Не успело еще, как говорится, обсохнуть молоко на губах только что родившегося стандарта быстрого Ethernet, как комитет 802 приступил к работе над новой версией (1995). Ее почти сразу окрестили гигабитной сетью Ethernet, а в 1998 году новый стандарт был уже ратифицирован IEEE под официальным названием 802.3z. Тем самым разработчики подчеркнули, что это последняя разработка в линейке 802.3 (если только кто-нибудь в срочном порядке не придумает называть стандарты, скажем, 802.3ы. В свое время, Бернард Шоу предлагал расширить английский алфавит и включить в него, в частности, букву «ы», но был не убедителен.).
Главные предпосылки создания 802.3z были те же самые, что и при создании 802.3u, - повысить в 10 раз скорость, сохранив обратную совместимость со старыми сетями Ethernet. В частности, гигабитный Ethernet должен был обеспечить дейтаграммный сервис без подтверждений как при односторонней, так и при групповой передаче. При этом необходимо было сохранить неизменными 48-битную схему адресации и формат кадра, включая нижние и верхние ограничения его размера. Новый стандарт удовлетворил всем этим требованиям.
Гигабитные сети Ethernet строятся по принципу «точка - точка», в них не применяется моноканал, как в исходном 10-мегабитном Ethernet, который теперь, кстати, величают классическим Ethernet. Простейшая гигабитная сеть, показанная на схеме "а", состоит из двух компьютеров, напрямую соединенных друг с другом. В более общем случае, однако, имеется коммутатор или концентратор, к которому подсоединяется множество компьютеров, возможна также установка дополнительных коммутаторов или концентраторов (схема "б"). Но в любом случае к одному кабелю гигабитного Ethernet всегда присоединяются два устройства, ни больше, ни меньше.
Гигабитный Ethernet может работать в двух режимах: полнодуплексном и полудуплексном. «Нормальным» считается полнодуплексный, при этом трафик может идти одновременно в обоих направлениях. Этот режим используется, когда имеется центральный коммутатор, соединенный с периферийными компьютерами или коммутаторами. В такой конфигурации сигналы всех линий буферизируются, поэтому абоненты могут отправлять данные, когда им вздумается. Отправитель не прослушивает канал, потому что ему не с кем конкурировать. На линии между компьютером и коммутатором компьютер - это единственный потенциальный отправитель; передача произойдет успешно даже в том случае, если одновременно с ней ведется передача со стороны коммутатора (линия полнодуплексная). Так как конкуренции в данном случае нет, протокол CSMA/CD не применяется, поэтому максимальная длина кабеля определяется исключительно мощностью сигнала, а вопросы времени распространения шумового всплеска здесь не встают. Коммутаторы могут работать на смешанных скоростях; более того, они автоматически выбирают оптимальную скорость. Самонастройка поддерживается так же, как и в быстром Ethernet .
Полудуплексный режим работы используется тогда, когда компьютеры соединены не с коммутатором, а с концентратором. Хаб не буферизирует входящие кадры. Вместо этого он электрически соединяет все линии, симулируя моноканал обычного Ethernet. В этом режиме возможны коллизии, поэтому применяется CSMA/CD . Поскольку кадр минимального размера (то есть 64-байтный) может передаваться в 100 раз быстрее, чем в классической сети Ethernet, максимальная длина сегмента должна быть соответственно уменьшена в 100 раз. Она составляет 25 м - именно при таком расстоянии между станциями шумовой всплеск гарантированно достигнет отправителя до окончания его передачи. Если бы кабель имел длину 2500 м, то отправитель 64-байтного кадра при 1 Гбит/с успел бы много чего наделать даже за то время, пока его кадр прошел только десятую часть пути в одну сторону, не говоря уже о том, что сигнал должен еще и вернуться обратно.
Комитет разработчиков стандарта 802.3z совершенно справедливо заметил, что 25 м - это неприемлемо малая длина, и ввел два новых свойства, позволивших расширить радиус сегментов. Первое называется расширением носителя. Заключается это расширение всего-навсего в том, что аппаратура вставляет собственное поле заполнения, растягивающее нормальный кадр до 512 байт. Поскольку это поле добавляется отправителем и изымается получателем, то программному обеспечению нет до него никакого дела. Конечно, тратить 512 байт на передачу 46 байт - это несколько расточительно с точки зрения эффективности использования пропускной способности. Эффективность такой передачи составляет всего 9 %.
Второе свойство, позволяющее увеличить допустимую длину сегмента, - это пакетная передача кадров. Это означает, что отправитель может посылать не единичный кадр, а пакет, объединяющий в себе сразу много кадров. Если полная длина пакета оказывается менее 512 байт, то, как в предыдущем случае, производится аппаратное заполнение фиктивными данными. Если же кадров, ждущих передачу, хватает на то, чтобы заполнить такой большой пакет, то работа системы оказывается очень эффективной. Такая схема, разумеется, предпочтительнее расширения носителя. Эти методы позволили увеличить максимальную длину сегмента до 200 м, что, наверное, для организаций уже вполне приемлемо.
Трудно представить себе организацию, которая потратила бы немало усилий и средств на установку плат для высокопроизводительной гигабитной сети Ethernet, а потом соединила бы компьютеры концентраторами, симулирующими работу классического Ethernet со всеми его коллизиями и прочими проблемами. Концентраторы, конечно, дешевле коммутаторов, но интерфейсные платы гигабитного Ethernet все равно относительно дороги, поэтому экономия на покупке концентратора вместо коммутатора себя не оправдывает. Кроме того, это резко снижает производительность, и становится вообще непонятно, зачем было тратить деньги на гигабитные платы. Однако обратная совместимость - это нечто священное в компьютерной индустрии, поэтому, несмотря ни на что, в 802.3z подобная возможность предусматривается.
Гигабитный Ethernet поддерживает как медные, так и волоконно-оптические кабели. Работа на скорости 1 Гбит/с означает, что источник света должен включаться и выключаться примерно раз в наносекунду. Светодиоды просто не могут работать так быстро, поэтому здесь необходимо применять лазеры. Стандартом предусматриваются две операционных длины волны: 0,85 мкм (короткие волны) и 1,3 мкм (длинные). Лазеры, рассчитанные на 0,85 мкм, дешевле, но не работают с одномодовыми кабелями.
|
Кабели гигабитного Ethernet |
|||
Название |
Тип |
Длина сегмента |
Преимущества |
1000Base-SX |
Оптоволокно |
550м |
Многомодовое волокно (50, 62,5 мкм) |
1000Base-LX |
Оптоволокно |
5000м |
Одномодовое (10 мкм) или многомодовое (50, 62,5 мкм) волокно |
1000Base-CX |
2 экранированные витые пары |
25м |
Экранированная витая пара |
1000Base-T |
4 неэкранированные витые пары |
100м |
Стандартная витая пара 5-й категории |
Официально допускается использование трех диаметров волокна: 10, 50 и 62,5 мкм. Первое предназначено для одномодовой передачи, два других - для многомодовой. Не все из шести комбинаций являются разрешенными, а максимальная длина сегмента зависит как раз от выбранной комбинации. Числа, приведенные в таблице, - это наилучший случай. В частности, пятикилометровый кабель можно использовать только с лазером, рассчитанным на длину волны 1,3 мкм и работающим с 10-микрометровым одномодовым волокном. Такой вариант, видимо, является наилучшим для магистралей разного рода кампусов и производственных территорий. Ожидается, что он будет наиболее популярным несмотря на то, что он самый дорогой.
1000Base-CX использует короткий экранированный медный кабель. Проблема в том, что его поджимают конкуренты как сверху (1000Base-LX), так и снизу (1000Base-T). В результате сомнительно, что он завоюет широкое общественное признание.
Наконец, еще один вариант кабеля - это пучок из четырех неэкранированных витых пар. Поскольку такая проводка существует почти повсеместно, то, похоже, это и будет самый популярный гигабитный Ethernet.
Новый стандарт использует новые правила кодирования сигналов, передающихся по оптоволокну. Манчестерский код при скорости передачи данных 1 Гбит/с потребовал бы скорости изменения сигнала в 2 Гбод. Это слишком сложно и занимает слишком большую долю пропускной способности. Вместо манчестерского кодирования применяется схема, называющаяся 8В/10В. Как нетрудно догадаться по названию, каждый байт, состоящий из 8 бит, кодируется для передачи по волокну десятью битами. Поскольку возможны 1024 результирующих кодовых слова для каждого входящего байта, данный метод дает некоторую свободу выбора кодовых слов. При этом принимаются в расчет следующие правила:
Ни одно кодовое слово не должно иметь более четырех одинаковых битов подряд;
Ни в одном кодовом слове не должно быть более шести нулей или шести единиц.
Почему именно такие правила?
Во-первых, они обеспечивают достаточное количество изменений состояния в потоке данных, необходимое для того, чтобы приемник оставался синхронизированным с передатчиком.
Во-вторых, количество нулей и единиц стараются примерно выровнять. К тому же многие входящие байты имеют два возможных кодовых слова, ассоциированных с ними. Когда кодирующее устройство имеет возможность выбора кодовых слов, оно, вероятно, выберет из них то, которое сравняет число нулей и единиц.
