 100 Гбит/с в KPN и China Telecom, но не привел ни одного покупателя 100-гигабитных решений на базе NE5000e.

Помимо задержек с реализацией чипсета для поддержки 100 Гбит/с, позиции Huawei могут также ослабляться установленной базой NE5000e, большинство экземпляров которой несовместимы с новыми картами со скоростями 100 и 200 Гбит/с на слот. Таким образом, несмотря на весьма раннее анонсирование 100-гигабитных продуктов, вероятность получения компанией Huawei прибыли на 100-гигабитном рынке в 2011 году невелика.

Juniper Networks

Juniper заявил о поддержке 100-гигабитного Ethernet на платформе T1600 в июне 2009 года. К тому времени платформа T1600 поставлялась уже два года и поддерживала работу 100-гигабитных линейных карт (конфигурации 10×10-гигабитных портов). Установленные в ноябре 2010 года в маршрутизаторах T1600 академической сети Internet2 100-гигабитные Ethernet-модули позволили Juniper позиционировать себя как ведущего поставщика серийных 100-гигабитных продуктов. В том же 2010 году компания показала работу 100-гигабитных Ethernet-интерфейсов от ядра до границы сети между платформами T1600 и MX3D.

В марте 2011 года компания начала поставки 100-гигабитных решений оператору связи Verizon). Судя по отчетам пользователей, что в тот же период времени Juniper производил поставки и менее крупным клиентам (к примеру Janet UK) и на середину 2011 года уже располагал существенной 100-гигабитной клиентской базой. Обратной стороной лидерства на 100-гигабитном рынке для Juniper, по-видимому, стал выбор архитектуры относительно низкой плотности (один 100-гигабитный интерфейс на слот, работающий через два параллельных 50-гигабитных чипсета с равномерным делением нагрузки). К концу 2011 года Juniper подготовил начало коммерческой эксплуатации сразу двух новых магистральных продуктов с поддержкой 100 Гбит/с — обновленной Т-серии (T4000) со скоростью 240 Гбит/с на слот и нового MPLS-коммутатора PTX со скоростью 480 Гбит/с на слот

Рынок 100-гигабитных решений для маршрутизаторов в целом повторил ситуацию с запуском 10-гигабитных интерфейсов в начале 2000-х годов — де-факто, пионером поставок выступила компания Juniper, на несколько месяцев опередившая Cisco, своего крупнейшего соперника. Далее к поставкам подключилось новое сетевое отделение компании Brocade, при этом остальные участники рынка закрепиться в первой волне не смогли.

