Czy LAN 10GbE jest już potrzebny?

Instalowanie sieci LAN w dużym przedsiębiorstwie nigdy nie było łatwe i to się nie zmienia. Wymagania użytkowników sprawiły, że sieci lokalne o przepływności 10 Mb/s poszły w zapomnienie, standardowe rozwiązania 100 Mb/s stopniowo ustępują przepływności 1 Gb/s (1GbE), a coraz częściej mówi się o potrzebie instalowania ethernetowego okablowania o szybkości 10 Gb/s.

Instalowanie sieci LAN w dużym przedsiębiorstwie nigdy nie było łatwe i to się nie zmienia. Wymagania użytkowników sprawiły, że sieci lokalne o przepływności 10 Mb/s poszły w zapomnienie, standardowe rozwiązania 100 Mb/s stopniowo ustępują przepływności 1 Gb/s (1GbE), a coraz częściej mówi się o potrzebie instalowania ethernetowego okablowania o szybkości 10 Gb/s.

Ethernetowa infrastruktura komunikacyjna sieci LAN wchodzi obecnie w burzliwy rozwój zarówno w zakresie modernizacji technologii i architektury, jak i fizycznej warstwy okablowania sieciowego, podążając w kierunku aplikacji 10GbE. Wykładniczy wzrost szybkości i mocy obliczeniowej (wg prawa Moora) desktopowych komputerów PC przyłączanych w ostatnich latach do sieci nie pozostawia żadnych wątpliwości. Mniej oczywista jest zależność, jak ten wzrost mocy przekłada się na potrzebę instalowania większych przepływności w łączących je sieciach komputerowych.

Wzrost przepływności LAN

Od lat przyjmuje się ex catedra, że każda jednostka o mocy obliczeniowej 1 GIPS (Giga Instructions Per Second - miliard instrukcji na sekundę) komputera może generować w okablowaniu sieci LAN ruch pakietowy o wielkości ok. 1 Gb/s. Taka też przepływność jest potrzebna w modułach I/O (wejścia wyjścia) komputera, łączących produkt końcowy z siecią lokalną. Ta potencjalna możliwość przetwarzania za pośrednictwem komputerów i sieci nie jest jeszcze w pełni wykorzystana, gdyż współczesne oprogramowanie biznesowe zwykle nie stawia jeszcze tak wygórowanych wymagań.

Zmiany w tym sektorze dokonują się jednak nadzwyczaj szybko i w niektórych sieciach firmowych zaczynają być widoczne problemy związane z brakiem odpowiednio wydajnej komunikacji. Potrzebę dalszych zmian można stosunkowo łatwo przewidzieć, gdyż procesory CPU operujące z mocą 100 GIPS są coraz częściej stosowane w komputerach, zatem rozszerzenie pasma komunikacyjnego LAN do przepływności 10 Gb/s stanie się koniecznością już w niedalekiej przyszłości. Jednak jeszcze nie teraz.

Czy LAN 10GbE jest już potrzebny?

Działanie sieci <i>grid computing</i>

Zaawansowane rozwiązania szybkich sieci LAN oraz oferta różnych multimedialnych usług w tych sieciach zachęca dostawców do tworzenia pożerającego pasmo oprogramowania, którego podstawą działania jest odpowiednia przepływność sieci. Już teraz przeciętny użytkownik używa wielu w dużym stopniu obciążających sieć narzędzi, działających na pierwszym planie (foreground): rozbudowanych aplikacji biurowych, komunikatorów Instant Messaging, odtwarzaczy multimediów (w tym strumieniowych), coraz częściej sesji wideokonferencyjnych czy aplikacji VoIP, które z założenia potrzebują szybkiej komunikacji. W ich tle działają niewidoczne dla użytkownika zadania drugoplanowe (background), angażujące kolejne fragmenty pasma komunikacyjnego. Wśród nich znajdują się niemniej ważne programy wspomagające poprawność transportu informacji: programy antywirusowe, aktualizacja oprogramowania, systemy monitorowania sieci oraz programy szyfrowania, kompresji i aktualizacji danych. Zapotrzebowanie na coraz szybsze sieci LAN systematycznie więc rośnie.

W tym sektorze komunikacji potrzeby dużych przedsiębiorstw są jeszcze większe, przy czym rozkładają się one nierównomiernie: inaczej w obrębie okablowania poziomego (kondygnacyjnego) dla tradycyjnych użytkowników firmy (1GbE), a inaczej w okablowaniu szkieletowym sieci (backbone) w aplikacjach 10GbE. Na podwyższanie wymagań stawianych szkieletowym sieciom LAN wpływają zadania korzystające z technologii komunikacyjnych dla sieci pamięci masowych SAN (Storage Area Network) i NAS (Network Attached Storage) oraz w przetwarzaniu rozproszonym z zastosowaniem technologii grid computing (sieci siatkowe).

