Что такое 10gbe и для чего он нужен?

Как создать сеть 10 Гбит/с?

Чтобы построить сеть со скоростью 10 Гбит/с, вам потребуется сетевой шлюз с поддержкой 10G, соответствующие клиенты и кабели.

В первую очередь необходим сетевой шлюз, который поддерживает подключение всех устройств со скоростью 10 Гбит/с. Чтобы получить максимальную эффективность, вы можете добавить к существующей сети коммутатор 10G. Если вы хотите максимизировать производительность, например, позволить беспроводным устройствам использовать широкую полосу пропускания, вы можете выбрать маршрутизатор 10G WiFi 6.

	Категории	Модели
Сетевые шлюзы 10G	WiFi роутеры	Archer AX206
Коммутаторы

Второе — это клиенты. Mac Pro, iMac Pro, Mac Mini (2018, 2019, версия 10GbE) и некоторые высокопроизводительные ПК-системы имеют встроенные порты 10 Gigabit Ethernet. Когда вашим клиентам не хватает возможности подключения 10 GbE, вы можете оборудовать их сетевыми картами (NIC) 10 GbE – в основном с разъемом PCI-E или Thunderbolt. Перед покупкой не забудьте проверить, есть ли в ваших текущих системах эти свободные порты. Конечно, в качестве резервной копии 2.5GbE может быть вашим планом Б, если устройства не смогут соответствовать требованиям.

	Категории	Модели
Сетевые карты 10G	PCI-E Адаптеры
Адаптеры Thunderbolt

И последнее — кабели, которые все соединяют.

	Стандарты	Макс. поддерживаемая скорость
10G Кабели	UTP Cat 6	10 Гбит/с (до 55 м)
UTP Cat 6a	10 Гбит/с (до 100 м)
Optical Fiber OM3	10 Гбит/с (до 150 м)
Optical Fiber OM4	10 Гбит/с (до 500 м)

История

Первыми двумя ранними проектами сетей на основе витой пары были StarLAN, стандартизованные Ассоциация стандартов IEEE как IEEE 802.3e в 1986 году со скоростью один мегабит в секунду и LattisNet, разработанный в январе 1987 года, со скоростью 10 мегабит в секунду. Оба были разработаны до стандарта 10BASE-T (опубликованного в 1990 году как IEEE 802.3i) и использовали другую сигнализацию, поэтому они не были напрямую совместимы с ним.

В 1988 году ATT выпустила StarLAN 10, названную в честь работы в 10 Мбит / с. В качестве основы для 10BASE-T использовалась сигнализация StarLAN 10 с добавлением такта канала для быстрой индикации состояния соединения.

Использование витой пары в топологии звезда для Ethernet устранены несколько недостатков предыдущих стандартов:

• Кабели витой пары уже использовались для телефонной связи и уже присутствовали во многих офисных зданиях, что снизило общую стоимость
• Централизованная звездообразная топология, уже используемая для телефонных услуг и был более распространенным подходом к кабельной разводке, чем шина в более ранних стандартах и ​​более простым в управлении
• Использование двухточечных каналов было менее подвержено сбоям и значительно упростило устранение неполадок по сравнению с общей шиной
• Замена дешевых ретрансляторов на более продвинутые обеспечила жизнеспособный путь обновления
• С появлением возможности смешивать разные скорости в одной сети из Fast Ethernet
• В зависимости от , последующее обновление до Gigabit Ethernet или выше может быть достигнуто путем замены сетевых коммутаторов

Хотя сегодня 10BASE-T редко используется в качестве нормальной скорости передачи сигналов, он все еще широко используется с контроллерами сетевого интерфейса в режиме Wake-on-LAN с пониженным энергопотреблением и для специальных приложений с низким энергопотреблением и низкой пропускной способностью. 10BASE-T по-прежнему поддерживается на большинстве портов Ethernet для витой пары со скоростью до Gigabit Ethernet.

Какой интерфейс выбрать для 10-гигабитной сети?

Для дома и небольшого офиса -медный кабель, ведь топовые игровые материнские платы и настольные NAS-ы уже имеют встроенные 10-гигабитные контроллеры 10GBASE-T. Разницу в энергопотреблении вы, скорее всего, не ощутите даже за 10 лет.

Для небольших ЦОД-ов предприятия — обычная витая пара это настолько универсальное решение, что в маленьких серверных помещениях площадью около 40-50 кв.м., длины кабеля будет достаточно для любых интерконнектов. Экономия на брендовых трансиверах позволит 10 лет не задаваться вопросом об энергопотреблении и задержках.