> См. также

  • Оптическое волокно

Примечания

  1. 100G Ethernet cheat sheet (недоступная ссылка). Дата обращения 17 февраля 2010. Архивировано 9 февраля 2010 года.
  2. IEEE P802.3ba 40Gb/s and 100Gb/s Ethernet Task Force. Дата обращения 25 сентября 2009. Архивировано 28 сентября 2009 года.
  3. http://www.ieee802.org/3/ba/PAR/par_0308.pdf
  4. http://www.theregister.co.uk/2010/06/22/ieee_802_dot_3ba_ratified/
  5. 40G SMF study group web page. Архивировано 5 июля 2012 года.
  6. Ilango Ganga. Chief Editor’s Report. Дата обращения 25 сентября 2009. Архивировано 28 сентября 2009 года.
  7. CFP Multi-Source Agreement. Дата обращения 25 сентября 2009. Архивировано 28 сентября 2009 года.
  8. http://www.nanog.org/meetings/nanog47/presentations/Tuesday/Hankins_IEEE_N47_Tues.pdf
  9. John D’Ambrosia. IEEE P802.3ba Objectives. Дата обращения 25 сентября 2009. Архивировано 28 сентября 2009 года.
  10. Physical Layer Signalling — сигнализация на физическом уровне.
  11. IEEE P802.3ba 40Gb/s and 100Gb/s Ethernet Task Force Meeting May 2008
  12. Quellan QLx411GRx 40G Evaluation Board. Дата обращения 25 сентября 2009. Архивировано 28 сентября 2009 года.
  13. Mellanox Releases World’s First 40 Gigabit Ethernet Converged Network Adapter Card. Дата обращения 25 сентября 2009. Архивировано 28 сентября 2009 года.
  14. InterBOARD CFP 100GBASE-SR10 Parallel Optical Module. Дата обращения 25 сентября 2009. Архивировано 28 сентября 2009 года.
  15. Finisar First to Demonstrate 40 Gigabit Ethernet LR4 CFP Transceiver Over 10 km of Optical Fiber at ECOC. Дата обращения 25 сентября 2009. Архивировано 28 сентября 2009 года.
  16. Sumitomo Electric develops 40GbE transceiver. Дата обращения 25 сентября 2009. Архивировано 5 июля 2012 года.
  17. Hitachi and Opnext unveil receiver for 100GbE and demo 10km transmission over SMF. Дата обращения 26 октября 2009. Архивировано 5 июля 2012 года.
  18. Huawei’s 100G Is Out the Door. Архивировано 5 июля 2012 года.
  19. Аlcatel-Lucent объявляет о 100 Гбит решении в Китае. Архивировано 5 июля 2012 года.
  20. OPTICS UPDATE April 2011. Архивировано 5 июля 2012 года.
  21. Verizon completes industry-leading 100G Ethernet field trial (недоступная ссылка). Дата обращения 21 августа 2018. Архивировано 5 июля 2012 года.
  22. Alcatel-Lucent’s FP3 network processor routes at 400Gbps. Архивировано 5 июля 2012 года.
  23. Brocade set to unveil 100G Ethernet. Архивировано 5 июля 2012 года.
  24. 3 new services are launched by AMS-IX at MORE IP event. Архивировано 5 июля 2012 года.
  25. Cisco NGN Transport Solutions. Архивировано 5 июля 2012 года.
  26. Comcast и Cisco впервые продемонстрировали работающий интерфейс маршрутизации 100 GbE (недоступная ссылка). Дата обращения 24 августа 2018. Архивировано 7 июля 2008 года.
  27. AT&T, Comcast Go Live With 100G
  28. Live! Showing Off 100GE on CRS-3 and ASR 9000 Series (недоступная ссылка)
  29. Huawei Successfully Develops 100 Gigabit Ethernet WDM Prototype. Архивировано 5 июля 2012 года.
  30. Huawei Launches World’ s First End-to-End 100G Solutions. Архивировано 5 июля 2012 года.
  31. Huawei E2E 100G Solution. Архивировано 5 июля 2012 года.
  32. Russia’s MegaFon Awards Backbone Contract to Huawei. Архивировано 5 июля 2012 года.
  33. Huawei Unveils the World’s First 200G High-Speed Line Card for Routers. Дата обращения 3 сентября 2011. Архивировано 5 июля 2012 года.
  34. Huawei 200G Solution (недоступная ссылка). Архивировано 25 февраля 2012 года.
  35. Оборудование Huawei 100G успешно прошло тестирование в России (недоступная ссылка). Архивировано 25 февраля 2012 года.
  36. Juniper Networks introduces breakthrough 100 Gigabit Ethernet interface for T Series routers. Архивировано 5 июля 2012 года.
  37. Internet2 racing ahead with 100G Ethernet network. Архивировано 11 мая 2012 года.
  38. Juniper Demonstrates Industry’s First Live 100G Traffic From the Network Core to Edge. Архивировано 5 июля 2012 года.
  39. Verizon First Service Provider to Announce 100G Deployment on U.S. Network. Архивировано 5 июля 2012 года.
  40. Deploying 100GE
  41. Juniper PTX series как шаг в светлое будущее

10 Gigabit Ethernet

Технология 10 Gigabit Ethernet

Технология 10GE, 10GbE или 10 GigE объединяет понятие 10 Gigabit Ethernet интерфейс, способный передавать данные со скоростью до10 ГБ в секунду. Первый стандартизированный 10GbE адаптер получил сертификат IEEE 802.3 AE-2002 в 2002 году, данная технология передачи данных получила широкое применение в крупных компаниях, предлагающих хостинговые услуги. Также 10GbE – адаптеры используются крупными корпоративными компаниями, нуждающиеся в многопоточной передаче и приеме данных.