Ссбалансированному количеству нулей и единиц потому придается такое значение, что необходимо держать постоянную составляющую сигнала на как можно более низком уровне. Тогда она сможет пройти через преобразователи без изменений. Люди, занимающиеся computer science, не в восторге от того, что преобразовательные устройства диктуют те или иные правила кодирования сигналов, но жизнь есть жизнь.
Гигабитный Ethernet, построенный на 1000Base-T, использует иную схему кодирования, поскольку изменять состояние сигнала в течение 1 нс для медного кабеля затруднительно. Здесь применяются 4 витые пары категории 5, что дает возможность параллельно передавать 4 символа. Каждый символ кодируется одним из пяти уровней напряжения. Таким образом, один сигнал может означать 00, 01,10 или 11. Есть еще специальное, служебное значение напряжения. На одну витую пару приходится 2 бита данных, соответственно, за один временной интервал система передает 8 бит по 4 витым парам. Тактовая частота равна 125 МГц, что позволяет работать со скоростью 1 Гбит/с. Пятый уровень напряжения был добавлен для специальных целей - кадрирования и управления.
1 Гбит/с - это довольно много. Например, если приемник отвлечется на какое-то дело в течение 1 мс и при этом забудет или не успеет освободить буфер, это означает, что он «проспит» примерно 1953 кадра. Может быть и другая ситуация: один компьютер выдает данные по гигабитной сети, а другой принимает их по классическому Ethernet. Вероятно, первый быстро завалит данными второго. В первую очередь переполнится буфер обмена. Исходя из этого было принято решение о внедрении в систему контроля потока (так было и в быстром Ethernet , хотя эти системы довольно сильно различаются).
Для реализации контроля потока одна из сторон посылает служебный кадр, сообщающий о том, что второй стороне необходимо приостановиться на некоторое время. Служебные кадры - это, на самом деле, обычные кадры Ethernet, в поле Туре которых записано 0x8808. Первые два байта поля данных - командные, а последующие, по необходимости, содержат параметры команды. Для контроля потока используются кадры типа PAUSE, причем в качестве параметра указывается продолжительность паузы в единицах времени передачи минимального кадра. Для гигабитного Ethernet такая единица равна 512 нс, а паузы могут длиться до 33,6 мс.
Гигабитный Ethernet был стандартизован, и комитет 802 заскучал. Тогда IEEE предложил ему начать работу над 10-гигабитным Ethernet. Начались долгие попытки найти в английском алфавите какую-нибудь букву после z. Когда стало очевидно, что такой буквы нет в природе, от старого подхода решено было отказаться и перейти к двухбуквенным индексам. Так в 2002 году появился стандарт 802.3ае. Судя по всему, появление 100-гигабитного Ethernet уже тоже не за горами.
Если не знаешь ответов на эти вопросы, а читать стандарты и серьезную литературу по теме лень - прошу под кат.
Кто-то считает, что это очевидные вещи, другие скажут, что скучная и ненужная теория. Тем не менее на собеседованиях периодически можно услышать подобные вопросы. Мое мнение: о том, о чем ниже пойдет речь, нужно знать всем, кому приходится брать в руки «обжимку» 8P8C (этот разъем обычно ошибочно называют RJ-45). На академическую глубину не претендую, воздержусь от формул и таблиц, так же за бортом оставим линейное кодирование. Речь пойдет в основном о медных проводах, не об оптике, т.к. они шире распространены в быту.
Технология Ethernet описывает сразу два нижних уровня модели OSI . Физический и канальный. Дальше будем говорить только о физическом, т.е. о том, как передаются биты между двумя соседними устройствами.
Технология Ethernet - часть богатого наследия исследовательского центра Xerox PARC . Ранние версии Ethernet использовали в качестве среды передачи коаксиальный кабель, но со временем он был полностью вытеснен оптоволокном и витой парой. Однако важно понимать, что применение коаксиального кабеля во многом определило принципы работы Ethernet. Дело в том, что коаксиальный кабель - разделяемая среда передачи. Важная особенность разделяемой среды: ее могут использовать одновременно несколько интерфейсов, но передавать в каждый момент времени должен только один. С помощью коаксиального кабеля можно соединит не только 2 компьютера между собой, но и более двух, без применения активного оборудования. Такая топология называется шина . Однако если хотябы два узла на одной шине начнут одновременно передавать информацию, то их сигналы наложатся друг на друга и приемники других узлов ничего не разберут. Такая ситуация называется коллизией , а часть сети, узлы в которой конкурируют за общую среду передачи - доменом коллизий . Для того чтоб распознать коллизию, передающий узел постоянно наблюдает за сигналов в среде и если собственный передаваемый сигнал отличается от наблюдаемого - фиксируется коллизия. В этом случае все узлы перестают передавать и возобновляют передачу через случайный промежуток времени.
Теперь давайте представим, что будет, если в сети, изображенной на рисунке, узлы A и С одновременно начнут передачу, но успеют ее закончить раньше, чем примут сигнал друг друга. Это возможно, при достаточно коротком передаваемом сообщении и достаточно длинном кабеле, ведь как нам известно из школьной программы, скорость распространения любых сигналов в лучшем случае составляет C=3*10 8 м/с. Т.к. каждый из передающих узлов примет встречный сигнал только после того, как уже закончит передавать свое сообщение - факт того, что произошла коллизия не будет установлен ни одним из них, а значит повторной передачи кадров не будет. Зато узел B на входе получит сумму сигналов и не сможет корректно принять ни один из них. Для того, чтоб такой ситуации не произошло необходимо ограничить размер домена коллизий и минимальный размер кадра. Не трудно догадаться, что эти величины прямо пропорциональны друг другу. В случае же если объем передаваемой информации не дотягивает до минимального кадра, то его увеличивают за счет специального поля pad, название которого можно перевести как заполнитель.
Таким образом чем больше потенциальный размер сегмента сети, тем больше накладных расходов уходит на передачу порций данных маленького размера. Разработчикам технологии Ethernet пришлось искать золотую середину между двумя этими параметрами, и минимальным размером кадра была установлена величина 64 байта.
Витая пара в качестве среды передачи отличается от коаксиального кабеля тем, что может соединять только два узла и использует разделенные среды для передачи информации в разных направлениях. Одна пара используется для передачи (1,2 контакты, как правило оранжевый и бело-оранжевый провода) и одна пара для приема (3,6 контакты, как правило зеленый и бело-зеленый провода). На активном сетевом оборудовании наоборот. Не трудно заметить, что пропущена центральная пара контактов: 4, 5. Эту пару специально оставили свободной, если в ту же розетку вставить RJ11, то он займет как раз свободные контакты. Таким образом можно использовать один кабели и одну розетку, для LAN и, например, телефона. Пары в кабеле выбраны таким образом, чтоб свести к минимуму взаимное влияние сигналов друг на друга и улучшить качество связи. Провода одной пару свиты между собой для того, чтоб влияние внешних помех на оба провода в паре было примерно одинаковым.Возникает вопрос: откуда берется ограничение на длину сегмента у Ethernet по витой паре, если нет разделяемой среды? Всё дело в том, первые сети построенные на витой паре использовали концентраторы. Концентратор (иначе говоря многовходовый повторитель) - устройство имеющее несколько портов Ethernet и транслирующее полученный пакет во все порты кроме того, с которого этот пакет пришел. Таким образом если концентратор начинал принимать сигналы сразу с двух портов, то он не знал, что транслировать в остальные порты, это была коллизия. То же касалось и первых Ethernet-сетей использующих оптику (10Base-FL).
Зачем же тогда использовать 4х-парный кабель, если из 4х пар используются только две? Резонный вопрос, и вот несколько причин для того, чтобы делать это:
Не смотря на это на практике часто используют 2х-парный кабель, подключают сразу 2 компьютера по одному 4х-парному, либо используют свободные пары для подключения телефона.
В отличии от своих предшественников Gigabit Ethernet всегда использует для передачи одновременно все 4 пары. Причем сразу в двух направлениях. Кроме того информация кодируется не двумя уровнями как обычно (0 и 1), а четырьмя (00,01,10,11). Т.е. уровень напряжения в каждый конкретный момент кодирует не один, а сразу два бита. Это сделано для того, чтоб снизить частоту модуляции с 250 МГц до 125 МГц. Кроме того добавлен пятый уровень, для создания избыточности кода. Он делает возможной коррекцию ошибок на приеме. Такой вид кодирования называется пятиуровневым импульсно-амплитудным кодированием (PAM-5). Кроме того, для того, чтоб использовать все пары одновременно
для приема и передачи сетевой адаптер вычитает из общего сигнала собственный переданный сигнал, чтоб получить сигнал переданный другой стороной. Таким образом реализуется полнодуплексный режим по одному каналу.
