Rewolucyjne prognozy

Mimo braku wyraźnej potrzeby rynkowej na takie przepływności dzisiaj specjaliści i laboratoria badawcze nie ustają w doskonaleniu rozwiązań o przepływności 100 Gb/s w okablowaniu optycznym. Już dwa lata temu pracownicy z Bell Lab (Lucent) zaprezentowali na spotkaniu ECOC 2005 pierwszy nadajnik i equalizator NRZ (bez powrotu do zera), zezwalający na transmisję danych z szybkością ponad 100 Gb/s (107 Gb/s) w oparciu o równoległą transmisję światłowodową (12*8,33 Gb/s) zarówno dla kabli LS, jak i TS. O docelowym sposobie migracji do tej przepływności przekonamy się w najbliższych trzech latach, w którym to czasie ma być ostatecznie zdefiniowana specyfikacja standardu Ethernet 100 Gb/s.

Następna specyfikacja okablowania strukturalnego będzie więc o rząd szybsza od poprzedniej - zgodnie z dotychczasowym sposobem pomnażania szybkości ethernetowych, począwszy od 10 Mb/s do obecnych 10 Gb/s. Według przewidywań, komercyjne instalacje zgodne ze standardem 100 Gb/s mają pojawić się na rynku nie wcześniej niż w 2009 r., jednocześnie z przewidywanym zakończeniem prac normalizacyjnych nad tą specyfikacją. Przed projektantami stoją jeszcze trudne problemy, mające na celu ograniczenie poboru energii pobieranej przez układy scalone wspierające taki Ethernet, obniżenie ciepła emitowanego przez te układy oraz zapewnienie niedrogiej i powtarzalnej produkcji poszczególnych elementów układanki optycznej.

Wszystko wskazuje, że w pierwszej kolejności będą to rozwiązania oparte na światłowodach, chociaż projektanci nie wykluczają uzyskania podobnej przepływności również w okablowaniu miedzianym. Najnowsze doniesienia z laboratoriów badawczych wskazują, że taki transport (100 Gb/s) już jest możliwy w czteroparowym kablu miedzianym, lecz uzyskiwane w nim odległości między węzłami sieci sięgają zaledwie 7-8 m, a więc daleko poniżej potrzeb nawet w lokalnych centrach danych, gdzie urządzenia komunikacyjne stoją blisko siebie. Czas pokaże, czy spodziewany postęp w technologiach miedzianych, a zwłaszcza w opanowaniu radiowej interferencji sygnałów, pozwoli na zwiększenie tego zasięgu do 100 m, będącego umowną odległością stosowaną w okablowaniu strukturalnym sieci Ethernet.

Potrzebne szersze pasmo

Jeszcze do niedawna sądzono, że uzyskiwana w szkielecie przepływność 10 Gb/s da kilkuletnią gwarancję oferowania interaktywnych usług multimedialnych bez limitowania szerokości pasma poszczególnym abonentom. A potrzeby te ostatnio szybko rosną, podczas gdy ceny tych portów spadają. W rozwiązaniach komercyjnych cena jednego portu Ethernet 10 Gb/s w 2006 r. kształtowała się na poziomie ok. 4 tys. USD, a więc spadła o tysiąc dolarów w porównaniu z 2005 r. Według Dell Oro obroty na rynku produktów Ethernet 10 Gb/s wyniosły w 2006 r. 1,2 mld USD, głównie dzięki rosnącemu zainteresowaniu tą technologią przedsiębiorstw (rozbudowujących swoje centra danych i sieci LAN) oraz dostawców usług sieciowych, którzy agregują w ten sposób ruch sieciowy bądź bezpośrednio udostępniają użytkownikom końcowym (osiedlowym) usługi oparte na Ethernecie 10 Gb/s. Jednak prognozy te okazały się nazbyt optymistyczne.

Od lat ruch internetowy wzrasta rocznie o 20%, a do witryn webowych sięga ponad 1,2 mld klientów. W wyniku powszechnego korzystania z szerokopasmowych aplikacji multimedialnych (2,5-19 Mb/s), w metropoliach powstają sytuacje, gdzie przepływność 10 Gb/s w sieciach szkieletowych jest niewystarczająca. Zwłaszcza tam, gdzie są wdrażane infrastruktury udostępniające aplikacje obrazowe kilkuset użytkownikom jednocześnie, podczas gdy wiadomo, że instalacje obsługujące skupiska powyżej 1000 domostw już znajdują się w fazie projektowej (1000 x 100 Mb/s = 100 Gb/s).

