Ethernet - 35 lat w doskonałej kondycji

Przez ubiegłe 35 lat kolejne wersje standardu Ethernet były zawsze dziesięciokrotnie szybsze od swego poprzednika, począwszy od 10 Mb/s, aż do przewidywanej za 2 lata szybkości 100 Gb/s. Za każdym razem trwała jednakże dyskusja, czy technika będzie w stanie spełnić te założenia i zaspokoić narastające oczekiwania operatorów sieci.

Przez ubiegłe 35 lat kolejne wersje standardu Ethernet były zawsze dziesięciokrotnie szybsze od swego poprzednika, począwszy od 10 Mb/s, aż do przewidywanej za 2 lata szybkości 100 Gb/s. Za każdym razem trwała jednakże dyskusja, czy technika będzie w stanie spełnić te założenia i zaspokoić narastające oczekiwania operatorów sieci.

Ethernet - 35 lat w doskonałej kondycji

Ethernetowa koncepcja Roberta Metcalfe'a

Zainstalowana po raz pierwszy na początku lat siedemdziesiątych (1973 r.) przez Boba Metcalfe'a w firmie Xerox PARC (Palo Alto Research Center) technologia sieciowa stanowiła podstawę wdrażania transmisji ethernetowej w sieciach komputerowych. Pierwowzór, przeznaczony do komunikowania się z wieloma użytkownikami przez sieć o szybkości 3 Mb/s z dostępem CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect), stał się z czasem dominującym protokołem ethernetowym we wszystkich LAN oraz wielu innych rozwiązaniach teleinformatycznych.

Mimo szybkiego postępu w rozwoju innych technologii sieciowych, Ethernet nadal jest postrzegany jako najbardziej efektywny sposób komunikacji zarówno w firmowych i korporacyjnych sieciach LAN (1 Gb/s), jak i w rozległych platformach metropolitalnych MAN (10 Gb/s) oraz poprzez łącza długodystansowe WAN (40 Gb/s). Można się spodziewać jego dalszego rozwoju, mówi się dziś o szybkości ethernetowej sięgającej 100 Gb/s, która za dwa lata ma się stać kluczową technologią we wdrażaniu usług multimedialnych czasu rzeczywistego.

Chociaż komunikowanie się użytkowników przez współdzielone medium pakietowe, jakim jest Ethernet, przez lata ulegało modyfikacjom technicznym, jego zasady pozostały niezmienne. Aby wprowadzane usprawnienia zawsze były zgodne z założeniami, nad ich wdrażaniem czuwa międzynarodowa organizacja IEEE, która co jakiś czas poprzez komitet normalizacyjny IEEE 802.3 systematycznie publikuje specyfikacje poszerzające techniczną i programową funkcjonalność rozwiązań ethernetowych. Do tej pory każda kolejna wersja specyfikacji Ethernetu pozwalała przesyłać dane 10 razy szybciej niż poprzednia, a najnowsza specyfikacja IEEE przygotowuje wersję Ethernetu pozwalającego transmitować dane z szybkościami 40 i 100 Gb/s. Biorąc pod uwagę fakt, że aplikacje SONET (oraz SDH) obsługują pakiety z szybkościami ok. 40 Gb/s, technologia ta z całą pewnością będzie wkrótce zdetronizowana przez Ethernet.

Według analityków w najbliższych pięciu latach protokół ethernetowy zdominuje teleinformatyczne, a dokonująca się konwergencja terminali, aplikacji, sprzętu i platform optycznych spowoduje, że podstawowa infrastruktura teleinformatyczna w 2010 r. będzie w całości oparta jedynie na protokole IP oraz włóknie optycznym. Atrakcyjność takiego rozwiązania polega przede wszystkim na tym, że pozwala ona bezkonfliktowo integrować różne technologie ethernetowe, które dzisiaj przestają się kojarzyć wyłącznie z siecią LAN. Zaawansowane metody szybkiego transportu danych przez sieć optyczną predysponują tę technologię do obsługi aplikacji multimedialnych.