10 Gigabit Ethernet уже во всю используется провайдерами, но в SOHO сегменте не применяется, т.к. судя по всему там вполне хватает Gigabit Ethernet. 10GBE качестве среды распространения использует одно- и многомодовое волокно, с или без уплотнением по длине волны , медные кабели с разъемом InfiniBand а так же витую пару в стандарте 10GBASE-T или IEEE 802.3an-2006.
40-гигабитный Ethernet (или 40GbE ) и 100-гигабитный Ethernet (или 100GbE ). Разработка этих стандартов была закончена в июле 2010 года. В настоящий момент ведущие производители сетевого оборудования, такие как Cisco, Juniper Networks и Huawei уже заняты разработкой и выпуском первых маршрутизаторов поддерживающих эти технологии.
В заключении стоит упомянуть о перспективной технологии Terabit Ethernet
. Боб Меткалф, создатель предположил, что технология будет разработана к 2015 году, и так же сказал:
Чтобы реализовать Ethernet 1 ТБит/с, необходимо преодолеть множество ограничений, включая 1550-нанометровые лазеры и модуляцию с частотой 15 ГГц. Для будущей сети нужны новые схемы модуляции, а также новое оптоволокно, новые лазеры, в общем, все новое
UPD
: Спасибо хабраюзеру , что подсказал, про то что разъем, который я всю жизнь называл RJ45 на самом деле 8P8C .
UPD2:
: Спасибо пользователю , что объяснил, почему используются контакты 1,2,3 и 6.
Введение
Сети на основе 10/100 Мбит/с Ethernet будет более чем достаточно для выполнения любых задач в небольших сетях. Но как насчет будущего? Вы подумали о потоках видео, которые будут проходить по сети вашего дома? Справится ли с ними 10/100 Ethernet?
В нашей первой статье, посвященной гигабитному Ethernet, мы вплотную с ним познакомимся и определим, нужен ли он вам. Мы также постараемся узнать, что вам потребуется для создания "готовой к гигабиту" сети и проведем краткий экскурс в гигабитное оборудование для небольших сетей.
Что такое гигабитный Ethernet?
Гигабитный Ethernet также известен как "гигабит по меди" или 1000BaseT . Он представляет собой обычную версию Ethernet, работающую на скоростях до 1.000 мегабит в секунду, то есть в десять раз быстрее 100BaseT.
Основой гигабитного Ethernet является стандарт IEEE 802.3z , который был утвержден в 1998 году. Однако в июне 1999 года к нему вышло дополнение - стандарт гигабитного Ethernet по медной витой паре 1000BaseT . Именно этот стандарт смог вывести гигабитный Ethernet из серверных комнат и магистральных каналов, обеспечив его применение в тех же условиях, что и 10/100 Ethernet.
До появления 1000BaseT для гигабитного Ethernet необходимо было использовать волоконно-оптический или экранированный медный кабели, которые вряд ли можно назвать удобными для прокладки обычных локальных сетей. Данные кабели (1000BaseSX, 1000BaseLX и 1000BaseCX) и сегодня используются в специальных областях применения, поэтому мы не будем их рассматривать.
Группа гигабитного Ethernet 802.3z прекрасно справилась со своей работой - она выпустила универсальный стандарт, в десять раз превышающий скорость 100BaseT. 1000BaseT также является обратно совместимым с 10/100 оборудованием, он использует CAT-5 кабель (или более высокую категорию). Кстати, сегодня типичная сеть построена именно на базе кабеля пятой категории.
Нужен ли он нам?
В первой литературе о гигабитном Ethernet в качестве области применения нового стандарта указывался корпоративный рынок, и чаще всего - связь хранилищ данных. Поскольку гигабитный Ethernet обеспечивать в десять раз больший канал, чем привычный 100BaseT, естественным применением стандарта является соединение участков, требующих высокую пропускную способность. Это связь между серверами, коммутаторами и магистральными узлами. Именно там гигабитный Ethernet необходим, нужен и полезен.
По мере снижения цен на гигабитное оборудование область применения 1000BaseT расширилась до компьютеров "опытных пользователей" и рабочих групп, использующих "требовательные к пропускной способности приложения".
Поскольку потребности в передаче данных у большинства небольших сетей более чем скромные, вряд ли им когда-нибудь понадобится пропускная способность сети 1000BaseT. Давайте рассмотрим некоторые типичные области применения небольших сетей и оценим их потребность в гигабитном Ethernet.
Нужен ли он нам, продолжение
Подобное применение характерно, скорее, для малых офисов, особенно в компаниях, занимающихся графическим дизайном, архитектурой или другим бизнесом, связанным с обработкой файлов размером в десятки-сотни мегабайт. Вы легко подсчитаете, что 100-мегабайтный файл будет передан по 100BaseT сети всего за восемь секунд [(100Мбайт x 8бит/байт)/ 100 Мбит/с]. В действительности же многие факторы ухудшают скорость передачи, так что ваш файл будет передаваться несколько дольше. Некоторые из этих факторов связаны с операционной системой, запущенными приложениями, количеством памяти на ваших компьютерах, скоростью процессора и возрастом. (Возраст системы влияет на скорость шин на материнской плате).
Еще одним важным фактором является скорость сетевого оборудования, и переход на гигабитное оборудование позволяет устранить потенциальное узкое место и ускорить передачу больших объемов файлов. Многие подтвердят, что получение скоростей выше 50 Мбит/с на 100BaseT сети - дело отнюдь не тривиальное. Гигабитный же Ethernet сможет обеспечить пропускную способность выше 100 Мбит/с.
Можно рассматривать этот случай как вариант "больших файлов". Если ваша сеть настроена на резервирование всех компьютеров на один файловый сервер, то гигабитный Ethernet позволит вам ускорить этот процесс. Однако здесь существует и подводный камень - увеличение "трубы" пропускания к серверу может не привести к положительному эффекту, если сервер не будет успевать обрабатывать входящий поток данных (также это касается и носителя резервной информации).
Для получения выгоды от высокоскоростной сети вам следует оснастить сервер большим объемом памяти и проводить резервирование на быстрый жесткий диск, а не ленту или CDROM. Как видим, к переходу на гигабитный Ethernet следует основательно подготовиться.
Эта область применения опять же более характерна для сетей малого бизнеса, чем для домашних сетей. Между клиентом и сервером в подобных приложениях может передаваться большой объем данных. Подход прежний: вам необходимо проанализировать объем передающихся сетевых данных, чтобы узнать, сможет ли приложение "успеть" за увеличением пропускной способности сети и достаточно ли этих данных для нагрузки гигабитного Ethernet.
По правде говоря, мы считаем, что вряд ли большинство "строителей" домашних сетей найдут достаточно оснований для покупки гигабитного оборудования. В сетях малого бизнеса переход на гигабит может помочь, но мы рекомендуем сначала провести анализ количества передаваемых данных. С современным состоянием все понятно. Но что делать, если вы желаете учесть возможность будущей модернизации. Что вам нужно сделать сегодня, чтобы быть к ней готовым? В следующей части нашей статьи мы рассмотрим изменения, которые необходимо осуществить с самой дорогой, чаще всего и самой трудоемкой, части сети - кабелем .
Кабель для гигабитного Ethernet
Как мы уже упоминали во введении, одним из ключевых требований стандарта 1000BaseT является использования кабеля категории 5 (CAT 5) или выше. То есть гигабитный Ethernet может работать на существующей кабельной структуре 5 категории . Согласитесь, подобная возможность очень удобна. Как правило, все современные сети используют кабель пятой категории, если только ваша сеть не была установлена в 1996 году или раньше (стандарт был утвержден в 1995 году). Однако здесь существует несколько подводных камней.
Как видно из этой статьи , 1000BaseT использует все четыре пары кабеля категории 5 (или выше) для создания четырех 250 Мбит/с каналов. (Также применяется и другая схема кодирования - пятиуровневая амплитудно-импульсная модуляция - чтобы оставаться в пределах частотного диапазона 100 МГц CAT5). В результате мы можем использовать для гигабитного Ethernet существующую кабельную структуру CAT 5.
Поскольку 10/100BaseT использует только две пары CAT 5 из четырех, некоторые люди не подключали лишние пары при прокладке своих сетей. Пары использовались, к примеру, для телефона или для питания по Ethernet (POE). К счастью гигабитные сетевые карты и коммутаторы обладают достаточным интеллектом, чтобы откатиться на стандарт 100BaseT если все четыре пары будут недоступны. Поэтому ваша сеть в любом случае будет работать с гигабитными коммутаторами и сетевыми картами, но высокой скорости за уплаченные деньги вы не получите.
Еще одна проблема самодеятельных сетевиков - плохая обжимка и дешевые настенные розетки. Они приводят к несоответствиям импеданса, в результате чего возникают обратные потери, а вследствие них и уменьшение пропускной способности. Конечно, вы можете попробовать поискать причину "в лоб", но все же вам лучше обзавестись сетевым тестером, который сможет обнаружить обратные потери и перекрестные помехи. Или просто смириться с низкой скоростью.