Для крупных быстрорастущих компаний альтернативы оптике нет.

Михаил Дегтярёв (aka LIKE OFF)
23/08.2018

Устройство витой пары.

Сетевой кабель LAN в зависимости от категории имеет разные технические характеристики и состоит из нескольких медных проводников, которые образуют пару и могут иметь изоляцию толщиной в о,2 мм из поливинилхлорида (PVC), а у более качественных категорий (CAT5) из полипропилена (PP), полиэтилена (PE). Кабеля высокого качества имеют изоляцию из ячеистого (вспененного) полиэтилена или тефлона. Такой полиэтилен гарантирует низкие диэлектрические потери, а тефлон защищает проводники в условиях высоких температур. Проводники могут состоять как из монолитной медной жилы (0,4-0,6 мм), так и из нескольких жил собранных в пучок.

Для удобства разделки кабеля внутри наружной оболочки из поливинилхлорида имеется «разрывная нить», изготовленная в большинстве случаев из капрона. Витая пара категории 5 и выше может иметь в своей структуре экран для защиты сигнала от внешних и внутренних электромагнитных наводок. Толщина наружной изоляции в четырех парной витой паре в зависимости от категории составляет о,5-0,9 мм. В производство наружной оболочки применяется поливинилхлорид с примесью мела. Также в изготовлении внешней изоляции применяют стойкие к горению и выделению галогена полимеры (маркировка  LSZH).

В России в соответствии с основными требованиями по пожарной безопасности они имеют маркировку: нг(A)-HF; нг(B)-HF; нг(C)-HF; нг(D)-HF. В скобках указывается категория в соответствии с показателями пожарной безопасности. Стойкий к горению и выделению кабель LAN перечисленных выше маркировок используют для прокладки, с учетом объема горючей нагрузки кабелей, во внутренних электроустановках, а также в зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей, в том числе в многофункциональных высотных зданиях и зданиях-комплексах.

Внешняя оболочка витой пары для наружной прокладки имеет материал из гидрофобного полиэтилена, который обычно наносят вторым слоем поверх поливинилхлоридной оболочки. Кроме этого пустоту в кабеле могут заполнить специальным гидрофобным гелем и применить к нему бронирование из гофрированной ленты или стальной проволоки.

С помощью цветового решения, оболочку кабеля LAN можно легко идентифицировать и узнать его функциональное назначение для монтажа или во время обслуживания. Например, черный цвет сделанный из полиэтилена (PE) указывает на то что кабель хорошо приспособлен для влияния внешних факторов на улице (сырость, воздух…), а оранжевый цвет может говорить о стойкости наружного материала к горению. Светло-серый цвет применяют для внутренней прокладки в жилых домах и офисных зданиях.

Способы определения качества кабеля витая пара

Чтобы определить, какой кабель витая пара лучше для интернета, специалисты советуют обращать внимание на наименование торговой марки. Из европейских производителей стоит отметить Reichle De-Massari (Швейцария), неплохой кабель у компании Mollex (США)

Остальные бренды, встречающиеся в России – в основном родом из Китая (или Тайваня), хотя маркировка может быть иной, если того пожелает заказчик.

Второй критерий, на который обращаем внимание – материал изготовления жил. Медь – стандарт для витой пары, но в последнее время часто можно встретить биметаллические жилы, которые по качеству уступают медным

Они представляют собой стальной (CCS) или алюминиевый (CCA) провод, покрытый методом плакирования тонким слоем меди.

Состав кабеля витая пара

Такие изделия более доступны по стоимости, но обладают рядом недостатков, не характерных для чисто медных жил:

• такие жилы недостаточно надёжно фиксируются в разъёмах, образуя так называемый «плавающий» контакт;
• существует ограничение по длине участков биметаллической витой пары (до 25 метров при 100 метрах для классического медного кабеля);
• во время заделки витой пары в разъём возможны значительные колебания волнового сопротивления, что сказывается на стабильности передачи сигнала конечному устройству;
• при повреждении или возникновении необходимости перекладки кабеля рассчитывать на сохранение прежних характеристик не приходится;
• у кабелей со стальным сердечником максимальная скорость передачи информации будет лежать в пределах 10 Мб/сек, для жил с алюминиевым сердечником – до 100 Мб/сек.