В настоящее время технология 10 Gigabit Ethernet получила различные типы стандартов, которые используют оборудование с особыми конструктивными особенностями.

10GbE кабель может быть многомодовым и одномодовым. В первом случае пучок света из нескольких лучей распространяется, постоянно отражаясь от пограничных областей; лучи с разной длиной волны имеют различную траекторию движения. В качестве источника света используется светодиод. Подобный характер движения лучей приводит к дисперсии сигнала, закодированного в световой пучок – искажению его формы. Одномодовый кабель отличается меньшей толщиной, по нему передается только один луч света с определенной длинной волны без отражений. В качестве источника света используют лазер.

Характеристики используемых кабелей

Многомодовый Одномодовый
Толщина сердечника 8 мкм 50 мкм
Толщина волокна 125 мкм 125 мкм
Длина волны 1,3 – 1,5 мкм 0,8 мкм
Затухание 0,5 дб/км 3 дб/км

Сетевая карта 10GbE

В настоящее время принято несколько стандартов технологии 10GbE, отличающихся скоростью передачи данных, расстоянием и конструктивными особенностями разъемов.стандартов 10Gbe. Одномодовые кабели в основном используются для передачи данных на большие расстояния, а многомодовые используют в локальных сетях, например, у хостинговых компаний. Стоимость одномодового кабеля дороже, как и его монтаж, приходится использовать отдельный кабель для каждого узла, многомодовый кабель можно использовать для разводки внутри монтажных шкафов хостинговых компаний. Внешнее отличие многомодового и одномодового кабеля заключается в его цвете, первый имеет оранжевую окраску, а второй желтую. Вот основные из них:

Стандарт

Среда передачи

Макс. расстояние

Разъем

Оптика, одномод, 1,3 мкм

10 км

Оптика, одномод, 1,5 мкм

40 км

Оптика, многомод, 0,8 мкм

300 м

4-жильный медный кабель

15 м

Медная витая пара

100 м

8P8C (RJ45)

10GBASE-LRM Оптика многомод 220 м SC/LC

СЕТИ

Редакция THG, 4 марта 2003

Введение

Сети на основе 10/100 Мбит/с Ethernet будет более чем достаточно для выполнения любых задач в небольших сетях. Но как насчет будущего? Вы подумали о потоках видео, которые будут проходить по сети вашего дома? Справится ли с ними 10/100 Ethernet?

В нашей первой статье, посвященной гигабитному Ethernet, мы вплотную с ним познакомимся и определим, нужен ли он вам. Мы также постараемся узнать, что вам потребуется для создания «готовой к гигабиту» сети и проведем краткий экскурс в гигабитное оборудование для небольших сетей.

Что такое гигабитный Ethernet?

Гигабитный Ethernet также известен как «гигабит по меди» или 1000BaseT. Он представляет собой обычную версию Ethernet, работающую на скоростях до 1.000 мегабит в секунду, то есть в десять раз быстрее 100BaseT.

Основой гигабитного Ethernet является стандарт IEEE , который был утвержден в 1998 году. Однако в июне 1999 года к нему вышло дополнение — стандарт гигабитного Ethernet по медной витой паре 1000BaseT. Именно этот стандарт смог вывести гигабитный Ethernet из серверных комнат и магистральных каналов, обеспечив его применение в тех же условиях, что и 10/100 Ethernet.

До появления 1000BaseT для гигабитного Ethernet необходимо было использовать волоконно-оптический или экранированный медный кабели, которые вряд ли можно назвать удобными для прокладки обычных локальных сетей. Данные кабели (1000BaseSX, 1000BaseLX и 1000BaseCX) и сегодня используются в специальных областях применения, поэтому мы не будем их рассматривать.