Coraz częściej pojawiają się nowe dziedziny nauki i badań, w których trzeba operować terabajtami danych (TB), natychmiast potrzebnych do dalszego przetwarzania w lokalizacjach odległych. Takie krytyczne sytuacje pojawiają się podczas klinicznych badań medycznych, związanych z testowaniem i identyfikacją genomu człowieka, gdzie transmisje sięgają szybkości dochodzącej do 100 Gb/s. Także w popularnej dzisiaj szybkiej diagnostyce tomografem - MRI (Magnetic Resonance Imaging), który potrafi wygenerować do 500 MB danych w ciągu każdej godziny funkcjonowania urządzenia podczas badań diagnostycznych.

Niewiele mniejszego obciążenia sieci (generowanego w wyniku transmisji z sali operacyjnej trójwymiarowego obrazu o wysokiej rozdzielczości i jakości) dostarczają konsultacje medyczne przeprowadzane przez wielu specjalistów równocześnie w czasie rzeczywistym (online). Na ethernetowe połączenia 100 Gb/s czekają także inne wymagające aplikacje z grupy przetwarzania rozproszonego poprzez sieci kratowe (grids). Gridy dające skoordynowany dostęp do wielu zasobów infrastruktury sieciowej są dzisiaj wprawdzie eksploatowane głównie przez uczelnie i laboratoria badawcze, ale ich popularność rośnie. Przetwarzanie i rozwiązywanie problemów za ich pomocą wymaga oprócz olbrzymich mocy obliczeniowych (mainframe), także wymiany między tymi komputerami bardzo dużych plików danych: wstępnych, pośrednich i końcowych.

Mimo że dzisiaj nie ma jeszcze komercyjnego zapotrzebowania w tym segmencie usług na łącza klasy 100GbE, ze strony operatorów pojawiają się sygnały świadczące, że agregowanie pojedynczych traktów 10GbE nie będzie zadowalające. Nietrudno więc przewidzieć, że systematyczny wzrost wymagań użytkowników na przepustowość sieci oraz coraz liczniejsza grupa potencjalnych odbiorców programów telewizyjnych i filmowych za pomocą kabla uzasadnia wdrożenie nowej infrastruktury (sprzętu i oprogramowania) o szybkościach wyższych niż osiągane obecnie w sieciach szkieletowych (10GbE).

Krzysztof Ojdana kierownik wsparcia technicznego Molex Premise Networks

Z technicznego punktu widzenia medium optyczne jest o tyle lepszym rozwiązaniem, że wszelkie próby przekroczenia przepustowości 10 Gb/s w okablowaniu miedzianym winny być dawno zaniechane. Potwierdzeniem tej tezy jest funkcjonowanie protokołu 10G na nieekranowanym kablu miedzianym UTP kat. 6a. Naukowcy nadal przekraczają granice racjonalnego wykorzystania 4-parowego kabla UTP i rozszerzają pasmo do 500 MHz poprzez spłaszczanie przekroju poprzecznego w celu zmniejszenia wzajemnych zakłóceń par przewodów w wiązce. Proponują także skomplikowane metody pozwalające na pomiar zakłóceniowego chochlika - czyli parametru Alien Xtalk. A wystarczyło zdecydować się na zwykłą ekranowaną kategorię 6, aby bez kłopotów przesyłać dane z nominalną szybkością 10 Gb/s. W tej sytuacji rzeczywiście trudno wyznaczyć przyszłość systemów okablowania. Wystarczy spojrzeć na gwałtownie rozwijającą się gospodarkę Chin, która spowoduje spadek ceny światłowodowych kart sieciowych i przełączników do 30% wartości obecnie stosowanych urządzeń miedzianych - a cały świat przejdzie na okablowanie światłowodowe, zapominając całkowicie o prastarym okablowaniu miedzianym. W moim przekonaniu jest to wizja realna w horyzoncie czasowym najbliższych 15-20 lat. Uzyskanie 100 Gb/s w okablowaniu strukturalnym za 2 lata brzmi bardzo optymistycznie, ale sądzę, że raczej nie jest jeszcze potrzebne. Dzisiaj problemy związane z przepustowością i kategoriami ustępują miejsca ważniejszym kwestiom: łatwości użytkowania okablowania, nadzorowania jego pracy, możliwości stosowania automatycznych kwerend i raportów dotyczących zajętości portów itp. Coraz większa liczba klientów jest zainteresowana inteligentnym okablowaniem strukturalnym (system Real Time), systemami światłowodów wdmuchiwanych (Laserstream).

[.cp mjy