Убедиться в том, что перед вами омеднённая жила, довольно просто. Достаточно ножом попытать соскоблить верхний слой. Если под медью покажется серебристый металл – можете не сомневаться, что это витая пара из биметаллических жил. Кстати, омеднённый кабель запаять обычным паяльником не получится. Тем не менее, большинство провайдеров интернет-услуг при прокладке кабеля от щитка до конечного пользователя использует именно этот, более дешёвый тип изделий.

Наконец, о качестве витой пары можно судить по такой характеристике, как толщина жил. Чем больше диаметр, тем качественнее кабель, у известных производителей он составляет от 0.51 мм. Толщина жилы в промежутке 0.4–0.5 мм говорит о некачественной продукции.

Чаще всего более тонкие жилы можно наблюдать на паре коричневого и синего цветов, поскольку для 100-мегабитных сетей они не используются.

И последний критерий проверки качества – наличие сертификата. Крупные производители сертифицируют свою продукцию, мелкие – нет, поскольку это накладно.

Возможно, вам также будет интересно

В статье рассмотрены полупроводниковые компоненты Infineon Technologies для передачи информации по существующим телефонным абонентским линиям на базе современных технологий широкополосного доступа xDSL. Дан обзор выпускаемых семейств микросхем для технологий SHDSL. Рассмотрена новая разработка — микросхема SHDSL семейства SOCRATES — SOCRATES-e, работающая в стандарте EFM — «Ethernet на первой миле». Многие годы линии Е1/Т1 были единственным

Введение При разработке импульсных источников вторичного электропитания часто встречаются ситуации, когда при работе устройства напряжение на входе источника может быть как выше, так и ниже напряжения на выходе. Например, полностью заряженная литиевая батарея может на холостом ходу выдавать напряжение до 4,2 В, а по мере разряда ее напряжение может снижаться до 2,7 В, и требуется

Модули оптических трансиверов 10G Ethernet SFP+ компании Source Photonics

Американская компания Source Photonics является ведущим производителем высокопроизводительных оптоволоконных компонентов для телекоммуникационных систем, в частности модулей оптических трансиверов для сетей BPON, GPON и GEPON. Компания выпускает широкий спектр оптических модулей трансиверов с разным форм-фактором и с различными значениями скорости и дальности передачи данных по оптоволокну.В настоящее время на рынке телекоммуникационного оборудования для пассивных оптоволоконных сетей одни из самых востребованных — модули 10G Ethernet. Модули оптических трансиверов 10G Ethernet в формате SFP+ компании Source Photonics пользуются широким спросом у производителей телекоммуникационного оборудования благодаря отличному качеству, высокой надежности и доступной цене. Применение оптических трансиверов Source Photonics позволяет экономно и эффективно развивать и модернизировать оптоволоконные сети.

12 или 24

MPO/MTP коннекторы бывают 12-волоконные и 24-волоконные (см. рис 8). Выбор того или иного варианта определяется исходя из многих факторов: требований проекта, планов расширения, цены, оптических характеристик и т.д. В общем случае, поскольку для функционирования 100 Гбит требуется 20 волокон, использование систем с 24-волокнами является предпочтительным. Кроме того, диаметры 12 и 24-волоконных кабельных сборок, практически, идентичны, что также дает предпочтение 24-волоконным системам поскольку в два раза уменьшает количество кабелей, что облегчает их организацию и уменьшает загрузку кабельной канализации.

Рис. 8. 12- и 24-волоконные MPO коннекторы.

Линии и каналы на основе коннекторов MPO/MTP могут поддерживать скорости 1/10/40/100 Гбит. В случае 1/10 Гбит используется только два волокна, поэтому в данном случае каналы с разъемами MPO/MTP подключаются к кассетам или fanout-сборкам, которые используются в качестве перехода с MPO/MTP на стандартные разъемы LC или SC (см. рис. 9 и 12). Примеры подключения оборудования к кроссам высокой плотности в главной подсистеме, подсистеме сетевого доступа и в зоновой подсистеме по ISO/IEC 24764 даны на pис. 10 и 11. В дальнейшем при переходе с 1/10G на 40/100G все магистральные кабели будут сохранены, а кассеты и коммутационные шнуры на обоих концах канала будут заменяться на MPO/MTP шнуры, которые будут подключаются непосредственно к трансиверам активного оборудования. Для подключения к кабельной системе в активном оборудовании 40/100 Гбит трансиверы активного оборудования используют разъемы MPO/MTP.

Рис. 9. Кассета 2xMTP(12) – 24xLC, OM4, 24-портовая вид спереди и сзади.