Группа гигабитного Ethernet 802.3z прекрасно справилась со своей работой — она выпустила универсальный стандарт, в десять раз превышающий скорость 100BaseT. 1000BaseT также является обратно совместимым с 10/100 оборудованием, он использует CAT-5 кабель (или более высокую категорию). Кстати, сегодня типичная сеть построена именно на базе кабеля пятой категории.

Нужен ли он нам?

В первой литературе о гигабитном Ethernet в качестве области применения нового стандарта указывался корпоративный рынок, и чаще всего — связь хранилищ данных. Поскольку гигабитный Ethernet обеспечивать в десять раз больший канал, чем привычный 100BaseT, естественным применением стандарта является соединение участков, требующих высокую пропускную способность. Это связь между серверами, коммутаторами и магистральными узлами. Именно там гигабитный Ethernet необходим, нужен и полезен.

По мере снижения цен на гигабитное оборудование область применения 1000BaseT расширилась до компьютеров «опытных пользователей» и рабочих групп, использующих «требовательные к пропускной способности приложения».

Поскольку потребности в передаче данных у большинства небольших сетей более чем скромные, вряд ли им когда-нибудь понадобится пропускная способность сети 1000BaseT. Давайте рассмотрим некоторые типичные области применения небольших сетей и оценим их потребность в гигабитном Ethernet.

  • Игры

    Так как большинство сетевых игр разрабатываются с учетом игры по Интернету, они довольно экономно относятся к количеству посылаемых по сети данных. Игра использует локальную вычислительную мощность для подготовки данных и отсылает только необходимые участки информации, чтобы удовлетворить различным условиям связи в Интернете.

    Хотя в играх работает принцип «быстрее — значит лучше», вряд ли гигабитный Ethernet сможет дать какие-либо преимущества сетевым игрокам. Время реакции — еще один немаловажный фактор в сетевых играх, но любая задержка ниже 10 мс не даст сколько-нибудь заметного выигрыша. Подобная задержка обеспечивается и старой доброй 10 Мбит/с сетью. Так что повышенная пропускная способность гигабитного Ethernet уйдет впустую.

  • Потоковое аудио/ видео/ Netmeeting и т.д.

    Сегодня самый используемый формат видео — это MPEG-2, требующий 2-6 Мбит/с для «обычного» видео и 12-20 Мбит/с для HDTV (спутникового и т.д.) Конечно, существуют профессиональные приложения, в которых поток может возрасти и до 40 Мбит/с, но вряд ли большинство домашних и офисных пользователей когда-либо вообще его видели.

    Более того, ограничение Интернета по пропускной способности, равно как и усиливающееся распространение (относительно) низкоскоростных беспроводных сетей, привели к появлению форматов с лучшим качеством при меньшем потоке. В результате мы получили формат MPEG-4, который отличается лучшей масштабируемостью и может обеспечить более высокое качество, чем MPEG2, при потоках 64 кбит/с — 4 Мбит/с.

    Итог таков: если вы не занимаетесь производством видео продукции или вам не нужно передавать одновременно более четырех HDTV потоков, вам вполне хватит и существующей 100BaseT сети на обозримое будущее.

    Совет: Прочитайте , если вас интересует более глубокое описание требований по пропускной способности современных MPEG стандартов (на английском).

Нужен ли он нам, продолжение

  • Передача больших файлов по сети

    Подобное применение характерно, скорее, для малых офисов, особенно в компаниях, занимающихся графическим дизайном, архитектурой или другим бизнесом, связанным с обработкой файлов размером в десятки-сотни мегабайт. Вы легко подсчитаете, что 100-мегабайтный файл будет передан по 100BaseT сети всего за восемь секунд . В действительности же многие факторы ухудшают скорость передачи, так что ваш файл будет передаваться несколько дольше. Некоторые из этих факторов связаны с операционной системой, запущенными приложениями, количеством памяти на ваших компьютерах, скоростью процессора и возрастом. (Возраст системы влияет на скорость шин на материнской плате).