1000BaseT ограничен той же максимальной длиной сегмента, что и 10/100BaseT. Таким образом, максимальный диаметр сети составляет 200 метров (от одного компьютера до другого через один коммутатор). Что касается топологии 1000BaseT, то здесь работают те же правила, что и для 100BaseT, за исключением допустимости лишь одного повторителя на сегмент сети (или, если быть более точным, на один "полудуплексный домен коллизий"). Но поскольку гигабитный Ethernet не поддерживает полудуплексную передачу, вы можете забыть о последнем требовании. В общем если ваша сеть прекрасно себя чувствовала под 100BaseT, у вас не должно возникнуть проблем при переходе к гигабиту.
Кабель для гигабитного Ethernet, продолжение
Для прокладки новых сетей лучше всего использовать кабель CAT 5e . И хотя CAT 5 и CAT 5e оба пропускают частоту 100 МГц , кабель CAT5e производится с учетом дополнительных параметров, важных для лучшей передачи высокочастотных сигналов.
И хотя современный CAT 5 кабель будет прекрасно работать с 1000BaseT, вам лучше все же выбрать CAT 5e, если вы хотите гарантировать высокую пропускную способность. Если же вы колеблетесь, прикиньте стоимость кабеля CAT 5 и CAT 5e и действуйте по своим средствам.
Единственное, чего вам следует избегать - рекомендаций по покупке CAT 6 кабеля для гигабитного Ethernet. CAT 6 был добавлен в стандарт TIA-568 в июне 2002 года и он пропускает частоты до 200 МГц . Продавцы наверняка будут уговаривать вас купить именно более дорогую шестую категорию, но она вам понадобится, только если вы планируете построить сеть 10 Гбит/с Ethernet по медной проводке, что на данный момент вряд ли реально. А что насчет кабеля CAT 7? Забудьте про него!
Если же вы располагаете хорошей суммой, то лучше ее потратить на специалиста-сетевика , который обладает достаточным опытом прокладки гигабитных сетей . Специалист сможет грамотно проложить кабели или проверить вашу существующую сеть на работу с гигабитным Ethernet. При установке кабеля CAT 6 мы крайне рекомендуем обратиться за помощью к профессионалам, поскольку этот кабель оговаривает радиус сгиба и специальные качественные разъемы.
Гигабитное оборудование
В некотором роде вопрос "гигабит или нет" мог быть предметом спора год или пару лет назад. Если смотреть с точки зрения покупателя SOHO, переход от 10 к 10/100 Мбит/с уже случился. Новые компьютеры оснащаются 10/100 Ethernet портами, маршрутизаторы уже используют встроенные 10/100 коммутаторы, а не 10BaseT концентраторы. Однако подобная перемена не является следствием требований и пожеланий домашних "сетевиков". Они довольствуются существующим оборудованием.
За эти изменения нам следует благодарить корпоративных пользователей, которые покупают сегодня в массовых количествах только 10/100 оборудование, что позволяет опустить на него цены. Как только производители потребительского оборудования обнаружили, что использовать 10BaseT чипы по сравнению с 10/100 вариантам дороже , они долго не раздумывали.
Таким образом, вчерашняя архитектура на базе 10BaseT концентраторов незаметно перешла в современные 10/100 коммутируемые сети. Точно такой же переход мы испытаем и с 10/100 на 10/100/1000 Мбит/с. И хотя до переломного момента осталось еще год или два, переход уже начался и цены неуклонно продолжают свое падение вниз.
Все что вам нужно - купить гигабитную сетевую карту и гигабитный коммутатор. Давайте рассмотрим их чуть подробнее.
Фирменные 32-битные PCI 10/100/1000BaseT сетевые карты типа Intel PRO1000 MT, Netgear GA302T и SMC SMC9552TX стоят в Интернете от $40 до $70. Продукты производителей второго эшелона дешевле примерно на $5. И хотя гигабитные сетевые карты приблизительно в два с половиной раза дороже средних 10/100 карт, вряд ли ваш кошелек вообще заметит какую-либо разницу, если только вы не закупаете их оптовыми партиями.
Вы можете найти сетевые карты, поддерживающие не только 32-битную шину PCI, но и 64-битную, однако и стоят они дороже. Чего вы не увидите, так это CardBus адаптеров для ваших ноутбуков. По каким то причинам производители считают, что ноутбукам гигабитные сети вообще не нужны.
А вот цена 10/100/1000 коммутаторов заставляет десять раз подумать о целесообразности перехода на гигабитный Ethernet. Хорошая новость: сегодня уже появились прозрачные гигабитные коммутаторы, которые стоят гораздо дешевле своих управляемых собратьев для корпоративного рынка.
Простой четырехпортовый 10/100/1000 коммутатор Netgear GS104 можно купить меньше чем за $225. Если вы остановите свой выбор на менее известных фирмах типа TRENDnet TEG-S40TXE, то уменьшите стоимость до $150. Мало четырех портов - пожалуйста. Восьмипортовая версия Netgear GS108 обойдется вам примерно в $450, а TRENDnet TEG-S80TXD - около $280.
Учитывая, что пятипортовый 10/100 коммутатор сегодня стоит всего $20, цены на гигабит кому-то покажутся слишком высокими. Но вспомните: еще совсем недавно вы могли купить только управляемые гигабитные коммутаторы стоимостью $100+ за порт. Цены идут в правильном направлении!
Придется ли менять компьютеры?
Откроем небольшой секрет гигабитного Ethernet: под Win98 или 98SE вы, скорее всего, не получите никакого преимущества от гигабитной скорости. И хотя с помощью редактирования реестра можно попытаться улучшить пропускную способность, вы все равно не получите существенного прироста производительности по сравнению с текущим 10/100 оборудованием.
Проблема кроется в TCP/IP стеке Win98, который не был разработан с учетом высокоскоростных сетей. У стека возникают проблемы даже с использованием 100BaseT сети, чего уж тогда говорить о гигабитной связи! Мы еще вернемся к этому вопросу во второй статье, но пока что вам следует рассматривать только Win2000 и WinXP для работы с гигабитным Ethernet.
Последним предложением мы отнюдь не подразумеваем, что только Windows 2000 и XP поддерживают гигабитные сетевые карты. Мы просто не проверяли производительность под другими операционными системами, так что воздержитесь, пожалуйста, от язвительных замечаний!
Если вы интересуетесь, придется ли вам выбрасывать старый добрый компьютер и покупать новый для использования гигабитного Ethernet, то наш ответ - "возможно". Судя по нашем практическому опыту, один герц "современных" процессоров равняется одному биту в секунду пропускной способности сети . Один из производителей гигабитного сетевого оборудования согласился с нами: любая машина с тактовой частотой 700 МГц или ниже не сможет в полной мере использовать пропускную способность гигабитного Ethernet. Так что даже с правильной операционной системой старым компьютерам гигабитный Ethernet - все равно, что мертвому припарки. Вы скорее увидите скорости 100-500 Мбит/с , чем что-то, близкое к гигабиту.
Заключение
Хорошие новости: падение цен на гигабитное сетевое оборудование продолжается, и вы можете с успехом использовать существующую кабельную структуру. Но вам придется модернизировать операционные системы компьютеров и их "железо".
Во второй части нашего обзора мы произведем более глубокое погружение в основы гигабитного Ethernet.
Если вам нужна подробная информация о гигабитном Ethernet, то вы можете обратиться по ссылкам в соответствующей секции (на английском).
Статья первоначально появилась на SmallNetBuilder
.
Copyright
Tim Higgins 2003. All rights reserved.
Введение
Сети на основе 10/100 Мбит/с Ethernet будет более чем достаточно для выполнения любых задач в небольших сетях. Но как насчет будущего? Вы подумали о потоках видео, которые будут проходить по сети вашего дома? Справится ли с ними 10/100 Ethernet?
В нашей первой статье, посвященной гигабитному Ethernet, мы вплотную с ним познакомимся и определим, нужен ли он вам. Мы также постараемся узнать, что вам потребуется для создания «готовой к гигабиту» сети и проведем краткий экскурс в гигабитное оборудование для небольших сетей.
Что такое гигабитный Ethernet?
Гигабитный Ethernet также известен как «гигабит по меди» или 1000BaseT . Он представляет собой обычную версию Ethernet, работающую на скоростях до 1.000 мегабит в секунду, то есть в десять раз быстрее 100BaseT.
Основой гигабитного Ethernet является стандарт IEEE 802.3z , который был утвержден в 1998 году. Однако в июне 1999 года к нему вышло дополнение — стандарт гигабитного Ethernet по медной витой паре 1000BaseT . Именно этот стандарт смог вывести гигабитный Ethernet из серверных комнат и магистральных каналов, обеспечив его применение в тех же условиях, что и 10/100 Ethernet.
До появления 1000BaseT для гигабитного Ethernet необходимо было использовать волоконно-оптический или экранированный медный кабели, которые вряд ли можно назвать удобными для прокладки обычных локальных сетей. Данные кабели (1000BaseSX, 1000BaseLX и 1000BaseCX) и сегодня используются в специальных областях применения, поэтому мы не будем их рассматривать.