Рис. 10. Примеры подключения оборудования к кроссам высокой плотности в главной подсистеме.

Рис. 11. Примеры подключения оборудования к кроссам высокой плотности в главной подсистеме.

Рис. 12. Fanout-сборка 1xMTP(12) – 12xLC, OM3.

Автосогласование и дуплекс

Ethernet через Стандарты витой пары вплоть до Gigabit Ethernet определяют как полнодуплексную, так и полудуплексную связь. Однако полудуплексный режим для гигабитной скорости не поддерживается никаким существующим оборудованием. Более высокие стандарты скорости, от 2.5GBASE-T до 40GBASE-T, работающие со скоростью от 2,5 до 40 Гбит / с, следовательно, определяют только полнодуплексные двухточечные каналы, которые обычно подключены сетевыми коммутаторами и не поддерживают традиционную работу с разделяемой средой CSMA/CD.

Множество различных режимов работы (полудуплекс 10BASE-T, 10BASE- T полный дуплекс, полудуплекс 100BASE-TX и т. Д.) Существуют для Ethernet по витой паре, и большинство сетевых адаптеров могут работать в разных режимах. Автосогласование требуется для установления рабочего соединения 1000BASE-T.

Когда два связанных интерфейса настроены на разные дуплексные режимы, результатом этого дуплексного несоответствия является сеть, которая функционирует намного медленнее, чем ее номинальная скорость. Несоответствие дуплексного режима может быть непреднамеренно вызвано, когда администратор настраивает интерфейс на фиксированный режим (например, полный дуплекс 100 Мбит / с) и не может настроить удаленный интерфейс, оставив его в режиме автосогласования. Затем, когда процесс автосогласования терпит неудачу, сторона автосогласования принимает на себя полудуплексный режим.

Устройство сетевого кабеля

Устройство каждого вида кабеля различное. Самая простая конструкция у коаксиального проводника, самая совершенная — у оптоволоконного.

Строение коаксиального кабеля

Еще на заре создания сетей применяли исключительно коаксиальный кабель. В его структуру входит центральный проводник.

Вокруг него — толстый слой изоляции, далее следует оплетка — алюминиевая или медная, а в заключение — изолирующая оболочка.

Устройство витой пары

Самым распространенным проводом для интернета является витая пара. Этот кабель позволяет через один канал подключить все компьютеры, а заодно другие необходимые устройства. Дает возможность обеспечить определенным пользователям использование информации со всех компьютеров.

Чаще всего покупают нужный отрезок этого провода, обжатый со всех сторон коннекторами. Реже берут простой отрезок витой пары, а обжимку выполняют уже после после монтажа, используя правильную схему распиновки.

Экранирующий слой может находиться всего в двух местах — поверх отдельной пары и тогда его называют индивидуальным и поверх всех пар, тогда его называют общим.

Особенности строения оптического кабеля

Этот современный кабель имеет особое конструктивное строение. Его образуют тончайшие проводки, а отделяет их друг от друга специальное покрытие.

Эти проводки являются проводниками оптических лучей, переносящих информацию при прохождении через кремниевые сердечники, имеющиеся у каждого волокна. Кроме сердцевины у волокна имеется оптическая оболочка, защита, буферное покрытие.

Составными волоконно-оптического кабеля являются такие элементы, как центральный сердечник, оболочка, которая его окружает.

Как и сердечник, «рубашка»состоит из стекла, но такой параметр, как преломление света у него меньше. Световые лучи, отражаясь от стекла, расходятся по сердечнику, но за его пределы не выходят.

10GBASE-T

1Четвертое поколение технологии передачи данных по медному каналу (10GB BASE-T) призвано осуществить лёгкий переход от 1-Гигабитной сети к 10-Гигабитной без прокладки новых кабелей, но при этом обеспечить обратную совместимость с существующим сетевым оборудованием. 10-гигабитные сетевые карты с портами RJ45 могут работать на скоростях 1 Гигабит, 100 Мегабит и 10 Мегабит в секунду, поэтому допускают поэтапную модернизацию существующих сетевых соединений, включая патч-панели, коммутаторы и собственно провода.

Преимущества 10GBASE-T

• Дешёвые кабели
• Простая прокладка кабелей под прямым углом
• Возможность использования соединителей и патч-панелей

Недостатки 10GBASE-T

• Относительно высокое энергопотребление контроллера
• Существующие кабельные инфраструктуры с применением витой пары категории 5 и 5E могут быть не готовы к 10 Гигабитам
• Ограниченная длина кабеля — до 100 метров, что заставляет использовать коммутаторы с SFP+ Uplink-разъемами для прокладки сети в больших зданиях.