    Еще одним важным фактором является скорость сетевого оборудования, и переход на гигабитное оборудование позволяет устранить потенциальное узкое место и ускорить передачу больших объемов файлов. Многие подтвердят, что получение скоростей выше 50 Мбит/с на 100BaseT сети — дело отнюдь не тривиальное. Гигабитный же Ethernet сможет обеспечить пропускную способность выше 100 Мбит/с.

  • Сетевые устройства резервирования

    Можно рассматривать этот случай как вариант «больших файлов». Если ваша сеть настроена на резервирование всех компьютеров на один файловый сервер, то гигабитный Ethernet позволит вам ускорить этот процесс. Однако здесь существует и подводный камень — увеличение «трубы» пропускания к серверу может не привести к положительному эффекту, если сервер не будет успевать обрабатывать входящий поток данных (также это касается и носителя резервной информации).

    Для получения выгоды от высокоскоростной сети вам следует оснастить сервер большим объемом памяти и проводить резервирование на быстрый жесткий диск, а не ленту или CDROM. Как видим, к переходу на гигабитный Ethernet следует основательно подготовиться.

  • Приложения клиент-сервер

    Эта область применения опять же более характерна для сетей малого бизнеса, чем для домашних сетей. Между клиентом и сервером в подобных приложениях может передаваться большой объем данных. Подход прежний: вам необходимо проанализировать объем передающихся сетевых данных, чтобы узнать, сможет ли приложение «успеть» за увеличением пропускной способности сети и достаточно ли этих данных для нагрузки гигабитного Ethernet.

По правде говоря, мы считаем, что вряд ли большинство «строителей» домашних сетей найдут достаточно оснований для покупки гигабитного оборудования. В сетях малого бизнеса переход на гигабит может помочь, но мы рекомендуем сначала провести анализ количества передаваемых данных. С современным состоянием все понятно. Но что делать, если вы желаете учесть возможность будущей модернизации. Что вам нужно сделать сегодня, чтобы быть к ней готовым? В следующей части нашей статьи мы рассмотрим изменения, которые необходимо осуществить с самой дорогой, чаще всего и самой трудоемкой, части сети — кабелем.

Кабель для гигабитного Ethernet

Как мы уже упоминали во введении, одним из ключевых требований стандарта 1000BaseT является использования кабеля категории 5 (CAT 5) или выше. То есть гигабитный Ethernet может работать на существующей кабельной структуре 5 категории. Согласитесь, подобная возможность очень удобна. Как правило, все современные сети используют кабель пятой категории, если только ваша сеть не была установлена в 1996 году или раньше (стандарт был утвержден в 1995 году). Однако здесь существует несколько подводных камней.

  • Требуется четыре пары

    Как видно из , 1000BaseT использует все четыре пары кабеля категории 5 (или выше) для создания четырех 250 Мбит/с каналов. (Также применяется и другая схема кодирования — пятиуровневая амплитудно-импульсная модуляция — чтобы оставаться в пределах частотного диапазона 100 МГц CAT5). В результате мы можем использовать для гигабитного Ethernet существующую кабельную структуру CAT 5.

    Поскольку 10/100BaseT использует только две пары CAT 5 из четырех, некоторые люди не подключали лишние пары при прокладке своих сетей. Пары использовались, к примеру, для телефона или для питания по Ethernet (POE). К счастью гигабитные сетевые карты и коммутаторы обладают достаточным интеллектом, чтобы откатиться на стандарт 100BaseT если все четыре пары будут недоступны. Поэтому ваша сеть в любом случае будет работать с гигабитными коммутаторами и сетевыми картами, но высокой скорости за уплаченные деньги вы не получите.

  • Не используйте дешевые разъемы

    Еще одна проблема самодеятельных сетевиков — плохая обжимка и дешевые настенные розетки. Они приводят к несоответствиям импеданса, в результате чего возникают обратные потери, а вследствие них и уменьшение пропускной способности. Конечно, вы можете попробовать поискать причину «в лоб», но все же вам лучше обзавестись сетевым тестером, который сможет обнаружить обратные потери и перекрестные помехи. Или просто смириться с низкой скоростью.

