Gigabit Ethernet воспринимается как сокрушительный апперкот теми ненавистниками волоконной оптики, кто хотел бы выжать максимум возможного из своей медной кабельной инфраструктуры. Однако если копнуть поглубже, все оказывается не так просто. Нет никакого сомнения, что Gigabit Ethernet по меди (1000BaseT) — многообещающая технология для самых разных сценариев. Однако, прежде чем браться за внедрение 1000BaseT, важно разобраться в ее нюансах.
В этой статье мы проанализируем доводы за и против Gigabit Ethernet по меди, а также вопросы совместимости и стоимости, кроме того, мы узнаем, где она является наиболее эффективным вариантом модернизации сети и какие предложения имеются на этом зарождающемся рынке. Наконец, мы рассмотрим, какими способами можно определить пригодность существующей проводки Категории 5 для поддержки 1000BaseT.
Очевидным преимуществом стандарта 1000BaseT является его принадлежность к набирающему популярность семейству технологий Gigabit Ethernet. По информации Эсмеральды Сильва, эксперта по рынку корпоративных сетей в International Data Corp. (IDC), общие поставки продуктов Gigabit Ethernet за 1999 год превосходят 1,5 млн портов. В Таблице отражены прогнозы относительно роста рынка Gigabit Ethernet по меди.
Основными первоначальными областями применения 1000BaseT будут парки серверов и монтажные шкафы, где ограничение на расстояние в 100 м не составляет проблемы. За редкими исключениями, в ближайшее время 1000BaseT вряд ли найдет себе место на уровне настольных систем. Хотя высокопроизводительные рабочие станции и мультимедийные приложения могли бы выиграть от применения Gigabit Ethernet, спрос в этой области пока будет незначительным (см. врезку «Лежащий полицейский»).
Gigabit Ethernet по меди дает ряд потенциальных выгод. Наиболее очевидная из них заключается в том, что пользователи могут извлечь скорость в 1 Гбит/с из своей медной проводки Категории 5 в противовес прокладке оптики, единственной ранее альтернативы для достижения такого уровня производительности.
Другое преимущество состоит в том, что она объединяет две хорошо знакомые для пользователей технологии — Ethernet и медь. Кроме того, она может предлагаться в виде обновления со 100 на 1000 Мбит/с, так что пользователи могут продолжать пользоваться Fast Ethernet и затем, при возникновении необходимости, перейти к гигабитным скоростям. Благодаря этой возможности Gigabit Ethernet по меди обеспечивает относительно безболезненный способ развития сети в перспективе. Наконец, Gigabit Ethernet по меди дает некоторые экономические выгоды, которых мы коснемся позже.
Несмотря на эти преимущества, скорейшее внедрение технологии 1000BaseT сдерживается некоторыми потенциальными препятствиями. Одно из них — недостаток продуктов. Отчасти это связано с задержкой выпуска необходимых для поддержки технологии микросхем физического уровня. Цикл разработки занял больше времени, чем предполагалось, поскольку эти микросхемы (выпускаемые такими производителями, как Broadcom и Level One Communications) должны выполнять весьма сложные функции, например коррекцию ошибок для улучшения соотношения сигнал-шум и подавление шума с помощью цифровой обработки сигналов (Digital Signal Processor, DSP).
Одна из причин затянувшегося цикла разработки состоит в сложности внедрения необходимой для оптимизации 1000BaseT технологии. «Одно из технических препятствий заключалось в необходимости придумать метод модуляции сигнала, чтобы его можно было с точностью воспроизвести на противоположном конце тракта протяженностью 100 м и чтобы при этом кабель не превращался в антенну, — говорит Джордж Продан, вице-президент по маркетингу в Extreme Networks. — Другая трудность состояла в воплощении этой технологии в виде кремниевой микросхемы». Для решения данной задачи производителям микросхем пришлось реализовать несколько вариантов с целью устранения всех шероховатостей.
