Skalowany Ethernet 10 Gb/s

Ethernet 10 Gb/s to nie tylko kolejna mutacja Ethernetu, ale także nowa jakość sieci, chociaż na pierwszy rzut oka wygląda jak następne wcielenie tej technologii. Standard projektowany pierwotnie jako technologia obsługująca długodystansowe połączenia w miejsce SONET OC192, znalazł zastosowanie jako medium komunikacyjne w centrach danych do integrowania wysoko wydajnych przełączników, które obsługują duże sieci LAN. Różnic jest jednak sporo, zwłaszcza jeśli chodzi o parametry techniczne, takie jak: długość połączeń, rodzaje okablowania, architektura sieci i systemy zarządzania.

Istotą tego projektu jest przekroczenie dotychczasowych barier odnośnie do rozwiązań MAN i WAN, co pozwala na integrowanie długodystansowych rozwiązań transportowych klasy SONET/SDH z sieciami METRO, głównie w światłowodowych wersjach protokołu 10GbE. Ethernet z założenia jest technologią skalowalną i to w zasadzie wyjaśnia jego wszechobecność na rynku sieci lokalnych. W praktyce skalowalność ta oznacza korzystanie z tego samego protokołu w transmisjach danych z szybkością 10/100 Mb/s bezpośrednio do stanowiska pracy, z szybkością 1 Gb/s w sieci grupowej i połączeniach specjalnych, aż po szybkości 10 Gb/s w warstwie szkieletowej budynku lub kampusie.

Zatwierdzenie specyfikacji 10-gigabitowego Ethernetu optycznego (10GBase-X) przez IEEE 802.3ae (2006 r.) stało się punktem zwrotnym implementacji światłowodowych rozwiązań 10 Gb/s w budynkowych sieciach szkieletowych. Jednorodna postać sieciowych rozwiązań 10GbE w poszczególnych segmentach okablowania istotnie upraszcza konfigurowanie i zarządzanie szkieletem sieci. Stanowi też naturalną ścieżkę rozszerzania możliwości transmisyjnych istniejących protokołów bez konieczności specjalistycznych szkoleń, w pełni zgodną wstecznie ze swymi poprzednikami.

10 Gb/s to za mało

Przez ostatnie 35 lat kolejne wersje Ethernetu były dziesięciokrotnie szybsze od poprzednich, począwszy od 10 Mb/s, a skończywszy na obecnej szybkości 10 Gb/s. Za każdym razem, gdy pojawiała się koncepcja przygotowania kolejnego standardu dla Ethernetu toczyła się dyskusja, czy technika jest wstanie nadążyć za oczekiwaniami użytkowników i zapewnić im dziesięciokrotne podniesienie szybkości. Tak było i tym razem z proponowanym rozwiązaniem Ethernet 100 Gb/s.

Wbrew wielu wcześniejszym zapowiedziom odnośnie do nominalnej szybkości kolejnego standardu (40, 80, 100, 120 lub nawet 160 Gb/s) dzisiaj wiadomo, że będzie to przepływność 100 Gb/s - uzyskiwana w torach światłowodowych, chociaż członkowie roboczej grupy IEEE 802.3ae skłaniali się początkowo do szybkości jedynie 40 Gb/s - porównywalnej z wydajnością technologii OC-768 SONET. Według analityków Intela, opracowanie technologii Ethernet 40 Gb/s mija się z celem, gdyż przyrost przepustowości będzie zbyt mały, by opłacało się zainwestować w opracowanie i rozwój tej nowej technologii. Kiedyś IEEE zamierzało opracować Ethernet o przepustowości 400 Mb/s i próby te zakończyły się niepowodzeniem - stwierdził lakonicznie Bob Grow z zespołu projektowego Intela. Jego zdaniem, IEEE powinno zająć się standaryzacją Ethernetu, oferującego od razu przepustowość 100 Gb/s lub nawet 160 Gb/s.

W rozwiązaniach zgodnych z IEEE 100GbE będzie można przesyłać informacje na odległość do 6 mil (10 km) światłowodem jednomodowym SM (Single Mode) oraz na dystansie 328 stóp (100 m) poprzez wielomodowe włókna światłowodowe OM3 MM (Multi Mode). Zgodnie z przyjętym terminarzem, nowy standard (pierwszy opis w 2007 r.) ma być zatwierdzony na przełomie lat 2009/2010.

Z raportu analitycznego CIR (Communications Industry Researchers) wynika, że Ethernet (40/100 Gb/s) do 2016 r. całkowicie wyeliminuje z rynku rozwiązania oparte na technologii SONET, podczas gdy rynkowe obroty dotyczące rozwiązań Ethernet 40 Gb/s w 2016 r. sięgną 3,1 mld USD, a dla technologii Ethernet 100 Gb/s 1,2 mld USD. Według CIR, większym powodzeniem (szczególnie na początku) będzie się cieszyć technologia Ethernet 40 Gb/s i będzie ona stosowana najpierw w środowisku serwerów centrum danych, a dopiero potem w rozległych aplikacjach telekomunikacyjnych. Te same prognozy wskazują, że w 2016 r. ponad 40% serwerów będzie zawierać interfejsy sieciowe Ethernet 40 lub 100 Gb/s.

Specyfikacja PoE rozszerzona

Istotne udogodnienie we wdrażaniu Ethernetu stanowi opracowana w 2003 r. przez IEEE specyfikacja IEEE 802.3af, znana też pod nazwą PoE (Power over Ethernet). Określa ona sposób zasilania energią elektryczną urządzeń sieciowych LAN o niewielkiej mocy (3-15 VA) poprzez czteroparowy kabel UTP okablowania ethernetowego, którym jednocześnie są przesyłane dane. W swej najprostszej postaci do zasilania odległego terminala komputerowego wykorzystuje się dwie pary skrętek znajdujących się w tym samym kablu ethernetowym sieci lokalnej LAN kategorii 3 lub wyższej. Napięcie zasilające 48 V dostarczają zwykle dwie nieużywane pary skrętki (3. niebieska i 4. brązowa) kabla sieci komputerowej, chociaż sam standard przewiduje stosowanie napięć z zakresu od 25 do 60 V, przy prądzie maksymalnym nieprzekraczającym 400 mA.

Dzięki takiemu rozwiązaniu zarówno tradycyjne terminale dostępowe sieci LAN, jak i oddalone multimedialne urządzenia końcowe (kamery monitorujące, bramki, telefony IP) mogą być instalowane w pomieszczeniach niewyposażonych w sieć energetyczną, bądź takich gdzie instalacja sieci energetycznej nie jest wskazana. Zasilanie energią w standardzie PoE poprzez okablowanie nabiera coraz większego znaczenia, gdyż ciągle pojawiają się zupełnie nowe urządzenia końcowe sieci ethernetowej, obejmujące systemy kontroli dostępu, prostowniki do ładowania baterii, automaty do sprzedaży czy układy elektronicznej automatyki sterującej.