Sieci i interfejsy: zwiększanie przepustowości

Hasło “sieć to komputer", którego autorem w 1984 r. był John Gage, naukowiec pracujący w Sun Microsystems, chyba nigdy nie było tak aktualne jak dzisiaj.

Jednym z podstawowych wymagań jest obecnie to, aby zarówno superkomputery, serwery, jak i komputery osobiste oraz urządzenia przenośne - zapewniały stałą, wydajną i niezawodną łączność z siecią, a jednocześnie ich interfejsy wewnętrzne miały odpowiednią wydajność. Ale wraz z rosnącą popularnością treści multimedialnych zapewnienie dostatecznie wysokiej przepustowości tych elementów systemu to coraz większe wyzwanie.

Na szczęście, pojawiają się nowe rozwiązania zmieniające praktyczne znaczenie słów "sieć szerokopasmowa" i "szyna systemowa", a wszystko wskazuje na to, że ich praktyczne zastosowania pojawią się szybciej, niż można było oczekiwać.

Standard IEEE 802.11n zapewniający nominalnie przepustowość sieci bezprzewodowej do 600 Mb/s był opracowywany przez wiele lat. Choć dopiero obecnie rozpoczął się proces masowej modernizacji starych, znacznie wolniejszych sieci bezprzewodowych 802.11b i 802.11g, to już rozpoczęły się prace nad przygotowaniem kolejnego standardu Wi-Fi. Organizacje Wi-Fi Alliance oraz Wireless Gigabit Alliance postanowiły wspólnie opracować kolejną, otwartą specyfikację sieci bezprzewodowych o przepustowości do 7 Gb/s, a więc ponad 10-krotnie większej od 802.11n. Mają one pracować w paśmie 60 GHz i umożliwiać transmisję strumieni wideo HD o wysokiej jakości.

Ale Wi-Fi to rozwiązanie dla lokalnych sieci LAN. Wydajność łączy internetowych w dalszym ciągu będzie zależna od przepustowości zapewnianej przez dostawcę usług. A obecnie szerokopasmowe sieci o przepustowości dziesiątków Mb/s są dostępne tylko dla użytkowników mających bezpośrednie, kosztowne łącza światłowodowe.

Wkrótce jednak sytuacja może się zasadniczo zmienić, a względnie tanie łącza o wysokiej wydajności będą oferowane na rynku masowym. Na przykład za sprawą opracowywanej w Alcatel-Lucent Bell Labs technologii wykorzystującej m.in. zaawansowane mechanizmy kontroli i przetwarzania sygnałów, umożliwiające transmisję danych przez zwykłe kable miedziane z szybkością do 300 Mb/s na odległości do 400 m. Parametry takie zostały potwierdzone podczas pierwszych praktycznych prezentacji tej technologii, więc jej komercjalizacja i popularyzacja może okazać się wyjątkowo szybka.

Z drugiej strony, światłowodowe łącza optyczne są znanym od lat i często stosowanym elementem w systemach sieciowych. Wciąż jednak względnie wysokie koszty interfejsów optycznych i instalacji okablowania światłowodowego ograniczają masową popularyzację takich systemów. Dlatego też właśnie pojawiają się takie technologie, jak wyżej zaprezentowana.

Ale można pójść w przeciwnym kierunku. Na przykład w laboratoriach Intela od lat są prowadzone badania mające na celu opracowanie technologii masowego wytwarzania tanich złączy optycznych, które mogłyby zastąpić połączenia miedziane, takie jak ścieżki na płytach głównych, kable USB, SATA itp.

Efekty tych badań to m.in. hybrydowy laser krzemowy opracowany w 2006 r. oraz zaprezentowane w 2007 r. szybkie fotodetektory i modulatory optyczne. Intel opracował również technologię Light Peak umożliwiającą budowę wieloprotokołowych łączy światłowodowych o wydajności 10 Gb/s, które mogą być instalowane w komputerach PC, obsługiwać systemy pamięci masowych, urządzenia audio, wideo czy urządzenia sieciowe. Niektórzy producenci, tacy jak HP i Dell, zapowiedzieli, że komputery PC wykorzystujące łącza Light Peak pojawią się w ich ofertach już w 2011 r. Natomiast latem br. Intel zaprezentował nową wersję tej technologii - prototyp krzemowego łącza optycznego (Silicon Photonics Link) o przepustowości 50 Gb/s.

Mimo że są to osiągnięcia w większym stopniu technologiczne niż naukowe, to tanie (wykorzystujące krzem) interfejsy optyczne mogą już w najbliższych latach wywołać rewolucję i zasadniczo zmienić architekturę systemów komputerowych (od urządzeń mobilnych, przez komputery PC, po superkomputery), a przede wszystkim rozszerzyć możliwości ich zastosowań.