«В первом поколении продуктов Gigabit Ethernet по меди плотность портов будет ограничена потребляемой мощностью», — говорит Лес Полтрэк, менеджер линии коммутирующих продуктов для Gigabit Ethernet в Cisco Systems. «1000BaseT предусматривает очень сложное линейное кодирование, и его обработка требует применения миллионов транзисторов», — поясняет Полтрэк. Однако, по его прогнозам, в ближайшие полтора-два года плотность портов значительно возрастет вследствие появления нового поколения кремниевых микросхем с меньшим потреблением энергии.
Помимо задержек с выпуском, цены на микросхемы оказались выше, чем рассчитывали многие производители. Однако с увеличением объемов производства и продаж они должны упасть.
Как упоминалось ранее, стандарт 1000BaseT налагает ограничение на расстояние в 100 м. Таким образом, применение этой технологии будет ограничено главным образом соединениями между серверами, между серверами и коммутаторами и между коммутаторами.
Озабоченность вызывает также функционирование 1000BaseT в случае стандартной проводки Категории 5. Высокочастотные сигналы Gigabit Ethernet более чувствительны к таким явлениям, как переходные помехи, возвратные потери и перекос задержки (см. врезку «Адаптация медного кабеля»). И хотя, по оценкам, только около 10% от проложенной проводки Категории 5 установлено неправильно, это вряд ли будет утешением для вас, если ваша сетевая инфраструктура попадет в их число.
Конкретные тестовые параметры и рекомендации в стандарте 802.3ab на 1000BaseT дают общее представление о том, как обойти связанные с кабелем проблемы. В имеющихся инсталляциях проводку Категории 5 следует тщательно протестировать на предмет ее поддержки 1000BaseT. В новых инсталляциях Gigabit Ethernet Alliance () рекомендует использовать проводку Категории 5е (Усовершенствованная Категория 5). Соответствующие инфраструктурные компоненты, такие, как кроссы и соединительные блоки, следует заранее проверить и, при необходимости, заменить.
Лоуренс Оранс, ведущий аналитик в Gartner Group, также полагает, что Категория 5е — неплохая идея в случае новой инсталляции, но при этом он добавляет, что проводка Категории 6 представляется более предпочтительным вариантом, тем более что она обходится всего на 15% дороже, чем Категория 5е. Как указывают в Gigabit Ethernet Alliance, Категория 6 не описывается ни одним существующим стандартом. (Другие разновидности медной проводки обсуждались в статье «Что за Категорией 5?» в июльском-августовском номере LAN за 1999 год.)
Совместимость — еще одна проблема, которую вам придется рассмотреть при переходе на 1000BaseT. Отсутствие взаимодействия между продуктами различных производителей может породить уйму проблем. На выставке Networld+Interop в Атланте осенью 1999 года Gigabit Ethernet Alliance спонсировал инсталляцию демонстрационной сети на базе оборудования нескольких производителей, в том числе 3Com, Alteon WebSystems, Extreme Networks, Foundry Networks, Hewlett-Packard, Intel, Lucent Technologies, Sun Microsystems и SysKonnect. Сеть состояла из магистральных коммутаторов, соединений между коммутаторами, коммутаторов рабочих групп, сетевых плат, тестового оборудования, проводки и соединителей. Тестирование проводилось независимой тестовой лабораторией Silicon Valley Networking Lab.
Несмотря на то что сеть продемонстрировала взаимодействие между разными продуктами, важно помнить, что такие демонстрации не идентичны реальным гетерогенным сетям. Другими словами, результат мог оказаться и иным.
Вопрос цен — основной вопрос на рынке Gigabit Ethernet, но, какую форму примет кривая цен, пока не ясно. По мнению Леонарда Кнаппа, менеджера по продуктам Hewlett-Packard ProCurve Networking, одно из главных последствий появления 1000BaseT состоит в снижении цен на Gigabit Ethernet по оптическому волокну.
Однако Том Нолле, президент CIMI, приводит другие ценовые факторы, способные повлиять на общую картину. «Что касается соединений с серверами, то разрыв цен между медью и оптикой не так уж и велик, чтобы он мог внести существенный вклад в общую стоимость», — говорит он. Кроме того, различия в стоимости материалов в случае меди и оптики могут быть многократно перекрыты относительно высокой стоимостью инсталляции в обоих случаях. И хотя медная проводка дешевле оптической, затраты на ее диагностирование и потери от простоев оказываются выше. Таким образом, чистый итог выбора меди вместо оптики может состоять в том, что ожидаемая экономия так и не материализуется.