Za upowszechnianiem się Ethernetu stoi kilka mocnych i niepodważalnych argumentów. Po pierwsze, po dziesiątkach lat jego eksploatacji i wielu usprawnieniach stał się on najbardziej dojrzałą oraz dopracowaną w szczegółach technologią sieciową. Po drugie, niepodważalną jego zaletą jest możliwość skalowania przepływności w bardzo szerokich granicach, które dzisiaj zawierają się w przedziale od 10 Mb/s do 10 Gb/s, a wkrótce ma osiągnąć 100 Gb/s. Po trzecie, jako licząca się technologia transportowa cieszy się zainteresowaniem koncernów z branży sieciowej (dostarczonych pół miliarda portów ethernetowych), co sprawia, że wybór produktów zgodnych z tą specyfikacją jest rzeczywiście duży, a ponadto są one wzajemnie i wstecznie zgodne. W praktyce oznacza to, że urządzenia ethernetowe nowej generacji mogą współpracować i dają się łatwo integrować z rozwiązaniami starszymi.

Ewolucyjne przyspieszanie

Ethernet - 35 lat w doskonałej kondycji

Ethernetowa koncepcja Roberta Metcalfe'a

Ethernetowe rozwiązania 10 Mb/s realizowane na zwykłym kablu skrętkowym (10Base-T) były podstawą powszechnego wdrażania sieci teleinformatycznych w przedsiębiorstwach przez wiele lat, zanim nie pojawił się o rząd szybszy Fast Ethernet (100 Mb/s). Poza różnymi szybkościami działania do istotnych różnic pomiędzy Ethernetem 10Base-T oraz 100Base-T należy zaliczyć zmianę metody kodowania, zastosowaną w celu lepszego wykorzystania przepustowości łącza miedzianego. W przypadku 10Base-T używa się kodu Manchester, który do uzyskania podstawowej szybkości (10 Mb/s) potrzebuje modulacji 20 megabodów, a więc pozwala to na wykorzystanie zaledwie 50% przepustowości łącza.

Kod Manchester (modulacja bifazowa) jest sposobem fazowej modulacji sygnału cyfrowego, w którym logicznemu zeru odpowiada zmiana stanu w środku bitu z niskiego na wysoki, jedynce odwrotnie - z wysokiego na niski. Takie rozwiązanie daje większą odporność na zmiany szybkości transmisji, a jednocześnie jest wyeliminowana składowa stała, co umożliwia przesyłanie tak zmodulowanego sygnału przez elementy jej nieprzenoszące (np. transformatory liniowe używane w telekomunikacji). Wadą tego sposobu kodowania jest potrzeba używania dwukrotnie szerszego pasma niż w przypadku sygnału niezmodulowanego. W wielu współczesnych modemach stosuje się jednakże ulepszone wersje (kodowanie różnicowe), zwiększające odporność na zmianę przewodów w linii transmisyjnej. Ponadto w standardzie 100Base-T (100 Mb/s) stosuje się kodowanie 4B/5B, które podnosi wykorzystanie przepustowości łącza do 80%.

LAN staje się gigabitowy

Wzrost zainteresowania gigabitowymi instalacjami w przedsiębiorstwie wynika z narastającej popularności komputerów i terminali wyposażonych w interfejsy FEth/GEth. Na gigabitową infrastrukturę sieci teleinformatycznej składa się jednak wiele elementów sieciowych, zawierających: fizyczne medium transmisyjne, czyli kable łączeniowe warstwy fizycznej, liniowe urządzenia komunikacyjne współpracujące z medium, a także routery i przełączniki sieci szkieletowej wspomagane przez odpowiednie oprogramowanie oraz systemy zarządzania siecią. O ile urządzenia komunikacyjne, serwery i routery od lat już mają gigabitowe moce przetwarzania, o tyle wąskim gardłem wdrażania szybkich sieci ethernetowych do tej pory były rozległe systemy transmisyjne. Dzisiaj potrzebują one rozwiązań optycznych na istotnie większych szybkościach.


TOP 200