Karty sieciowe, określane często mianem Multi-Gig lub Multi-Gigabit Ethernet, to sprzęt pozwalający na transmisję danych za pośrednictwem popularnej miedzianej, czteroparowej skrętki danych z szybkością 10, 100 lub 1000 Mb/s oraz – w nowych systemach – 2,5, 5 lub 10 Gb/s.

Najszybszy, a zarazem najstarszy z nowo implementowanych standardów, 10GBASE-T, zdefiniowany został w 2002 roku w normie IEEE 802.3ae jako jedna z kilku technologii umożliwiających transmisję danych w sieciach Ethernet z szybkością dziesięciu gigabitów na sekundę. Podobnie, jak w gigabitowym Ethernecie, do transmisji danych 10 Gb/s można zastosować zarówno łącza miedziane, w tym skrętkę lub kable typu twinaxial, jak i światłowodowe. Skupmy się na tych pierwszych.

Zobacz również:

• Komputery z Windows i ARM mogą mieć dużą przewagę nad Mac

Obecnie obowiązujący standard 10GBASE-T został ostatecznie zatwierdzony w specyfikacji IEEE 802.3an-2006 z 2006 roku. Pozwala na realizowanie połączeń z szybkością 10 Gb/s za pomocą nieekranowanych lub ekranowanych kabli UTP/FTP 6A na odległość do 100 metrów lub do 55 metrów w wypadku przewodów kategorii 6, w zależności od jakości instalacji. W praktyce możliwa jest transmisja na odległość kilkunastu, a nawet kilkudziesięciu metrów przy wykorzystaniu dobrej jakości istniejącej instalacji kategorii 5e, po uprzednim przetestowaniu jej zachowania w paśmie 500 MHz – standardowo skrętki 5e wykorzystują pasmo częstotliwości do 100 MHz.

W ten sposób tam, gdzie to możliwe, można obniżyć koszty wymiany okablowania, rozkładając je w czasie. Tym bardziej, że w wypadku kart sieciowych Multi-Gig Ethernet i nowoczesnych przełączników, tam gdzie urządzeniom nie uda się „wynegocjować” transmisji 10 Gb/s, zostanie ona nawiązana z niższą szybkością np. 1000 Mb/s a przy okablowaniu złej jakości, jeszcze niższą.

Gorszy przewód, wolniejsza transmisja

Ponieważ w praktyce nie wszędzie udawało się przesyłać dane z szybkością 10 Gb/s, inżynierowie zajmujący się urządzeniami sieciowymi i ich standaryzacją doszli do wniosku, że warto opracować standardy pośrednie. Pozwalałyby one prowadzić transmisję szybszą niż jednogigabitowa wszędzie tam, gdzie nie udaje się nawiązać połączenia 10G. Tak narodziły się standardy 2.5GBASE-T oraz 5GBASE-T, które pozwalają przesyłać dane z szybkością, odpowiednio, 2,5 i 5 Gb/s.

Standardy zdefiniowano w opublikowanej w czerwcu 2015 roku specyfikacji IEEE 802.3bz, a ich główną zaletą jest to, że do budowy szybkiej sieci LAN można bez problemu wykorzystać istniejącą infrastrukturę kablową kategorii 5e lub 6. Innymi słowy, przewody, które nie są w stanie niezawodnie współpracować ze sprzętem 10GBASE-T, mogą z powodzeniem działać zgodnie ze specyfikacją 2.5GBASE-T lub 5GBASE-T, jeśli podłączy się do nich nowoczesny sprzęt.

Standard IEEE 802.3bz przewiduje możliwość uzyskania na łączach o długości do 100 m szybkości 2,5 Gb/s dla przewodów kategorii 5e oraz 5 Gb/s przy przewodach kategorii 6 lub 5e jeśli mamy do czynienia z okablowaniem dobrej jakości.

Wzrost zainteresowania

Do niedawna rynek, z wyjątkiem segmentu serwerów, niespecjalnie interesował się standardami 2.5GBASE-T, 5GBASE-T oraz 10GBASE-T. Wynikało to z faktu, że do większości domowo-biurowych zastosowań z powiedzeniem wystarczał Gigabit Ethernet, a karty sieciowe zgodne z nowymi standardami były po prostu bardzo drogie. Ich cena nierzadko przekraczała 1000 zł.