Кроме того, Gigabit Ethernet еще предстоит выдержать конфронтацию с Fast Ethernet. Даже если 1000BaseT будет значительно дешевле, чем его оптический аналог, он может оказаться намного дороже Fast Ethernet, от которого некоторые пользователи могут решить не отказываться, если модернизация до Gigabit Ethernet будет чрезмерно дорогостоящей. Несмотря на то что разница цен должна со временем уменьшиться, она важна для тех, кто в ближайшем будущем хотел бы поднять скорость до такого уровня.
Конечная стоимость будет во многом зависеть и от стоимости компонентов. С увеличением объемов продаж микросхем, а также адаптеров сетевых плат для оборудования 1000BaseT стоимость технологии должна снизиться. Основной вопрос — сколько времени на это потребуется.
Как упоминалось ранее, нехватка продуктов препятствует широкомасштабному внедрению Gigabit Ethernet по меди. Пока на свет появилось всего несколько продуктов 1000BaseT. К тому времени, когда вы будете читать эту статью, поставки некоторых из них уже начнутся, но существенных подвижек вряд ли стоит ожидать до конца 2000 года.
Компания Hewlett-Packard была первой, кто выпустил однопортовый модуль 100/1000BaseT для своих коммутаторов ProCurve серии 8000M, 4000M, 1600M и 2424М. Модуль стоит около 300 долларов, т. е. приблизительно одну треть от стоимости оптических соединений. 8000М поддерживает до 80 портов 10/100BaseT и до 10 портов Gigabit Ethernet, а 4000M имеет 40 портов 10/100BaseT и пять слотов расширения. 2424М содержит 24 порта 10/100BaseT и слот расширения, а 1600М — 16 портов 10/100BaseT с одним слотом Gigabit Ethernet. Следующим шагом HP должна стать интеграция технологии в ее магистральные коммутаторы ProCurve 9300.
В конце 1999 года Extreme Networks представила свой коммутатор для центров обработки данных Summit 7i. 32-портовая система имеет 28 портов с автоматическим определением скорости передачи 100/1000BaseT или 1000BaseSX (для одномодового волокна). Стоимость 1000BaseT составляет от 625 долларов за порт. Компания планирует в ближайшем будущем реализовать поддержку 1000BaseT в своем коммутаторе Black-Diamond 6800, в настоящее время оснащенном 48 оптическими портами Gigabit Ethernet.
Кроме того, в конце 1999 года Foundry Networks объявила о FastIron II Plus GC с поддержкой до 64 портов 1000BaseT. FastIron II Plus GC выпускается в двух конфигурациях: одна с 24 портами 1000BaseT, а другая — с 16 портами 1000BaseT и 24 портами 10/100BaseTX. Кроме того, компания представила одно- и двухпортовые модули 1000BaseT для каскадирования своих стековых коммутаторов FastIron, NetIron и ServerIron. Системы 1000BaseT от Foundry стоят в среднем около 650 долларов за порт.
Не так давно 3Com предложила трехэтапную программу перевода заказчиков на 1000BaseT. Первый этап предусматривает тестирование проводки совместно с Mohawk/CDT, во время которого инсталлированная проводка проверяется на способность поддержки 1000BaseT.
Во время второго этапа, намеченного на первую половину 2000 года, 3Com собирается начать выпуск коммутаторов SuperStack II с шестью портами 1000BaseT и двумя оптическими портами Gigabit Ethernet. Кроме того, компания намеревается выпустить каскадное соединение 1000BaseT для своих продуктов SuperStack II 1100/3300, а также сетевую плату 1000BaseT для сервера.
Во второй половине 2000 года 3Com надеется выпустить модуль 1000BaseT для своей серии CoreBuilder 9000.
Как заявляют в Cisco Systems, компания намеревается внедрить технологию 1000BaseT в коммутаторы для локальных сетей Catalyst в начале 2000 года. На выставке Networld+Interop в Атланте Cisco продемонстрировала интерфейсы с 16 портами 1000BaseT для систем Catalyst.