Основной недостаток медных сетевых кабелей — это их малая помехозащищённость и зависимость паразитных наводок от длины проводника. Чтобы бороться с помехами в медных кабелях, производители сетевого оборудования рекомендуют использовать кабели категории 6 и 6E с дополнительным экранированием и более плотным скручиванием. Обычно длина витка у кабеля категории Cat-5(e) 1.5-2 витка на сантиметр, а у категории Cat-6 — больше двух. Внутри одного кабеля каждая цветная пара также обладает различной длиной витка, основанной на простых числах. Длины витков подобраны таким образом, чтобы два различных витка никогда не совпадали. Если использовать самые дорогие экранированные SSTP-кабели, то такая сеть станет гораздо дороже оптической.

Формат кадра

Существует несколько форматов Ethernet-кадра.

• Первоначальный Version I (больше не применяется).
• Ethernet Version 2 или Ethernet-кадр II, ещё называемый DIX (аббревиатура первых букв фирм-разработчиков DEC, Intel, Xerox) — наиболее распространена и используется по сей день. Часто используется непосредственно протоколом Интернет.

• Novell — внутренняя модификация IEEE 802.3 без LLC (Logical Link Control).
• Кадр IEEE 802.3 LLC.
• Кадр IEEE 802.3 LLC/SNAP.
• Некоторые сетевые карты Ethernet, производимые компанией Hewlett-Packard, использовали при работе кадр формата IEEE 802.12, соответствующий стандарту 100VG-AnyLAN.

В качестве дополнения Ethernet-кадр может содержать тег IEEE 802.1Q для идентификации VLAN, к которой он адресован, и IEEE 802.1p для указания приоритетности.

Разные типы кадра имеют различный формат и значение MTU.

MAC-адреса

При проектировании стандарта Ethernet было предусмотрено, что каждая сетевая карта (равно как и встроенный сетевой интерфейс) должна иметь уникальный шестибайтный номер (MAC-адрес), прошитый в ней при изготовлении. Этот номер используется для идентификации отправителя и получателя кадра, и предполагается, что при появлении в сети нового компьютера (или другого устройства, способного работать в сети) сетевому администратору не придётся настраивать MAC-адрес.

Уникальность MAC-адресов достигается тем, что каждый производитель получает в координирующем комитете IEEE Registration Authority диапазон из шестнадцати миллионов (224) адресов, и по мере исчерпания выделенных адресов может запросить новый диапазон. Поэтому по трём старшим байтам MAC-адреса можно определить производителя.
Существуют таблицы, позволяющие определить производителя по MAC-адресу; в частности, они включены в программы типа arpalert.

MAC-адрес считывается один раз из ПЗУ при инициализации сетевой карты, в дальнейшем все кадры генерируются операционной системой. Все современные операционные системы позволяют поменять его. Для Windows начиная как минимум с Windows 98 он менялся в реестре. Некоторые драйверы сетевых карт давали возможность изменить его в настройках, но смена работает абсолютно для любых карт.

Некоторое время назад, когда драйверы сетевых карт не давали возможность изменить свой MAC-адрес, а альтернативные возможности не были слишком известны, некоторые провайдеры Internet использовали его для идентификации машины в сети при учёте трафика. Программы из Microsoft Office, начиная с версии Office 97, записывали MAC-адрес сетевой платы в редактируемый документ в качестве составляющей уникального GUID-идентификатора.

История

Технология Ethernet была разработана вместе со многими первыми проектами корпорации Xerox PARC. Общепринято считать, что Ethernet был изобретён 22 мая 1973 года, когда Роберт Меткалф (Robert Metcalfe) составил докладную записку для главы PARC о потенциале технологии Ethernet. Но законное право на технологию Меткалф получил через несколько лет. В 1976 году он и его ассистент Дэвид Боггс (David Boggs) издали брошюру под названием «Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks».

Меткалф ушёл из Xerox в 1979 году и основал компанию 3Com для продвижения компьютеров и локальных вычислительных сетей (ЛВС). Ему удалось убедить DEC, Intel и Xerox работать совместно и разработать стандарт Ethernet (DIX). Впервые этот стандарт был опубликован 30 сентября 1980 года. Он начал соперничество с двумя крупными запатентованными технологиями: token ring и ARCNET, — которые вскоре были раздавлены под накатывающимися волнами продукции Ethernet. В процессе борьбы 3Com стала основной компанией в этой отрасли.