  • Ограничения по длине и топологии

    1000BaseT ограничен той же максимальной длиной сегмента, что и 10/100BaseT. Таким образом, максимальный диаметр сети составляет 200 метров (от одного компьютера до другого через один коммутатор). Что касается топологии 1000BaseT, то здесь работают те же правила, что и для 100BaseT, за исключением допустимости лишь одного повторителя на сегмент сети (или, если быть более точным, на один «полудуплексный домен коллизий»). Но поскольку гигабитный Ethernet не поддерживает полудуплексную передачу, вы можете забыть о последнем требовании. В общем если ваша сеть прекрасно себя чувствовала под 100BaseT, у вас не должно возникнуть проблем при переходе к гигабиту.

Кабель для гигабитного Ethernet, продолжение

Для прокладки новых сетей лучше всего использовать кабель CAT 5e. И хотя CAT 5 и CAT 5e оба пропускают частоту 100 МГц, кабель CAT5e производится с учетом дополнительных параметров, важных для лучшей передачи высокочастотных сигналов.

    Совет:Просмотрите следующие документы Belden, чтобы подробнее узнать о спецификациях CAT 5e кабеля (на английском):

  • ;
  • .

    Совет: На приведена полезная таблица категорий кабеля.

И хотя современный CAT 5 кабель будет прекрасно работать с 1000BaseT, вам лучше все же выбрать CAT 5e, если вы хотите гарантировать высокую пропускную способность. Если же вы колеблетесь, прикиньте стоимость кабеля CAT 5 и CAT 5e и действуйте по своим средствам.

Единственное, чего вам следует избегать — рекомендаций по покупке CAT 6 кабеля для гигабитного Ethernet. CAT 6 был и он пропускает частоты до 200 МГц. Продавцы наверняка будут уговаривать вас купить именно более дорогую шестую категорию, но она вам понадобится, только если вы планируете построить сеть 10 Гбит/с Ethernet по медной проводке, что на данный момент вряд ли реально. А что насчет кабеля CAT 7? Забудьте про него!

Если же вы располагаете хорошей суммой, то лучше ее потратить на специалиста-сетевика, который обладает достаточным опытом прокладки гигабитных сетей. Специалист сможет грамотно проложить кабели или проверить вашу существующую сеть на работу с гигабитным Ethernet. При установке кабеля CAT 6 мы крайне рекомендуем обратиться за помощью к профессионалам, поскольку этот кабель оговаривает радиус сгиба и специальные качественные разъемы.

Гигабитное оборудование

В некотором роде вопрос «гигабит или нет» мог быть предметом спора год или пару лет назад. Если смотреть с точки зрения покупателя SOHO, переход от 10 к 10/100 Мбит/с уже случился. Новые компьютеры оснащаются 10/100 Ethernet портами, маршрутизаторы уже используют встроенные 10/100 коммутаторы, а не 10BaseT концентраторы. Однако подобная перемена не является следствием требований и пожеланий домашних «сетевиков». Они довольствуются существующим оборудованием.

За эти изменения нам следует благодарить корпоративных пользователей, которые покупают сегодня в массовых количествах только 10/100 оборудование, что позволяет опустить на него цены. Как только производители потребительского оборудования обнаружили, что использовать 10BaseT чипы по сравнению с 10/100 вариантам дороже, они долго не раздумывали.

Таким образом, вчерашняя архитектура на базе 10BaseT концентраторов незаметно перешла в современные 10/100 коммутируемые сети. Точно такой же переход мы испытаем и с 10/100 на 10/100/1000 Мбит/с. И хотя до переломного момента осталось еще год или два, переход уже начался и цены неуклонно продолжают свое падение вниз.

Все что вам нужно — купить гигабитную сетевую карту и гигабитный коммутатор. Давайте рассмотрим их чуть подробнее.