Группа гигабитного Ethernet 802.3z прекрасно справилась со своей работой — она выпустила универсальный стандарт, в десять раз превышающий скорость 100BaseT. 1000BaseT также является обратно совместимым с 10/100 оборудованием, он использует CAT-5 кабель (или более высокую категорию). Кстати, сегодня типичная сеть построена именно на базе кабеля пятой категории.
Нужен ли он нам?
В первой литературе о гигабитном Ethernet в качестве области применения нового стандарта указывался корпоративный рынок, и чаще всего — связь хранилищ данных. Поскольку гигабитный Ethernet обеспечивать в десять раз больший канал, чем привычный 100BaseT, естественным применением стандарта является соединение участков, требующих высокую пропускную способность. Это связь между серверами, коммутаторами и магистральными узлами. Именно там гигабитный Ethernet необходим, нужен и полезен.
По мере снижения цен на гигабитное оборудование область применения 1000BaseT расширилась до компьютеров «опытных пользователей» и рабочих групп, использующих «требовательные к пропускной способности приложения».
Поскольку потребности в передаче данных у большинства небольших сетей более чем скромные, вряд ли им когда-нибудь понадобится пропускная способность сети 1000BaseT. Давайте рассмотрим некоторые типичные области применения небольших сетей и оценим их потребность в гигабитном Ethernet.
Нужен ли он нам, продолжение
Подобное применение характерно, скорее, для малых офисов, особенно в компаниях, занимающихся графическим дизайном, архитектурой или другим бизнесом, связанным с обработкой файлов размером в десятки-сотни мегабайт. Вы легко подсчитаете, что 100-мегабайтный файл будет передан по 100BaseT сети всего за восемь секунд [(100Мбайт x 8бит/байт)/ 100 Мбит/с]. В действительности же многие факторы ухудшают скорость передачи, так что ваш файл будет передаваться несколько дольше. Некоторые из этих факторов связаны с операционной системой, запущенными приложениями, количеством памяти на ваших компьютерах, скоростью процессора и возрастом. (Возраст системы влияет на скорость шин на материнской плате).
Еще одним важным фактором является скорость сетевого оборудования, и переход на гигабитное оборудование позволяет устранить потенциальное узкое место и ускорить передачу больших объемов файлов. Многие подтвердят, что получение скоростей выше 50 Мбит/с на 100BaseT сети — дело отнюдь не тривиальное. Гигабитный же Ethernet сможет обеспечить пропускную способность выше 100 Мбит/с.
Можно рассматривать этот случай как вариант «больших файлов». Если ваша сеть настроена на резервирование всех компьютеров на один файловый сервер, то гигабитный Ethernet позволит вам ускорить этот процесс. Однако здесь существует и подводный камень — увеличение «трубы» пропускания к серверу может не привести к положительному эффекту, если сервер не будет успевать обрабатывать входящий поток данных (также это касается и носителя резервной информации).
Для получения выгоды от высокоскоростной сети вам следует оснастить сервер большим объемом памяти и проводить резервирование на быстрый жесткий диск, а не ленту или CDROM. Как видим, к переходу на гигабитный Ethernet следует основательно подготовиться.
Эта область применения опять же более характерна для сетей малого бизнеса, чем для домашних сетей. Между клиентом и сервером в подобных приложениях может передаваться большой объем данных. Подход прежний: вам необходимо проанализировать объем передающихся сетевых данных, чтобы узнать, сможет ли приложение «успеть» за увеличением пропускной способности сети и достаточно ли этих данных для нагрузки гигабитного Ethernet.
По правде говоря, мы считаем, что вряд ли большинство «строителей» домашних сетей найдут достаточно оснований для покупки гигабитного оборудования. В сетях малого бизнеса переход на гигабит может помочь, но мы рекомендуем сначала провести анализ количества передаваемых данных. С современным состоянием все понятно. Но что делать, если вы желаете учесть возможность будущей модернизации. Что вам нужно сделать сегодня, чтобы быть к ней готовым? В следующей части нашей статьи мы рассмотрим изменения, которые необходимо осуществить с самой дорогой, чаще всего и самой трудоемкой, части сети — кабелем .
Кабель для гигабитного Ethernet
Как мы уже упоминали во введении, одним из ключевых требований стандарта 1000BaseT является использования кабеля категории 5 (CAT 5) или выше. То есть гигабитный Ethernet может работать на существующей кабельной структуре 5 категории . Согласитесь, подобная возможность очень удобна. Как правило, все современные сети используют кабель пятой категории, если только ваша сеть не была установлена в 1996 году или раньше (стандарт был утвержден в 1995 году). Однако здесь существует несколько подводных камней.
Как видно из этой статьи , 1000BaseT использует все четыре пары кабеля категории 5 (или выше) для создания четырех 250 Мбит/с каналов. (Также применяется и другая схема кодирования — пятиуровневая амплитудно-импульсная модуляция — чтобы оставаться в пределах частотного диапазона 100 МГц CAT5). В результате мы можем использовать для гигабитного Ethernet существующую кабельную структуру CAT 5.
Поскольку 10/100BaseT использует только две пары CAT 5 из четырех, некоторые люди не подключали лишние пары при прокладке своих сетей. Пары использовались, к примеру, для телефона или для питания по Ethernet (POE). К счастью гигабитные сетевые карты и коммутаторы обладают достаточным интеллектом, чтобы откатиться на стандарт 100BaseT если все четыре пары будут недоступны. Поэтому ваша сеть в любом случае будет работать с гигабитными коммутаторами и сетевыми картами, но высокой скорости за уплаченные деньги вы не получите.
Еще одна проблема самодеятельных сетевиков — плохая обжимка и дешевые настенные розетки. Они приводят к несоответствиям импеданса, в результате чего возникают обратные потери, а вследствие них и уменьшение пропускной способности. Конечно, вы можете попробовать поискать причину «в лоб», но все же вам лучше обзавестись сетевым тестером, который сможет обнаружить обратные потери и перекрестные помехи. Или просто смириться с низкой скоростью.
1000BaseT ограничен той же максимальной длиной сегмента, что и 10/100BaseT. Таким образом, максимальный диаметр сети составляет 200 метров (от одного компьютера до другого через один коммутатор). Что касается топологии 1000BaseT, то здесь работают те же правила, что и для 100BaseT, за исключением допустимости лишь одного повторителя на сегмент сети (или, если быть более точным, на один «полудуплексный домен коллизий»). Но поскольку гигабитный Ethernet не поддерживает полудуплексную передачу, вы можете забыть о последнем требовании. В общем если ваша сеть прекрасно себя чувствовала под 100BaseT, у вас не должно возникнуть проблем при переходе к гигабиту.
Кабель для гигабитного Ethernet, продолжение
Для прокладки новых сетей лучше всего использовать кабель CAT 5e . И хотя CAT 5 и CAT 5e оба пропускают частоту 100 МГц , кабель CAT5e производится с учетом дополнительных параметров, важных для лучшей передачи высокочастотных сигналов.
Просмотрите следующие документы Belden, чтобы подробнее узнать о спецификациях CAT 5e кабеля (на английском):
И хотя современный CAT 5 кабель будет прекрасно работать с 1000BaseT, вам лучше все же выбрать CAT 5e, если вы хотите гарантировать высокую пропускную способность. Если же вы колеблетесь, прикиньте стоимость кабеля CAT 5 и CAT 5e и действуйте по своим средствам.
Единственное, чего вам следует избегать — рекомендаций по покупке CAT 6 кабеля для гигабитного Ethernet. CAT 6 был добавлен в стандарт TIA-568 в июне 2002 года и он пропускает частоты до 200 МГц . Продавцы наверняка будут уговаривать вас купить именно более дорогую шестую категорию, но она вам понадобится, только если вы планируете построить сеть 10 Гбит/с Ethernet по медной проводке, что на данный момент вряд ли реально. А что насчет кабеля CAT 7? Забудьте про него!
Если же вы располагаете хорошей суммой, то лучше ее потратить на специалиста-сетевика , который обладает достаточным опытом прокладки гигабитных сетей . Специалист сможет грамотно проложить кабели или проверить вашу существующую сеть на работу с гигабитным Ethernet. При установке кабеля CAT 6 мы крайне рекомендуем обратиться за помощью к профессионалам, поскольку этот кабель оговаривает радиус сгиба и специальные качественные разъемы.
Гигабитное оборудование
В некотором роде вопрос «гигабит или нет» мог быть предметом спора год или пару лет назад. Если смотреть с точки зрения покупателя SOHO, переход от 10 к 10/100 Мбит/с уже случился. Новые компьютеры оснащаются 10/100 Ethernet портами, маршрутизаторы уже используют встроенные 10/100 коммутаторы, а не 10BaseT концентраторы. Однако подобная перемена не является следствием требований и пожеланий домашних «сетевиков». Они довольствуются существующим оборудованием.
За эти изменения нам следует благодарить корпоративных пользователей, которые покупают сегодня в массовых количествах только 10/100 оборудование, что позволяет опустить на него цены. Как только производители потребительского оборудования обнаружили, что использовать 10BaseT чипы по сравнению с 10/100 вариантам дороже , они долго не раздумывали.