Преимущества оптоволокна

Оптоволоконный кабель — это специальный провод, сделанный из стекла и пластмассы. Благодаря ему осуществляется передача луча с помощью его отражения. Есть одномодовые и многомодовые кабельные волокна. В первом случае распространение луча происходит в одном экземпляре, а во втором случае — во множественном, когда каждый луч (мод) вводят в кабель под определенным углом. Впервые передача данных с помощью такой технологии была осуществлена в 1950-х годах.

В чем отличия между сетями 3G и 4G: особенности, преимущества и недостатки. Среди особенностей такого типа проводов можно выделить следующие, которые являются и преимуществами технологии:

• Оптоволоконные линии не подвергаются влиянию электромагнитных волн и полей, а значит, в любых условиях можно в полной мере почувствовать хорошее качество связи и ее надежность;
• Скорость передачи данных по оптоволокну — высокоскоростная. Это дает возможность обмениваться информацией в разы быстрее, чем по любому виду железных проводов;
• Отсутствие электромагнитного излучения, дающее возможность увеличить безопасность такого типа передачи данных. Оптические провода нельзя взять на прослушку. Для этого нужно полностью разрушить его строение, что будет замечено низкой скоростью сигнала и помехами различного рода;
• За счет используемой технологии кабеля не нуждаются в большом количестве ретрансляционных точек, что уменьшает внутренние помехи при передаче двоичной информации.

Метод многополосного распределения (Multilane Distribution, MLD)

В целом, метод MLD заключается в том, что для обеспечения ско­рости в 40 Гбит/с или 100 Гбит/с можно соединить конечную станцию с Ethernet коммутатором или два коммутатора по нескольким параллельным полосам (каналам). Эти полосы могут быть отдель­ными проводами, например, соединение узлов четырьмя парал­лельными витыми парами. Другой вариант заключается в разделении полос по частоте, как это делается с помощью технологии WDM по оптоволоконному кабелю.

Для наглядности, остановимся на конкретном примере многопо­лосной структуры физического подуровня PMA (Physical Medium Attachment, модуль доступа к физической среде). Создаваемые по­лосы называются виртуальными полосами. Если количество полос в электрическом или оптическом канале не совпадает, виртуальные полосы принимаются соответствующим количеством физических полос подуровня PMD (Physical Medium Dependent, зависимый от физической среды модуль). Это вид обратного мультиплексирования.

На Рис. 5(a) показана схема виртуальных полос. Поток данных пользователя кодируется по системе 64B/66B, которая также приме­няется в 10-гигабитном Ethernet. Данные поступают в виртуальные полосы путем чередования 66-битных блоков (первое слово – пер­вая полоса, второе слово – вторая полоса и т. п.) В каждую вирту­альную полосу периодически добавляется уникальный «выравнива­ющий» 66-битный блок. Эти блоки используются для выявления и упорядочивания виртуальных полос и восстановления общего пото­ка данных.

Затем виртуальные полосы передаются по физическим полосам. Если физических полос меньше, чем виртуальных, используется мультиплексирование на уровне битов. Количество виртуальных по­лос должно быть кратно (1 или более) количеству физически полос.

На Рис. 5(b) показан формат выравнивающих блоков. Блок состо­ит из восьми однобайтовых ячеек, перед которыми идет двухбитное поле синхронизации со значением 10. Ячейки Кадр содержат после­довательность кадров, присущую всем виртуальным полосам и используемую получателем для выстраивания блоков. Поля VL# со­держат информацию об уникальных характеристиках виртуальных полос: одна ячейка содержит двоичный код, обратный содержанию второй ячейки.