Podejście użytkowników zaczęło się zmieniać w chwili pojawienia się na rynku standardu Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax). Ten bezprzewodowy standard umożliwia bowiem transmisję z szybkością do 9,6 Gb/s (w Wi-Fi 5 to 6,9 Gb/s). Tak duża szybkość transmisji umożliwia m.in. jednoczesny streaming kilku filmów czy materiałów wideo (np. z kamery CCTV) w rozdzielczości 4K, a nawet 8K. Te dane trzeba jakoś odebrać lub przesłać do bądź z punktu dostępowego. Gigabitowa sieć jest zbyt wolna i staje się wąskim gardłem w stosunku do sieci bezprzewodowej.

Ponieważ rozwiązania światłowodowe są zbyt drogie, użytkownicy zainteresowali się standardami 2.5GBASE-T, 5GBASE-T oraz 10GBASE-T. Te nie wymagają dużych nakładów związanych z wymianą istniejącej infrastruktury kablowej i mogą w wielu wypadkach ograniczyć się jedynie do wymiany sprzętu sieciowego, takiego jak switche czy karty sieciowe w komputerach.

Rynkowy wysyp kontrolerów i kart

Producenci układów scalonych i kontrolerów sieciowych postanowili zwiększyć produkcję układów 2.5GBASE-T, 5GBASE-T czy 10GBASE-T przeznaczonych do konsumencko-biurowych kart sieciowych, sprzętu gamingowego, switchy dla segmentu SOHO oraz do montażu na płytach głównych.

Firmą, która jako jedna z pierwszych rozpoczęła produkcję niedrogich kontrolerów zgodnych z nowym standardem na masową skalę, jest tajwański Realtek. Producent oferuje m.in. tanie kontrolery, zgodne ze standardem 2,5GBASE-T. Są to m.in. przeznaczony do stosowania na płytach głównych, kartach sieciowych i w notebookach kontroler sieci LAN Ethernet RTL8125, RTL8156, kontroler USB 3.1 przeznaczony do budowy kart sieciowych na kluczu USB oraz stacji dokujących, a także model RTL8226, będący mikroprocesorem ze zintegrowanym zestawem nadawczo-odbiorczym dla routerów. Wszystkie produkty 2.5GBBASE-T Realtek są kompatybilne wstecznie ze starszymi standardami i obsługują transmisję w standardzie 10/100/1000 Mb/s.

Popularnym producentem kontrolerów jest również Marvell. Układ AQtion AQC107 to często używany do budowy kart PCI-E i montażu na płytach głównych kontroler Ethernet, obsługujący standardy 10GBASE-T, 5GBASE-T oraz 2,5GBASE-T a także starsze, pozwalając przesyłać dane z szybkością 1000 i 100 Mb/s. Zaimplementowano w nim technologię AQrate, która pozwala uzyskać połączenie o prędkości do 10 Gb/s na nieco gorszej infrastrukturze niż tylko z wykorzystaniem kabli kategorii 6A. Z kolei układy AQtion AQC111C i AQtion AQC112C to kości wykorzystywane do budowy routerów.

Na rynku pojawiają się też pierwsze karty sieciowe. Najtańsze z nich, produkowane np. przez chińską firmę h1111z, kosztują nieco poniżej 400 zł i pozwalają na transmisję danych w standardach 10G/5G/2.5G/1000M/100M. Kontroler LAN ma w tym wypadku postać karty PCI-Express x4 i wyposażony jest w jedno złącze RJ-45. W Polsce jest też dostępny – w cenie ok. 420 zł – Asus XG-C100C. Jest to jest kompatybilna ze wszystkimi standardami sieciowymi karta LAN, którą można zainstalować w komputerze z systemem Windows lub Linux (kernel 4.4 lub nowszy). Technologia Quality-of-Service umożliwia ustalenie priorytetów w dostępie do sieci, dzięki czemu zwiększyć można przepustowość dla pakietów wysyłanych przez np. przez gry, programy graficzne czy aplikacje CAD.