Таким образом, вчерашняя архитектура на базе 10BaseT концентраторов незаметно перешла в современные 10/100 коммутируемые сети. Точно такой же переход мы испытаем и с 10/100 на 10/100/1000 Мбит/с. И хотя до переломного момента осталось еще год или два, переход уже начался и цены неуклонно продолжают свое падение вниз.
Все что вам нужно — купить гигабитную сетевую карту и гигабитный коммутатор. Давайте рассмотрим их чуть подробнее.
Фирменные 32-битные PCI 10/100/1000BaseT сетевые карты типа Intel PRO1000 MT, Netgear GA302T и SMC SMC9552TX стоят в Интернете от $40 до $70. Продукты производителей второго эшелона дешевле примерно на $5. И хотя гигабитные сетевые карты приблизительно в два с половиной раза дороже средних 10/100 карт, вряд ли ваш кошелек вообще заметит какую-либо разницу, если только вы не закупаете их оптовыми партиями.
Вы можете найти сетевые карты, поддерживающие не только 32-битную шину PCI, но и 64-битную, однако и стоят они дороже. Чего вы не увидите, так это CardBus адаптеров для ваших ноутбуков. По каким то причинам производители считают, что ноутбукам гигабитные сети вообще не нужны.
А вот цена 10/100/1000 коммутаторов заставляет десять раз подумать о целесообразности перехода на гигабитный Ethernet. Хорошая новость: сегодня уже появились прозрачные гигабитные коммутаторы, которые стоят гораздо дешевле своих управляемых собратьев для корпоративного рынка.
Простой четырехпортовый 10/100/1000 коммутатор Netgear GS104 можно купить меньше чем за $225. Если вы остановите свой выбор на менее известных фирмах типа TRENDnet TEG-S40TXE, то уменьшите стоимость до $150. Мало четырех портов — пожалуйста. Восьмипортовая версия Netgear GS108 обойдется вам примерно в $450, а TRENDnet TEG-S80TXD — около $280.
Учитывая, что пятипортовый 10/100 коммутатор сегодня стоит всего $20, цены на гигабит кому-то покажутся слишком высокими. Но вспомните: еще совсем недавно вы могли купить только управляемые гигабитные коммутаторы стоимостью $100+ за порт. Цены идут в правильном направлении!
Придется ли менять компьютеры?
Откроем небольшой секрет гигабитного Ethernet: под Win98 или 98SE вы, скорее всего, не получите никакого преимущества от гигабитной скорости. И хотя с помощью редактирования реестра можно попытаться улучшить пропускную способность, вы все равно не получите существенного прироста производительности по сравнению с текущим 10/100 оборудованием.
Проблема кроется в TCP/IP стеке Win98, который не был разработан с учетом высокоскоростных сетей. У стека возникают проблемы даже с использованием 100BaseT сети, чего уж тогда говорить о гигабитной связи! Мы еще вернемся к этому вопросу во второй статье, но пока что вам следует рассматривать только Win2000 и WinXP для работы с гигабитным Ethernet.
Последним предложением мы отнюдь не подразумеваем, что только Windows 2000 и XP поддерживают гигабитные сетевые карты. Мы просто не проверяли производительность под другими операционными системами, так что воздержитесь, пожалуйста, от язвительных замечаний!
Если вы интересуетесь, придется ли вам выбрасывать старый добрый компьютер и покупать новый для использования гигабитного Ethernet, то наш ответ — «возможно». Судя по нашем практическому опыту, один герц «современных» процессоров равняется одному биту в секунду пропускной способности сети . Один из производителей гигабитного сетевого оборудования согласился с нами: любая машина с тактовой частотой 700 МГц или ниже не сможет в полной мере использовать пропускную способность гигабитного Ethernet. Так что даже с правильной операционной системой старым компьютерам гигабитный Ethernet — все равно, что мертвому припарки. Вы скорее увидите скорости 100-500 Мбит/с
Витой пары до десяти гигабит
Что нужно учитывать при выборе медных кабельных решений для приложений desyatigigabitnyh?
IEEE 802.3an (10GBASE-T), то передача данных через сбалансированный медный кабель со скоростью 10 Гбит / с, летом 2006 года. Примерно год до начала этого стандарта иностранные специалисты имеют интенсивные дискуссии о двух конкурирующих кабельных решений. Спор не имеет уменьшились. Неэкранированный кабель на основе U / UTP (ранее UTP) против использования экранированных кабелей F / UTP (ранее: FTP), U / FTP (ранее СТП) или S / FTP (ранее S-STP). Каждый из этих вариантов имеет свои преимущества и недостатки.
Тенденции в потреблении каждого типа кабеля зависит от предпочтений местных рынках. Кроме того, в Соединенных Штатах, Канаде, Великобритании и некоторых других Английский-язычных стран, традиционно доминировали неэкранированная решения, из которых около 95%. Диаметрально противоположное положение на европейском континенте. В немецко-говорящих странах (Германия, Австрия, Швейцария) характеризуется проверку решений, доля тех же 90-95%. И политические лидеры на основе кабеля типа U / FTP и S / FTP высших категорий. Во Франции, в соотношении 60/40 в пользу экранированных решений.
Говоря об Украине, которая в настоящее время экранированные решения для примерно 30% рынка. Это решение основывается главным образом на кабель F / UTP категории 5e. Был увеличению доли проверку решений, в том числе ростом спроса на экранированные кабели на основе категории 7 По состоянию на конец 2006 года доля Категория 7 кабель в Украине составило менее 1%. А в первой половине 2007 года она выросла до 1,5-2%. Исходя из этих значений, можно прогнозировать дальнейшее увеличение спроса на высококачественные решения защищены.
Рост интереса к ним в основном объясняется тем фактом, что, наконец, приложение (10GBASE-T), имеет возможность воспользоваться всеми преимуществами высоких классов.
Технические характеристики популярных сетевых приложений
Описание
Скорость передачи данных 100 Мбит / с 1000 Мбит / с 10 Гбит / с
Кабельные системы 5/Klass Категория D Категория D 5e/Klass лучше или Категория 6 / класса E и выше
Максимальная длина канала 100 м 100 м 100 м
Модуляция RAM-памяти 3-5-RAM-16
Требуемое число пар кабеля 2 4 4
Частотная модуляция 125 Mbod 125 Mbod 800 Mbod
Основными источниками помех NEXT FEXT, Эхо Чужеродные Перекрестные (ANEXT, AFEXT)
Метод кодирования MLT-3-8-государственного 4D шпалера, эхо из Томлинсон-Harashima precoding (ТНР) + LDPC DSQ128
Если мы анализируем предложения от отечественных и зарубежных производителей СКС, то выясняется, что в Украине Есть только 3-4 desyatigigabitnyh решения, и все они защищены. Неэкранированная предложения для сетей 10GBASE-T в данный момент, но они, вероятно, некоторое время спустя.
10GBASE-T в деталях
Десять-гигабитные технологии, аналогичные 1000Base-T (Gigabit Ethernet), то двунаправленную передачу всех четырех пар одновременно. Совершенно очевидно, что для достижения требуемой высокой пропускной способностью. Кроме того, сложный метод линейной модуляции сигнала на RAM-16 и тип кодирования сигнала.
10GBASE-T стандарт устанавливает требования к средствам массовой информации на уровне канала (каналов). США, международные и европейские стандарты, требования к компонентам и кабельные системы в целом, сегодня находятся в стадии проекта, а некоторые из них уже были опубликованы. Окончательный ввод в эксплуатацию обновленного стандартов СКС в 2008 году.
Кабели категории 5e (класс D) для 10GBASE-T. Неэкранированная кабелей категории 6 (класс Е), то 10GBASE-T только в том случае, если длина кабеля пути не более 55 М. Следует, однако, с тем чтобы обеспечить соблюдение требований о AX в расширенном диапазоне частот до 500 МГц. То же самое относится и экранированной системы класса Е, но система остается в длину до 100 м.
Полное соответствие требованиям 10GBASE-T, новый класс Е.В. (на основе категории 6A), а также более высокий класс - класс F (категория 7) и нового класса FA (7 класс). Буква "А" означает "увеличить" (продлен, расширен).
Но самой большой проблемой в осуществлении этой 10GBASE-T имеют mezhkabelnye переходных разломов (Чужеродные Перекрестные - AHT). Эта цифра показывает объем navodok между двумя соседними линиями.
Благодаря технологии цифровой обработки сигналов, радио-помехи, вполне возможно, что подавление переходных беспорядков в ближайшем конце (NEXT) или коллегиального временные перебои в конце (EL-FEXT), а также уменьшения затухания (RL). Но mezhkabelnye AHT временного расстройства являются случайными в природе и их последствия не могут быть исключены при обработке сигналов. Как известно, кабели уложены балки. Это можно осуществить 10GBASE-T канал длиной 100 м, необходимо устранить вмешательство соседних AHT кабель - ANEXT и AFEXT.