  • Сетевые карты

    Фирменные 32-битные PCI 10/100/1000BaseT сетевые карты типа Intel PRO1000 MT, Netgear GA302T и SMC SMC9552TX стоят в Интернете от $40 до $70. Продукты производителей второго эшелона дешевле примерно на $5. И хотя гигабитные сетевые карты приблизительно в два с половиной раза дороже средних 10/100 карт, вряд ли ваш кошелек вообще заметит какую-либо разницу, если только вы не закупаете их оптовыми партиями.

    Вы можете найти сетевые карты, поддерживающие не только 32-битную шину PCI, но и 64-битную, однако и стоят они дороже. Чего вы не увидите, так это CardBus адаптеров для ваших ноутбуков. По каким то причинам производители считают, что ноутбукам гигабитные сети вообще не нужны.

  • Коммутаторы

    А вот цена 10/100/1000 коммутаторов заставляет десять раз подумать о целесообразности перехода на гигабитный Ethernet. Хорошая новость: сегодня уже появились прозрачные гигабитные коммутаторы, которые стоят гораздо дешевле своих управляемых собратьев для корпоративного рынка.

    Простой четырехпортовый 10/100/1000 коммутатор Netgear GS104 можно купить меньше чем за $225. Если вы остановите свой выбор на менее известных фирмах типа TRENDnet TEG-S40TXE, то уменьшите стоимость до $150. Мало четырех портов — пожалуйста. Восьмипортовая версия Netgear GS108 обойдется вам примерно в $450, а TRENDnet TEG-S80TXD — около $280.

    Учитывая, что пятипортовый 10/100 коммутатор сегодня стоит всего $20, цены на гигабит кому-то покажутся слишком высокими. Но вспомните: еще совсем недавно вы могли купить только управляемые гигабитные коммутаторы стоимостью $100+ за порт. Цены идут в правильном направлении!

Придется ли менять компьютеры?

Откроем небольшой секрет гигабитного Ethernet: под Win98 или 98SE вы, скорее всего, не получите никакого преимущества от гигабитной скорости. И хотя с помощью редактирования реестра можно попытаться улучшить пропускную способность, вы все равно не получите существенного прироста производительности по сравнению с текущим 10/100 оборудованием.

Проблема кроется в TCP/IP стеке Win98, который не был разработан с учетом высокоскоростных сетей. У стека возникают проблемы даже с использованием 100BaseT сети, чего уж тогда говорить о гигабитной связи! Мы еще вернемся к этому вопросу во второй статье, но пока что вам следует рассматривать только Win2000 и WinXP для работы с гигабитным Ethernet.

Последним предложением мы отнюдь не подразумеваем, что только Windows 2000 и XP поддерживают гигабитные сетевые карты. Мы просто не проверяли производительность под другими операционными системами, так что воздержитесь, пожалуйста, от язвительных замечаний!

Если вы интересуетесь, придется ли вам выбрасывать старый добрый компьютер и покупать новый для использования гигабитного Ethernet, то наш ответ — «возможно». Судя по нашем практическому опыту, один герц «современных» процессоров равняется одному биту в секунду пропускной способности сети. Один из производителей гигабитного сетевого оборудования согласился с нами: любая машина с тактовой частотой 700 МГц или ниже не сможет в полной мере использовать пропускную способность гигабитного Ethernet. Так что даже с правильной операционной системой старым компьютерам гигабитный Ethernet — все равно, что мертвому припарки. Вы скорее увидите скорости 100-500 Мбит/с, чем что-то, близкое к гигабиту.

Заключение

Хорошие новости: падение цен на гигабитное сетевое оборудование продолжается, и вы можете с успехом использовать существующую кабельную структуру. Но вам придется модернизировать операционные системы компьютеров и их «железо».

Во второй части нашего обзора мы произведем более глубокое погружение в основы гигабитного Ethernet.

Совет: Если вам нужна подробная информация о гигабитном Ethernet, то вы можете обратиться по ссылкам в соответствующей секции (на английском).