Рис.5. Функционирование 100-гигабитного Ethernet по MLD методике

Варианты

Сравнение физических транспортных уровней Ethernet на основе витой пары (TP-PHY)

Имя	Стандарт	Статус	Скорость (Мбит / с)	Требуются пары	Дорожки на направление	Бит на герц	Код линии	Скорость передачи на полосу (МБд)	Полоса пропускания (МГц)	Максимальное расстояние (м)	Кабель	Номинальные характеристики кабеля (МГц)	Использование
StarLAN -1 1BASE5	802.3e-1987	устаревшее	1	2	1	1	PE	1	1	250	уровень голоса	~ 12	LAN
StarLAN -10	802.3e-1988	устаревший	10	2	1	1	PE	10	10	~ 100	уровень голоса	~ 12	LAN
LattisNet	до 802.3i-1990	устарело	10	2	1	1	PE	10	10	100	уровень голоса	~ 12	LAN
10BASE-T	802.3i-1990 (CL14)	устаревшее	10	2	1	1	PE	10	10	100	Cat 3	16	LAN
	802.3cg-2019	планируется	10	1	1	?	?	?	?	15	?	?	Автомобильная промышленность, IoT, M2M
	802.3cg-2019	запланировано	10	1	1	?	?	?	?	1000	?	?	Автомобильная промышленность, IoT, M2M
100BASE-T1	802.3bw-2015 (CL96)	ток	100	1	1	2,66	PAM-3 4B / 3B	75	37,5	15	Cat 5e	100	Автомобильная промышленность, IoT, M2M
100BASE-T2	802.3y-1997	устаревший	100	2	2	4	LFSR PAM-5	25	12,5	100	Cat 3	16	Несостоятельность рынка
100BASE-T4	802.3u-1995	устаревшее	100	4	3	2,66	8B6T PAM-3 Только полудуплекс	25	12,5	100	Cat 3	16	Сбой рынка
100BaseVG	802.12-1995	устаревший	100	4	4	1.66	5B6B Только полудуплекс	30	15	100	Cat 3	16	Несостоятельность рынка
100BASE-TX	802.3u-1995	ток	100	2	1	3,2	4B5B МЛТ-3	125	31,2 5	100	Cat 5	100	LAN
1000BASE ‑ T	802.3ab-1999 (CL40)	ток	1000	4	4	4	TCM 4D-PAM-5	125	62,5	100	Cat 5	100	LAN
	TIA / EIA-854 (2001)	устаревшее	1000	4	2	4	PAM-5	250	125	100	Cat 6	250	Сбой рынка
1000BASE-T1	802.3bp-2016	текущий	1000	1	1	2,66	PAM-3 80B / 81B RS-FEC	750	375	40	Cat 6A	500	Автомобильная промышленность, IoT, M2M
2.5GBASE-T	802.3bz-2016	ток	2500	4	4	6,25	64B65B PAM-16 128-DSQ	200	100	100	Cat 5e	100	LAN
5GBASE-T	802.3bz-2016	ток	5000	4	4	6,25	64B65B PAM-16 128-DSQ	400	200	100	Cat 6	250	LAN
10GBASE-T	802.3an-2006	текущий	10000	4	4	6,25	64B65B PAM-16 128-DSQ	800	400	100	Cat 6A	500	LAN
25GBASE-T	802.3bq-2016 (CL113)	ток	25000	4	4	6,25	PAM-16 RS-FEC (192, 186) LDPC	2000	1000	30	Cat 8	2000	Центры обработки данных
	802.3bq-2016 (CL113)	ток	40000	4	4	6,25	PAM-16 RS-FEC (192, 186) LDPC	3200	1600	30	Cat 8	2000	Дата-центры

Стандарты СКС для ЦОД

Параллельно с разработкой сетевых стандартов идет разработка стандартов СКС. Поскольку технологии 40/100 Гбит используются предпочтительно в центрах обработки данных, рассмотрим текущее состояние стандартизации кабельных систем для ЦОД.

В настоящее время существует группа стандартов описывающих кабельные системы ЦОД:

1. Международный стандарт ISO/IEC 24764 «Информационная технология — СКС для ЦОД»
2. Стандарт США TIA-942, «Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers». Данный стандарт является более полным, поскольку описывает не только кабельные системы ЦОД, но и другие аспекты, такие как, например проектирование и монтаж ЦОД, помещения и кабельную канализацию и др.
3. Международный стандарт ISO/IEC 14763-2 «Информационная технология — Изготовление и эксплуатация кабельной системы зданий и территории заказчика – Часть 2: Разработка и инсталляция». Очень полезный стандарт для проектировщиков и операторов СКС. Стандарт принят в феврале 2012 года и по сути является дополнением стандарта ISO/IEC 11801 описывающим требования СКС к: проектированию, инсталляции, документации, управлению, контролю качества, тестированию, техническому обслуживанию, ремонту, полярности и др. Кстати, этот стандарт фактически дополняет ISO/IEC 24764 до TIA-942
4. Международный стандарт ISO/IEC 14763-3: «Тестирование кабельной системы на основе оптоволокна». Описывает тестирования волоконно- оптических СКС в том числе и СКС для ЦОД.