Mezhkabelnye хирургии видна при передаче desyatigigabitnoy
Максимальная передача мощности (формула Шеннона)
Один из основоположников теории информации и кибернетики Elvud Клод Шеннон (1916-2001) в 1948 году оказалась ставка на способность связи (позднее Шеннона теорема). Важная вещь заключается в том, что каждый рабочий канал шума состоит в том, чтобы ограничить скорость передачи информации (максимальной мощности). Если преступление является неизбежным, ошибки в решении сигнала. Но с точки можно просто иметь соответствующую информацию кодируется угодно малой вероятностью ошибки на шум канала.
Максимальная способность канала может быть рассчитан по формуле:
C = B * log2 (1 + (S / N)),
где:
Р - способность канала (бит / сек);
W - Полоса пропускания (Гц);
S - мощность сигнала на выходе канала (дБ);
N - количество шума по каналу (дБ);
S / N - сигнал / шум.
Максимальная способность канала включает в себя два фактора - с пропускной способностью, а соотношение сигнал и агрегатов различных видов шумов (шумы, затухание, PS NEXT, PS FEXT, PS ANEXT и т.д.). При ставке Шеннона, это возможно, максимальной вместимостью кабель-канал систем различных видов. Самый большой потенциал полностью экранированных кабельных каналов с учетом характера в S / FTP категории 7 Оплата за кабель типа F / UTP категории 6A-то хуже. Неэкранированная кабельная система на основе категории 6A U / UTP имеет среднее и играет система S / FTP почти в 2 раза. Решения компоненты категории 6 U / UTP на границе. Таким образом, экранировки может быть наиболее продуктивными.
Как mezhkabelnye Болезни
Таким образом, основной проблемой в развивающихся desyatigigabitnyh до решения mezhkabelnye временный сбой. Ее существование является известной в течение долгого времени достаточно. Но до недавнего времени они не были в связи с процессом производства компонентов РАН, либо в местах испытаний готовых сценариев.
А изменения в ситуации с двумя факторами. Первый - увеличение до 500 МГц, второй - применение линейной модуляции сигнала на RAM-16. Если пять-сигнал модуляции PAM-5, который используется в 1000Base-T, между сигналом на выходе передатчика составляет 0,5 V, то shestnadtsatiurovnevoy системы PAM-16 эта разница была только 0.13 V. Расстояние между смежными сигнал на RAM-16, принимая во внимание фактическое достигает величины затухания является очень низким - 0001 В. Кроме того, слабый шум приводит к значительному сокращению качество связи. Таким образом, вероятность того, что ошибки в решении сигнала значительно выше. Отсюда вытекает необходимость шума от соседних кабелей, которые являются наиболее важными. Для контроля за использованием новых вариантов тестирования. Они образуют группу характеристики, как иностранец. По аналогии с традиционным параметры контроля vnutrikabelnyh переходных помех (NEXT, PS NEXT, FEXT, ACR, PS ACR, ELFEXT, PS ELFEXT) аналогичных измерений, связанных с соседними парами кабелей. Новые параметры были следующие имена - ANEXT, PS ANEXT, AFEXT, AACR-N, N-PS AACR, AACR-F, PS AACR-F. Следует отметить, что с введением дополнительных функций в обновленных версиях стандартов поможет выявить имена некоторых показателей vnutrikabelnyh navodok. Прежде всего, это коснется ACR. Утонченная имя этого параметра N ACR (Затухание на Перекрестные соотношение ближе к концу). А ELFEXT вместо F-ACR (Затухание на Перекрестные Соотношение в конце), которые, как правило, логично.
Тип кабелей для поддержки 10GBASE-T
Категория / класс кабель канал Длина, м-стандарты для кабелей
Категория 6/Klass T
неэкранированная решение 55 ISO / IEC TR-24750, TIA / EIA TSB-155
Категория 6/Klass E
Экранированный Решение 100 ISO / IEC TR-24750, TIA / EIA TSB-155
Категория 6A/Klass Е.А. 100 ISO / IEC 11801 (red.2.1), TIA / EIA 568-B.2-1D
Класс F 100 ISO / IEC TR-24750
FA-100 класса ISO / IEC 11801 (red.2.1)
Давайте вернемся к нашему анализу. Имеющиеся результаты тестирования различных ХУНАК свидетельствуют о том, что экранированных кабельных систем на основе кабеля категории 6A и 7-типа U / FTP и S / FTP на такие параметры, как PS ANEXT модель испытания около 6-L-(6-провод вокруг а) иметь запас 20 дБ и более. В то же время, неэкранированная Категория 6A решение, по крайней мере, стремится к нулю. Аналогичная ситуация по остальным параметрам для данного типа иностранца.
В самом деле, можно сказать, что уровень безопасности и системы хранения данных настолько велик, что она не является необходимой для mezhkabelnyh временный сбой. Это не относится к неэкранированная системы. Для таких решений Чужеродные контроля параметров является необходимым условием.
Диаметр кабеля для 10-гигабитных --
В самом деле, Есть три пути к временному нарушению AX - использование экранированных кабелей, пространственно разделенных сотрудничестве с кабелями и улучшения баланса кабель.
Разработчики U / Категория 6A UTP кабели для решения этой проблемы в увеличении расстояния между двумя соседними линиями в перспективе. Это достигается путем изменения характеристик большого кабеля. Кроме того, каждый производитель использует свою собственную марку кабеля строительства, и все эти структуры могут быть по меньшей мере шесть человек. Это - увеличение толщины оболочки кабеля (могавков, Hitachi Кабель Манчестере, Бренд-Rex), с пластиковыми пара специально сепаратор (ADC KRONE), Введение в дизайн пластикового наполнителя проволоки круглого (Siemon, Nexans). Другие представляют собой сочетание указанных выше проектных решений (Belden, Systimax, Panduit).
Поскольку диаметр первая версия оболочки U / UTP категории 6A выше, чем в большинстве на общий внешний вид своей S / FTP (диаметр кабеля U / UTP около 9 мм, кабель S / FTP - 8, 4 мм и диаметр кабеля F / UTP - 6 7 мм).
Производители используют различные проекты по уменьшению последствий mezhkabelnyh navodok системы неэкранированная
Это негативно категорию 6A неэкранированная кабели, экранированные кабели и, следовательно, "плюс". В кабельный канал может быть экранированные кабели проложить более неэкранированная. Например, когда в районе заполнено 40% кабеля в кабельных каналов с размерами 100x50 мм может в 56-Кабель F / UTP, 36-кабель S / FTP кабель, и 31 ед / UTP. Это последний призыв больше места для размещения дополнительных инвестиций в сборке оборудования.
В настоящее время ситуация меняется - производители неэкранированная кабели улучшить свои изделия и сократить внешний U / UTP кабель. Анализ технических описаний U / UTP кабель 8 показывает, что производители в настоящее время, средний наружный диаметр кабеля U / UTP категории 6A составляет 8,3 мм. Тем не менее, самые низкие ставки - всего 7.0 мм, а крупным - 8,9 мм, т.е., разница велика. Проект стандарта TIA/EIA-568-B.2-10 США, которые будут определять требования для компонентов СКС на категорию 6A, планируется на максимальный внешний диаметр 9,0 мм кабель.
Размеры в U / UTP кабель может быть уменьшен путем сбалансированного пары, которая может быть достигнута за счет сокращения меры skrutki. Но положительным откликом кажется предел возможного. Шаг skrutki пар в кабель U / UTP категории 6A настолько мала, что дальнейшее сокращение представляется весьма сомнительной. Возможно заключение эпоху неэкранированная систем, в которых ряд кабельное оборудование категории 6A будет последним.
Пути улучшения экранированные решения далеко не исчерпаны. Наряду с активной продажей продукции категорий 7 и 8, на краю рабочей группы категорий стандартизации кабель 9 с пропускной способностью 2,4 ГГц.
Электромагнитная совместимость
Проблема электромагнитной совместимости (ЭМС), которая до недавнего времени не всегда уделяется достаточно внимания. Но с появлением большого числа различных современного цифрового оборудования для автоматизации различных процессов в предприятиях и отделениях, а также необходимость повышения надежности решающее значение для предприятия PBX систем, ситуация изменилась.
В Европе, в особенности в EMC всегда была под интенсивным наблюдением. Это одна из причин для экранированных систем.
В директиве Европейского союза 89/336/EES, определение совместимости. Все известные марки "Е" на упаковке различных электронных устройств. Наличие в "Е" рассказывает нам о том, что устройства, такие как мобильные телефоны, принтеры, ноутбук, телевизор и т.д., сертификация в специализированной лаборатории и соответствует требованиям директивы.
В области кабельных систем началась сравнительно новая опция Сцепные Затухание (поглощения излучения). Она позволяет оценить ЭМС симметричный кабель и относительно безопасности от внешних электромагнитных помех, а также суммы радиации в неправильном кабеля среды. Сцепные Затухание измеряется в децибелах. Значение этого параметра должно быть больше, чем в два раза выше по типу кабеля S / FTP, как U / UTP.