Nortel Networks заявила о намерении выпустить версию своего магистрального коммутатора Accelar 8000 с поддержкой до 64 портов 1000BaseT в начале 2000 года. Вслед за этим в систему будут интегрированы возможности автоматического определения скорости передачи.
Как утверждают в Lucent Technologies, ее семислотовый коммутатор Cajun P550, а также недавно представленный Cajun P880 будут оснащены модулем 1000BaseT. 17-слотовый P880 в настоящее время поддерживает до 768 портов на 10/100 Мбит/с, до 384 портов Fast Ethernet и до 128 портов Gigabit Ethernet.
Компания Cabletron объявила, что она собирается внедрить технологию 1000BaseT в свое семейство маршрутизаторов SmartSwitch 6000 и SmartSwitch 8000. SmartSwitch 6000 будет иметь один, а SmartSwitch 8000 — два порта для каскадирования. Стоимость 1000BaseT будет составлять около 700 долларов на порт, т. е. приблизительно столько же, сколько стоит оптическое решение для Gigabit Ethernet от Cabletron.
Network Peripherals собирается начать поставки вариантов своих коммутаторов с поддержкой 1000BaseT в начале 2000 года. Ее Keystone24g и Keystone 24mg будут оснащены однопортовыми медными модулями для каскадирования Gigabit Ethernet, а Cornerstone6g — шестипортовыми модулями 1000BaseT.
FlowWise недавно представила свой модуль ускорителя маршрутизатора RA 7000G. Система имеет четыре интерфейса 10/100BaseT и четыре интерфейса 1000BaseT для подключения серверов к маршрутизатору. Кроме того, она имеет два оптических порта Gigabit Ethernet. FlowWise рекламирует продукт как средство повышения производительности маршрутизаторов Cisco 7000 и 7500, но при цене около 25 тыс. долларов дополнительная мощность потребует весьма значительных расходов.
Что касается сетевых плат, Alteon WebSystems представила в декабре 1999 года адаптер для сервера ACEnic 10/100/1000BaseT по цене 495 долларов. Как утверждается, ACEnic будет использоваться в серверах PowerEdge компании Dell.
SysKonnect начала недавно поставки адаптера для сервера 1000BaseT под названием SK-NET GE-T. Однопортовый модуль стоит 729 долларов, а двухпортовый модуль — 1595 долларов.
Sun Microsystems и Intel также собираются выпускать адаптеры 1000BaseT; кроме того, Intel планирует модули каскадирования для коммутаторов.
Несмотря на твердые заявления, в переносе сроков некоторыми производителями не будет ничего удивительного. На их планы могут повлиять такие внешние факторы, как наличие микросхем, а также желание посмотреть, как пойдут дела у других. Коротко говоря, изобилия продуктов 1000BaseT в ближайшем будущем вряд ли стоит ожидать.
Gigabit Ethernet по меди — многообещающая технология для некоторых приложений. При правильном подходе она может сэкономить время и деньги и обеспечить необходимое повышение производительности.
Решение о переходе на 1000BaseT будет зависеть от множества факторов, в том числе от конфигурации сети, типов выполняемых приложений, наличия жизнеспособных альтернативных стратегий (или их отсутствия), состояния имеющейся кабельной проводки и наличия и цен на оборудование. С внедрением технологии в большее число систем и оборудования цены должны начать снижаться, как следствие, внедрение 1000BaseT станет более целесообразным.
Как и в случае любой новой технологии, мнения о том, когда 1000BaseT «пойдет» и как далеко пойдет, самые разные. Хотя на первый взгляд эта технология может казаться логическим следующим шагом для тех, кто хотел бы преодолеть ограничения Fast Ethernet, все же стоит копнуть поглубже, чтобы понять причины ее появления и то, действительно ли она является наилучшим вариантом перехода к скоростям Gigabit Ethernet.