Zwłaszcza koncepcja wykorzystania możliwości setek zwykłych komputerów PC o rozproszonej lokalizacji, które można połączyć przez sieć o przepływności 1 Gb/s w jeden superkomputer, będą w przyszłości stanowić podstawę wykonywania najbardziej pracochłonnych zadań, nie tylko firmowych. Rozwiązania gridowe pozwalają przede wszystkim na łączenie grupy serwerów i sieci pamięci masowych SAN/NAS w jeden system przetwarzania oraz przypisanie mu prawie dowolnej mocy obliczeniowej i wszelkich zasobów potrzebnych do wykonania tych aplikacji. Zamiast inwestować nieraz na wyrost w coraz to nowszy technologicznie sprzęt i okablowanie można część infrastruktury przypisać kluczowym aplikacjom - wykorzystując te komputery w sieci, które mają wolne moce obliczeniowe. Do prowadzenia takiej działalności w otwartym środowisku naukowym są potrzebne efektywne połączenia międzysieciowe (niekiedy mają one 40 Gb/s), moce obliczeniowe rzędu 20 TFLOP oraz rozproszone zasoby pamięciowe sięgające petabajtów danych (PB).

Rozproszone systemy przetwarzania promują już niektórzy dostawcy infrastruktury sieciowej (IBM, Sun, HP, Oracle). Efektywność tych rozwiązań zależy jednak od przepustowości sieci lokalnej i prawie liniowo rośnie ze wzrostem przepływności (obecnie nie mniejszej niż 100 Mb/s). Korzystnym rozwiązaniem w takich sytuacjach staje się więc nie tyle wymiana na nowszy i niewątpliwie droższy sprzęt komputerowy, ale dostosowanie całej infrastruktury do większej przepływności wewnętrznej sieci LAN. Pod warunkiem, że sieć lokalną o wyższych parametrach transmisyjnych w ogóle można zainstalować w firmie, a modułowe dostosowanie kluczowych produktów sieci LAN (poprzez wymianę lub instalację portów) do takich przepływności nie sprawia problemów. Większość dostawców infrastruktury już oferuje takie alternatywne możliwości modułowego wyposażenia sprzętowego.

Kable są, standardów brak

Czy LAN 10GbE jest już potrzebny?

Konstrukcja kabla 10 Gb/s CopperTEN (Krone)

Podniesienie wydajności systemów okablowania strukturalnego powyżej 1 Gb/s staje się konieczne dla multimedialnych aplikacji, które wymagają szerszego pasma przenoszenia. Zatwierdzony we wrześniu 2002 r. standard okablowania kat. 6 (klasa E) zapewnia swą sprawność do częstotliwości 250 MHz, co standardowo daje przepływność nieco powyżej 1 Gb/s w zasięgu do 100 m. Nie jest to jednak wystarczająca szybkość dla coraz częściej używanych strumieniowych aplikacji multimedialnych, które potrzebują okablowania kategorii 7 (klasa F) działającego do częstotliwości 600 MHz (standardowo przepływność 10 Gb/s lub więcej).

Wstępnie zdefiniowane w listopadzie 2002 r. założenia dla kabli i złączy okablowania kategorii 7, formalnie zgodnego ze specyfikacją ISO/IEC 11801-2002 (pasmo 600 MHz), nie uzyskały miana obowiązującego standardu. Mimo zapewnień organizacji normalizacyjnych, że zatwierdzenie standardu IEEE 802.3an dla skrętki UTP (10 Gb/s, 100 m) nastąpi w lipcu 2004 r., termin ten najpierw przesunięto na połowę bieżącego roku, a niedawno uległ on kolejnemu opóźnieniu i przypada teraz na przyszły rok. Powodem opóźnień są ciągnące się uzgodnienia odnośnie do ograniczania wpływu przesłuchów szkodliwych (nowy parametr PSANEXT) oraz brak jednoznacznego przyporządkowania aplikacji dostarczanych przez okablowanie wg nowego standardu.

Kłopoty z ograniczaniem wpływu przesłuchów własnych i obcych w paśmie do 600 MHz dla nieekranowanej skrętki UTP spowodowały, że w nowej specyfikacji sygnowanej jako rozszerzona kategoria 6 (w miejsce wcześniejszej kat. 7), zaproponowano węższe pasmo przenoszenia - nieprzekraczające 500 MHz. Uzyskanie w takim paśmie nominalnej szybkości 10 Gb/s o zasięgu 100 m wymaga zastosowania wielopoziomowego kodowania sygnałów (PAM-8 lub PAM-10) oraz wprowadzenia specjalnej konstrukcji czteroparowych kabli miedzianych - dystansujących wzajemne ułożenie skrętek wewnątrz płaszcza.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200