Амортизирующее муфта состоит в том, чтобы рассмотреть новый вариант европейского стандарта EN 50174-2 "Информационная технология установки кабели - Часть 2: Конструкция и методы монтажа внутри зданий." Практическое применение для расчета минимального расстояния между властью и коммуникационных кабелей, принимая во внимание характер кабельные каналы.
Для не-канал или канал с неметаллическими стены рекомендовал разнообразие шнур (230V, 20A) и кабель S / FTP разрешено, 0 мм. Это означает, что кабель может использоваться вместе в течение всей длине пути информацию. Когда U / UTP кабель требовать этого разнообразия на расстоянии не менее 30 мм.
Проверка системы
Следует отметить, что разработка системы должны быть надлежащим образом экранированный кабель для экранирования и надежного заземления телекоммуникационных систем. Иначе, эффект может быть обращен вспять - в EMC экранированные решения могут быть даже хуже, чем их аналоговой неэкранированная.
Это было до недавнего времени распространен миф о сложности осуществления этой заповедной зоны. И сразу последователей неэкранированная решений в определенной степени, были правы. Новости В настоящее время это возможно, простой пример для постепенной установки экранированный канала. Со стороны телекоммуникационных экранированных модульных гнезда для подключения кабеля. Металлические случае, дополнительные контакты с экрана кабеля. В коммутационной панели электрических соединителей и металлических частей тела. При заземлении проводник диаметром 6AWG клавиатура для руководства сборка конструкций (стойки или шкафа). В свою очередь, монтаж конструктивный основывается на Телекоммуникациям Заземление Автобус (TGB), в заземляющий проводник диаметром 6AWG. То же шина заземления могут быть использованы для наземного другого телекоммуникационного оборудования, в той же конструкции в сборе или телекоммуникационной комнаты.
Согласно американскому стандарту ANSI J-STD-607-коммерческое здание заземление (Заземление) и склеивания Требования по телекоммуникациям ", TGB - это точка подключения, используемая для заземления телекоммуникационных систем и оборудования в области, обслуживаемой телекоммуникационной комнатой или аппаратной" .
Все металлические части и оборудование (монтажный конструктив, металлические лотки и т.п.) должны быть также заземлены. То есть при использовании дополнительного металлического оборудования система заземления должна присутствовать в любом случае, вне зависимости от того, какого типа система должна устанавливаться.
Монтаж системы
Вторым мифом является то, что экранированные системы более сложные и более трудоемкие в процессе монтажа. Действительно, в отличие от неэкранированных кабелей, требуется обеспечить дополнительный контакт экрана кабеля с модульным разъемом и выполнить другие операции, связанные с заземлением и экранированием. Но для последних разработок компаний Siemon, Tyco Electronics и некоторых других время терминирования кабеля в экранированный модульный разъем составляет всего 1-1,5 минуты. Данный показатель не уступает неэкранированным решениям. Также упростился процесс заземления коммутационных панелей в монтажном конструктиве.
Для контроля межкабельных помех вводятся дополнительные параметры тестирования Чужеродные Перекрестные
Сторонникам неэкранированных решений категории 6 и 6А приходится следовать новым рекомендациям для ослабления влияния межкабельных помех АХТ. В частности, кабели следует располагать свободно и не параллельно, а заполнение кабельных каналов не должно превышать 40%.
Поэтому при использовании кабелей U / UTP категорий 6 и 6А особое внимание следует уделить проектированию кабельной системы, чтобы минимизировать помехи Чужеродные Перекрестные.
Традиционная практика фиксации кабелей стяжками в случае U / UTP кабелей должна быть по возможности исключена. По меньшей мере, не может осуществляться укладка кабельных линий в пучки на расстоянии 15 метров со стороны телекоммуникационной розетки и коммутационной панели. В определенных ситуациях выполнить это достаточно сложно. Например, при прокладке в вертикальных каналах фиксация кабелей снижает чрезмерные растягивающие нагрузки.
В случае же использования прокладки пучком не рекомендуется совместная укладка более 24 кабелей, так как это может ухудшить параметры системы и затруднить процедуру тестирования.
Также с целью снижения уровня Чужеродные Перекрестные помехи в процессе монтажа следует особо внимательно и качественно устанавливать модульные разъемы, упорядочивать расположение коммутационных шнуров (особенно со стороны коммутационной панели), так как в большинстве случаев помехи Чужеродные Перекрестные сильнее всего проявляют себя на первых 20 метрах от точки оконцовки кабелей.
В целом, сравнивая экранированные (F / UTR U / FTP и S / FTP) и неэкранированные (U / UTP) решения для 10GBASE-T по трудоемкости и сложности монтажа, можно прийти к заключению, что обе разновидности систем оказываются примерно на одном уровне.
Сертификация СКС в полевых условиях
Одним из важных вопросов по внедрению СКС является процедура тестирования в полевых условиях.
Для проведения полевых измерений требуется прибор с уровнем точности измерений IIIe. На рынке уже представлены модели полевых тестеров, способных выполнять такое тестирование на соответствие требованиям 10GBASE-T. Это Fluke DTX-1800 компании Flukenetworks, Wirescope Pro компании Agilent Technologies, Lantek 6A и компании Lantek 7G Идеальный промышленности. При этом производители приборов заявляют более высокий уровень точности IV
Согласно проекту стандарта TIA/EIA-568-B.2-10 тестирование должно проходить в две фазы (похожие рекомендации будут содержаться и в аналогичном международном стандарте). На первой фазе проводится тестирование внутриканальных параметров в частотном диапазоне до 500 МГц. На данном этапе должны оцениваться характеристики 100% каналов.
Экранированные кабели обладают существенной стойкостью к воздействию межкабельных помех
Вторая фаза заключается в оценке параметров Чужеродные Перекрестные. Тестирование параметров АХТ осуществляется выборочным методом. Необходимо выбрать самый длинный канал, а также короткие каналы, расстояние между оконечными разъемами у которых наименьшее. Если эти тракты проходят тест, то принимается, что и все другие каналы также будут его проходить. Рекомендуется проводить такие оценки для каждого из пучков.
При таком новом подходе к тестированию необходимо иметь полную информацию о топологии сети, месторасположении концов кабелей или размещении кабелей в определенных кабельных каналах. Также нужно знать, как проходят кабели в отдельно взятых пучках. Это возможно потребует дополнительной системы маркировки пучков и их учет в базе данных.
В целом, данные рекомендации призваны сократить время на тестирование. Ведь если бы проводилось тестирование межкабельных помех для каналов 100%, то на это ушло бы так много времени, что фактически можно было бы считать процедуру тестирования параметров Чужеродные Перекрестные невыполнимой.
Но все же в большей степени контроль межкабельных помех необходим для неэкранированных решений. Экранированные системы, а тем более категории на базе кабелей 7 S / FTP практически невосприимчивы к внешним электромагнитным помехам и в том числе к Чужеродные Перекрестные. Поэтому для них, возможно, достаточным было бы выполнения фазы 1 из набора рекомендаций проекта стандарта (то есть 100% тестирование внутриканальных помех в диапазоне до 500 МГц с дополнительным тестированием наличия соединения экрана). Однако это пока что только планы, предложения и предположения. Окончательные требования к тестированию станут известными только после публикации соответствующих стандартов. Также в вопросе тестирования экранированной системы следует обращать внимание на рекомендации производителей.
Затухание излучение (МЭК 61156-5:2002)
Тип Сцепные Затухание Частотный диапазон, МГц Сцепные Затухание, дБ
Тип I кабель S / FTP SF / UTP 30-100 ? 85,0
? 100 ? 85,0-20xlog10 (1 / 100)
Тип II кабель F / UTP 30-100 ? 55,0
? 100 ? 55,0-20xlog10 (1 / 100)
Тип III кабель U / UTP 30-100 ? 40,0
? 100 ? 40,0-20xlog10 (1 / 100)
Для полного сопоставления разновидностей кабельных решений необходимо провести анализ стоимости той или иной системы. Но, к сожалению, в Украине пока отсутствует неэкранированное решение категории 6А. А использовать данные, полученные из западных источников не совсем корректно. Ведь помимо стоимости кабельной системы, необходимо принимать в расчет затраты на работы по ее монтажу, стоимость тестирования, учитывать расходы на оборудование, которое может дополнительно понадобиться для установки системы (так называемые скрытые расходы). Также нужно учесть жизненный цикл системы и другие возможные нюансы. В Украине значения этих показателей могут отличаться, причем отличаться существенно.
В дополнение к стоимостному анализу, сопоставлению технических особенностей кабельных систем и их практической реализации могут появиться и другие признаки, по которым можно сравнивать два основных типа решений.
Вместе с тем можно прийти к общему итогу, что если ранее, во времена систем класса D экран кабеля в большей степени обеспечивал защиту от внешних электромагнитных наводок, то сейчас его решающее назначение в подавлении переходных межкабельных помех. Конечно, существуют определенные сложности монтажа экранированных систем и их заземления, но они в настоящее время сведены к минимуму. В то же время, с появлением принципиально новых конструкций кабелей U / UTP, могут появиться определенные трудности, связанные с особенностями монтажа и проектирования, а также с процедурой тестирования кабельных трактов.