Некоторые полагают, что ключом к широкомасштабному внедрению 1000BaseT являются отнюдь не парки серверов и монтажные шкафы. «Гигабитная медь — это гигабитные соединения с настольными системами, — провозглашает Том Нолле, президент CIMI. — Но нам предстоит преодолеть долгий путь, прежде чем мы начнем потреблять гигабиты на уровне настольной системы. Я не думаю, что в краткосрочной перспективе Gigabit Ethernet по меди окажет сколько-нибудь существенное влияние на положение дел».
Эсмеральда Сильва, эксперт по рынку корпоративных сетей в International Data Corp. (IDC), утверждает, что рынок 1000BaseT станет массовым, только если технологии удастся проникнуть на настольные системы. «Мне трудно поверить, что пользователям действительно нужны гигабитные скорости на настольных системах», — добавляет она. Однако, как она считает, появление 1000BaseT должно ускорить внедрение Gigabit Ethernet, хотя оно и так идет неплохо.
Лоуренс Оранс, ведущий аналитик в Gartner Group, соглашается, что 1000BaseT в ближайшее время не появится на настольных системах, но утверждает, что в парках серверов и соединениях между коммутаторами «Gigabit Ethernet по меди будет пользоваться успехом, как сейчас Fast Ethernet».
Конфигурация существующих сетей — еще один фактор, о котором не следует забывать при прогнозировании судьбы 1000BaseT. Для некоторых пользователей широкомасштабная реализация Fast Ethernet представляет альтернативу переходу к Gigabit Ethernet. В качестве промежуточной меры несколько каналов на 100 Мбит/с могут быть объединены в один для повышения пропускной способности. Несмотря на то что такая стратегия может оказаться неоправданной в долгосрочной перспективе (все зависит от того, как быстро будут расти требования к пропускной способности), она может стать неплохим временным выходом для тех, кто хотел бы подождать с переходом на Gigabit Ethernet.
Еще один требующий рассмотрения момент — влияние внедрения 1000BaseT на имеющуюся инфраструктуру. «Если вы задумаетесь о том, что большинство пользователей проложили магистрали для того, чтобы поддерживать скорости в 100 Мбит/с, то вы сможете себе представить, что произойдет, если все вдруг начнут использовать Gigabit Ethernet», — говорит Сильва.
Наконец, некоторые потенциальные пользователи по-прежнему испытывают сомнения относительно способности медной проводки поддерживать 1000BaseT. Несмотря на наличие процедур сертификации для проводки Категории 5 и Категории 5е, сам по себе процесс сертификации не избавляет пользователей от возможных проблем. «Не имеет значения, что вы делаете с проводкой Категории 5е или любого другого типа для сертификации: пока она не будет установлена на месте, нельзя быть уверенным в том, что все будет работать, — говорит Нолле. — Но к тому времени будет слишком поздно».
Путь до IEEE 802.3ab был достаточно длительным. Ему предшествовало принятие 802.3z в июне 1998 года. 802.3z описывает работу Gigabit Ethernet по одномодовому и многомодовому оптическому волокну.
Годом позже IEEE одобрила и 802.3ab. Стандарт определяет функционирование Gigabit Ethernet по медной проводке с витыми парами (1000BaseT) на расстояниях до 100 м. Если 100BaseTX (Fast Ethernet) использует одну из четырех витых пар для передачи, а другую — для приема, то 1000BaseT предусматривает одновременную передачу и прием сигналов по всем четырем парам. Несмотря на то что это может оказаться хорошей новостью во всех отношениях, такая схема требует дополнительной бдительности для достижения оптимальных характеристик.
Дополнение для Категории 5е к стандарту ANSI/TIA/EIA 568A предусматривает более строгие параметры проводки, чем в оригинальной спецификации на Категорию 5, в том числе дополнительные тестовые параметры, включенные в 802.3ab.
Один из таких параметров — возвратные потери, т. е. доля отраженного обратно к передатчику сигнала. Возвратные потери часто являются следствием несовпадения импеданса, а оно, в свою очередь, вызвано неисправными соединителями.
