27.04.2007. Перспективы и реалии 10G Ethernet

Перспективы и реалии 10G Ethernet
С момента принятия стандарта 10G Ethernet прошло более четырех лет, но до сих пор доля внедрений сетевой инфраструктуры с поддержкой скорости передачи данных 10 Гбит/с остается незначительной. В последнее время ситуация постепенно начинает меняться — стоимость оборудования снижается, а интерес заказчиков к нему увеличивается. В свете расширения бизнеса компаний и непрерывно растущих объемов информации технология, появление которой опередило развитие рынка, теперь приобретает все большую актуальность.

Области применения 10G Ethernet в корпоративной сети
Основной и единственной причиной миграции на решения 10G Ethernet является недостаточная пропускная способность распространенных в настоящее время каналов Gigabit Ethernet в различных сегментах сетей. В зависимости от модели использования можно выделить несколько наиболее типичных сфер применения технологии 10G Ethernet.

• Агрегирование трафика рабочих станций пользователей. Трафик пользовательских ПК за последние годы значительно вырос, в немалой степени по причине проникновения Gigabit Ethernet на рабочий стол. Как следствие, от коммутаторов рабочих групп (уровень дистрибуции) к ядру сети суммарный трафик становится мультигигабитным. 
  
• Бизнес-приложения. Часто нагрузку на сеть создают бизнес-приложения, чья растущая функциональность требует роста пропускной способности каналов. Это прежде всего, программы доступа через веб к ресурсам интранета и интернета, электронной коммерции, ERP- и специализированные функциональные бизнес-приложения. 
  
• Видеоприложения. Рост популярности передачи видео поверх существующей инфраструктуры IP-сетей стал причиной появления требовательных к полосе пропускания канала приложений видео по запросу, видеоконференций, видеонаблюдения (например, общегосударственная система контроля скоростного режима на дорогах в Германии). 
  
• Сети хранения данных. Непрерывное увеличение объемов хранимой информации требует все большей производительности серверов и скорости доступа к данным. Например, увеличение скоростей Fibre Channel до 4 Гбит/с в SAN (Storage Area Network) повлекло за собой необходимость наращивания пропускной способности каналов передачи данных в локальной сети.
  
• Резервирование ЦОД и резервное копирование. Для обеспечения непрерывности бизнеса традиционно прибегают к резервированию ядра сети и составных элементов ЦОД (центров обработки данных). От надежности и производительности подсистемы коммутаторов серверной агрегации ЦОД напрямую зависят производительность NAS (Network Attached Storage) и серверов резервного копирования. В случае применения перспективной технологии iSCSI для доступа серверов к данным проблема недостаточной пропускной способности сети серверной агрегации станет особенно актуальной.

Стандарт 10G Ethernet
В июне 2002 года IEEE Standards Association (IEEE-SA)  ратифицировала спецификацию 802.3ae, которая позволила внедрять 10G Ethernet в корпоративные магистрали, ЦОД и серверные фермы. Существует несколько разновидностей физических интерфейсов 10G Ethernet, которые отличаются максимально возможным расстоянием передачи данных в определенной среде. Если компания располагает современной кабельной инфраструктурой, переход на новый стандарт даже не потребует дополнительных инвестиций.

Наименование физических 10G интерфейсов состоит из нескольких частей. Префикс 10GBASE означает разновидность стандарта Ethernet, первый суффикс — среду передачи (или длину волны, если средой передачи является оптоволоконный кабель), второй — PHY-кодировку и третий — количество WWDM-волн или XAUI-каналов. Например, 10GBASE-LX4 — оптический интерфейс (модуль) с 1310-нм лазером, использующим кодировку LAN PHY (8B/10B) и четыре длины WWDM-волны. 10GBASE-SR — оптический модуль с последовательным 850-нм лазером с кодировкой LAN PHY (64B/66B) и работающим на одной длине волны.
Субмодуль, определяющий среду передачи, как правило, съемный. Они бывают нескольких типов, обычно XENPAK, X2 или XFP. В зависимости от физической длины 10GE канала и имеющейся кабельной инфраструктуры выбирается тот или иной интерфейс. Модули для внедрения 10GE технологии по витой паре (10GBASE-T) пока недоступны на рынке, однако стандарт утвержден в июле этого года, поэтому есть все основания рассчитывать на скорое их появление.

Классификация интерфейсов 10G Ethernet по области применения
Предложения производителей
Поскольку выбор оборудования компаний, предоставляющих услуги доступа к сетям общественного пользования, во многом обусловлен типом интерфейсов первой мили, рассмотрим предложения поставщиков для корпоративного сектора.
Семейство коммутаторов 3Com Switch 8800 — модульное решение, предназначенное для использования в ядре сети. Производитель предлагает 7-, 10- и 14-слотовые шасси, в которые можно установить 5, 8 и 12 интерфейсных модуля соответственно. Таким образом, используя 4-портовые модули (есть возможность установки двух- и однопортовых модулей), можно получить до 48 10G Ethernet портов на устройство.
Для ядра сетей среднего уровня 3Com предлагает коммутаторы серии 7750 — до 6 портов 10G Ethernet.