W tym miejscu warto też wspomnieć o rodzinie serwerów NAS TVS-x72XT firmy QNAP. To jedne z pierwszych dostępnych na rynku serwerów z obsługującym pięć szybkości transferu danych (10G/5G/2.5G/1G/100M) portem 10GBASE-T Multi-Gig. Skonstruowano je z myślą o wygodnym udostępnianiu dużych plików multimedialnych (w tym filmów 4K i 8K) i graficznych, złożeń w programach CAD czy obsłudze rozproszonej sieci IoT i Big Data.

Routery i switche

Utworzenie sieci 2,5G, 5G czy 10G nie jest możliwe bez routerów i switchy. Również tego typu urządzenia zaczynają się pojawiać na sklepowych polkach. Jednym z pierwszych jest kosztujący ok. 950 zł przełącznik Asus XG-U2008. To 10-portowy, niezarządzany, łatwy w użyciu switch przeznaczony na rynek SOHO. Dwa porty to uniwersalne 10G/5G/2.5G, a osiem pozostałych wykorzystuje standard Ethernet 100/1000 Mb/s.

Znacznie bardziej rozbudowany sprzęt oferuje Netgear. Firma wprowadziła na rynek pięcio-, ośmio-, dziesięcio- i dwudziestoczteroportowe, przeznaczone dla biznesu, przełączniki Multi-Gigabit Smart Managed Pro, zgodne ze specyfikacją 10GBASE-T. Jak przystało na konstrukcję profesjonalną, każdy port automatycznie wykrywa i ustawia szybkość transmisji danych z jaką może pracować podłączone do niego urządzenie.

W przełączniku pięcioportowym cztery gniazda to pięciopredkościowe porty Multi-Gig, model ośmioportowy dysponuje siedmioma tego typu złączami, zaś dziesięcioportowy – dwoma lub jednym tego typu gniazdem i dwoma 2.5G/5G, w zależności od modelu. Dla małej firmy najbardziej interesujące będą tu modele XS512EM i XS724EM, gdzie wszystkie dostępne, odpowiednio 12 i 24, porty są uniwersalnymi portami Multi-Gig (oba urządzenia dodatkowo mają po dwa 10-gigabitowe porty światłowodowe).

Sieciowa rewolucja

Rozwój bardzo szybkich standardów bezprzewodowej transmisji danych wymusza na firmach inwestycje w sprzęt pozwalający dostarczać i odbierać ogromne ilości danych. Nowe urządzenia, w tym sprzęt komputerowy i oprzyrządowanie internetu rzeczy, już wkrótce będą obligatoryjnie wymagały zwiększenia szybkości transmisji powyżej jednego gigabita na sekundę. Co istotne, standard IEEE 802.3bz umożliwił obsługę szybszych transmisji, 2,5 i 5 Gb/s, przy wykorzystaniu dotychczasowej infrastruktury. Dzięki temu przejście do nowych standardów transmisji nie będzie wymagało wymiany całej infrastruktury LAN w przedsiębiorstwie, a kompatybilność wsteczna pozwoli w dalszym ciągu korzystać ze starszych urządzeń, podłączonych do nowych switchy i routerów.

Trend związany z przejściem do standardów 2.5, 5 i 10G jest już bardzo silnie widoczny wśród producentów sprzętu. Dzięki temu, że na runku pojawiają się coraz to nowe, stosunkowo tanie układy, nowe serwery, stacje robocze, urządzenia pamięci masowej i płyty główne obsługują już coraz częściej standard 802.3bz Multi-Gigabit Ethernet, co umożliwia osiągnięcie od 2,5 do 5 razy wyższych transferów przy użyciu sprawdzonych przewodów kategorii 5E/6.

Producenci masowo też, zamiast kontrolerów gigabitowego Ethernetu, montują w notebookach i na płytach głównych układy Multi-Gig 2.5G/5G oraz 10G. Dobrym przykładem może być firma MSI, która oferuje wszystkie notebooki i płyty główne ze średniej i wyższej półki również w wersjach z kartami Multi-Gig.