Другой параметр — переходное затухание на дальнем конце (Far-End Crosstalk, FEXT), результат проникновения сигнала с соседних пар на противоположном по отношению к передатчику конце кабеля. Параметр «приведенное переходное затухание на дальнем конце» (Equal-Level FEXT, ELFEXT) был введен для оценки FEXT с учетом различий в протяженности кабеля.
Наконец, в случае Gigabit Ethernet по медному кабелю большое значение приобретает перекос задержки. Это явление распространения сигнала с разной скоростью по разным парам может привести к многочисленным ошибкам при передаче.
Стандарт 802.3ab включает также ряд рекомендаций для улучшения характеристик тракта: например, минимизацию числа соединителей вдоль трассы кабеля, замену (при необходимости) установленных соединителей и использование соединительных кабелей Категории 5е. Среди других мер — замена имеющихся розеток в рабочей области (Work Area Outlet, WAO) на розетки Категории 5е и переоборудование кроссов в межсоединения. Кроме того, при внесении каких-либо изменений канал рекомендуется тестировать заново каждый раз.
По мнению Боба Грау, заместителя председателя Gigabit Ethernet Alliance по техническим вопросам, большая часть инсталляций Категории 5 будет вполне адекватна для поддержки 1000BaseT. Здесь, как он отмечает, имеются некоторые исключения, например, когда кабель разделяется между двумя интерфейсами 100BaseT. Кроме того, из-за таких проблем, как недостаток материалов, часть проводки, произведенной и специфицированной как Категория 5, имеет в действительности всего две пары проводов, соответствующих стандарту на Категорию 5.
Любую существующую кабельную инфраструктуру, предназначенную для поддержки трафика 1000BaseT, необходимо тщательно протестировать. К счастью, все более совершенные тестовые инструменты предоставляют многочисленные варианты тем, кто хочет проверить целостность своей кабельной системы (см. статью «Диагностический инструментарий для предприятия» в январском номере LAN за этот год). Некоторые производители сетевого оборудования предлагают также услуги тестирования для тех заказчиков, кто хочет быть уверенным в совместимости.
Консорциум Gigabit Ethernet Alliance объявил о завершении работ над проектом стандарта Gigabit Ethernet для медных кабелей (известного также под названием 1000Base-T) и о начале процедуры голосования по этому проекту. Последние технические вопросы были разрешены в ходе пленарной сессии IEEE, состоявшейся в США в начале июля. Члены специальной группы IEEE 802.3ab, разрабатывавшей данный проект, совместно с рабочей группой IEEE 802.3, курирующей развитие всех стандартов Ethernet, единогласно постановили начать процедуру голосования в рабочей группе (Working Group). Таким образом, формирование нового стандарта идет в соответствии с планом, предусматривающим его окончательную ратификацию в марте 1999 г.
Проект стандарта предусматривает обмен данными со скоростью 1 Гбит/с по витой медной паре категории 5 (наиболее распространенному на сегодняшний день типу кабельной инфраструктуры внутри зданий) на расстоянии до 100 м. Новая аппаратура должна обеспечить использование этой кабельной сети без какой-либо ее модернизации или замены на кабели категории 6. Ранее IEEE был ратифицирован стандарт 802.3z для сетей Gigabit Ethernet на основе волоконно-оптических кабелей (CW. 1998. ь 24).
| 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | |
| Сетевые платы 1000BaseT (тысячи единиц) | 19.0 | 86.0 | 195.5 | 341.1 | 498.5 |
| Коммутируемые порты 1000BaseT (тысячи портов) | 46.4 | 246.3 | 728.1 | 1491.8 | 2157.2 |
| Источник: Dataquest | |||||
Пятилетний план. За отраженный в таблице пятилетний период поставки сетевых плат и коммутируемых портов 1000BaseT должны резко возрасти. Однако они будут составлять значительно меньшую долю, чем Gigabit Ethernet по оптике. Если поставки сетевых плат на базе последней технологии будут в 2003 году примерно на том же уровне, что и для 1000BaseT, то коммутируемые порты — совсем иное дело. Согласно прогнозу, поставки коммутируемых портов достигнут к 2003 году двух миллионов, в то время как та же цифра для Gigabit Ethernet на базе оптики вырастет до почти 6,5 млн долларов.