Гигабитный уровень доступа или дистрибуции с подключением к ядру сети по 10G Ethernet может быть построен на коммутаторах рабочих групп 3Com SuperStack3 3870 (1 10G порт на коммутатор) или коммутаторах Premium Switching класса 3Com Switch 5500G (до 2-х портов 10G для подключения к коммутаторам ядра).
Компания Alcatel предлагает для использования в ядре сети и для агрегации ферм серверов коммутатор OmniSwitch 8800. Устройство представляет собой 16-ти слотовое шасси (общая производительность 512 Gbps), однопортовые 10G интерфейсы могут быть установлены в каждый слот.

В 16-слотовые коммутаторы 7800 и 7700 также могут устанавливаться 10GE модули, но более низкая по сравнению с 8800 (128 и 64Gbps соответственно) производительность коммутирующих матриц позволит их использовать только как коммутаторы уровня доступа или дистрибуции для 10GE-приложений.
Allied Telesis для организации ядра и серверной агрегации использует модульный коммутатор SwitchBlade 4000 series, в зависимости от количества требуемых 10GE портов 8- и 4-слотовые шасси комплектуются требуемым количеством однопортовых 10GE лезвий.

Для применения на уровне дистрибуции Allied Telesis предлагает использовать коммутаторы премиум-класса AT-9924Ts и стекируемый коммутатор AT-9748TS/XP. Оба устройства могут содержать до 2-х 10GE интерфейсов.

Коммутаторы AT-9448Ts/XP и AT-9424Ts/XP предназначены для использования на уровне доступа, подключение к ядру возможно также c помощью двух 10GE портов.

Серия Catalyst 6500 Cisco Systems обеспечивает масштабируемые производительные решения как для уровня доступа и дистрибуции, так и для более критичных к пропускной способности сегментов серверной агрегации и ядра сети (производительность до 720 Гбит/с) и плотность портов (до 576 портов Gigabit Ethernet или 32 портов 10 Gigabit Ethernet).

Серия состоит из 3-, 6-, 9- и 13-слотовых шасси. В зависимости от задачи (ядро, дистрибуция или серверная агрегация) и требуемой производительности выбранное шасси комплектуют нужным количеством интерфейсов. Существуют 2-, 4- и 8-портовые интерфейсные модули 10G Ethernet.
Семейство коммутаторов 6500 выгодно отличается среди конкурентов возможностью интеграции с существующими сетями CWDM, ATM (OC-12, OC-3), ChOC (OC-48, OC-12), PoS (OC-48c, OC-12c, OC-3c), T1/E1, T3/E3, HSSI, FXS.

Hewlett Packard предлагает наиболее полную с точки зрения позиционирования продуктов линейку коммутаторов НР ProCurve.
Для построения ядра крупных сетей предназначена серия ProCurve Switch 9300m — в максимальной комплектации способна содержать до 28 портов 10 Gigabit Ethernet в 15-слотовом шасси.

Коммутаторы серии ProCurve EDGE Fabric Switch 8100fl могут нести по 8 или 16 10G портов в зависимости от типа шасси (8- и 16-слотовые соответственно).
Серия коммутаторов ProCurve Switch 5400zl позиционируется как коммутаторы ядра (до 24 и 48 10G портов в 6- и 12-слотовых устройствах соответственно), но вендор не исключает применения устройств этой платформы для построения решений высокопроизводительной дистрибуции или серверной агрегации.
Предназначенные для серверной агрегации 8-портовые коммутаторы ProCurve Switch 6400cl имеют 6 фиксированных портов 10GBASE-CX4 и могут комплектоваться трансиверами.

В той же позиционной нише НР коммутаторы ProCurve серии 6200yl-24G-mGBIC. Они имеют 24 слота SFP (1 Gbps) и слот расширения для дополнительно приобретаемого модуля с 4 портами 10-GbE.Как решение для высокопродуктивной дистрибуции HP предлагает коммутаторы ProCurve серии 3500yl с 24 или 48 портами 1 Gbps c поддержкой технологии PoE и возможностью установки 4-портового модуля 10-GbE.

Флагманский продукт Nortel — Ethernet Routing Switch 8610 используется для установки на уровне ядра крупных сетей и может содержать до 24 портов 10G Ethernet.
Для использования на уровне ядра средних сетей, а также решения задачи серверной агрегации портфолио производителя содержит 6-слотовое шасси — Ethernet Routing Switch 8606.

Кроме Ethernet интерфейсов шасси Ethernet Routing Switch 8600 можно укомплектовать OC-3 ATM и OC-12 ATM WAN интерфейсами.
Для применения на уровне дистрибуции и доступа предназначен Ethernet Routing Switch 5530-24TFD — для подключения к ядру сети можно использовать до 2-х 10GE портов.

Итоги
Снижение цен на оборудование 10G Ethernet, несомненно, является хорошим стимулом для его внедрения. Тем не менее, затраты на внедрение новой технологии все еще остаются неоправданно высокими, поэтому о широкомасштабном распространении стандарта говорить пока рано.

Возможно, процесс пойдет быстрее с появлением на рынке модулей 10GBASE-T, которые позволяют задействовать ресурсы существующих СКС 6-7-й категории.
По крайней мере, агрегированные каналы Gigabit Ethernet, являющиеся основной альтернативой для 10G Ethernet, обладают целым рядом недостатков. В зависимости от способа реализации механизма агрегации (например, по MAC), возможно ограничение трафика приложений на уровне 1 Гбит/с.
Агрегация каналов усложняет кабельную инфраструктуру серверных помещений и ЦОД. Прокладка большого количества оптических волокон, а особенно добавление нескольких волокон на расстояниях близких к предельным (до 80 км) приводит к удорожанию решения.