Кроме того, существует техническое пособие BICSI по проектированию ЦОД —ANSI/BICSI 002-2011, Data Center Design and Implementation Best Practices. Как и все пособия BICSI — это одно из лучших в отрасли пособий по проектированию и обслуживанию ЦОД.

Также стоит обратить внимание на документ компании Telcordia GR-3160 — NEBS(TM) Requirements for Telecommunications Data Center Equipment and Spaces.

Стандарт ISO/IEC 24764 всецело базируется на основном стандарте СКС ISO/IEC 11801, но дает несколько дополнительных требований оптимизированных для ЦОД. В структуре СКС для ЦОД нет, например, магистральной подсистемы территории, зато есть подсистема сетевого доступа (Network access cabling subsystem), что и логично для ЦОДов расположенных компактно и подключаемых к внешним провайдерам (см. рис 5 и 6).

Рис. 5. Структура СКС для ЦОД.

Рис. 6. Иерархическая структура СКС для ЦОД.

Структура и топология СКС для ЦОД по TIA-942 близка к структуре и топологии по международному стандарту. Следует отметить, что несмотря на некоторые особенности, СКС для ЦОД сохраняет всю идеологию обычных СКС, а именно, стандартизованные: структура, компоненты, характеристики, управление.

В качестве минимальных требований к кабелям стандарт ISO/IEC 24764 устанавливает категорию 6A для медных кабелей и категорию OM3 для многомодовых волоконно-оптических кабелей, т.е., о волокнах категорий OM1 и OM2 в ЦОД можно забыть.
Для волоконно-оптических систем с более чем 2 волокнами стандарт требует использования многоволоконных коннекторов типа MPO, т.е. использование разъемов типа MPO объективная реальность СКС для ЦОД, сложно представить себе ЦОД только с 2 волокнами.

Полная совместимость

Полная совместимость устройств, кабелей и соединителей является предварительным требованием для широкого использования и, соответственно, успешного коммерческого распространения технологии SPE. Международные организации по стандартизации выбрали два типа соединителей:

• Для проводных соединений — соединительный компонент, соответствующий IEC 63171-1. Соединитель основан на концепции, предложенной CommScope, также называется «Вариант 1 (LC-типа) для среды M₁I₁C₁E₁».
• Для промышленного и околопромышленного применения — соединительный компонент, соответствующий требованиям IEC63171-6. Соединитель основан на концепции, предложенной HARTING, и разработан для применения в условиях M₃I₃C₃E₃, другое название — «Вариант 2 (промышленного типа)».

Рис. 1. SPE-соединитель от HARTING

На основе стандартизованного SPE-соединителя (рис. 1, 2) HARTING разрабатывает полный ассортимент продукции для промышленности. Прототипы данного разъема были представлены более чем два года назад на выставке SPS 2016 совместно с двумя другими соединителями — ix Industrial и M8 D-кодировки.

Рис. 2. Стандартизация SPE-соединителя позволит сделать важный шаг к сетевой комплексной интеграции на базе IP — от датчика до облака

Существующая на данный момент технология однопарного Ethernet, соответствующая IEEE 802.3bp 1000Base-T1, позволяет передавать данные со скоростью 1 Гбит/с по одной паре медных проводов. Одновременно можно запитывать устройства (дистанционно) посредством IEEE 802.3bu «Питание через Ethernet» — оно же PoDL, т. е. «Питание через линию данных». Однако требования «Индустрии 4.0» или IIoT этим не ограничиваются. Разработка простой, надежной и эффективной промышленной коммуникации будущего невозможна без последовательного объединения всех участников в одну комплексную сеть от облака до датчика посредством служб Ethernet на базе IP. В данном случае у однопарного Ethernet есть решающее преимущество перед шинными системами или токовыми интерфейсами.

С 1990-х гг. в промышленности применяют универсальные кабельные решения на основе симметричных витых пар и стекловолокна. В случае с витыми парами изначально использовался двупарный кабель: первая пара служила для передачи, вторая — для приема (100Base-TX) данных. По такому принципу, ограничивающему скорость передачи до 100 Мбит/с, по-прежнему работает большая часть промышленной техники и автоматики — как правило, в этом случае применяют кабель звездной скрутки. Для повышения скорости передачи от 1 Гбит/с до 10 Гбит/с был разработан метод передачи через четыре симметричные пары в комплекте с восьмиконтактными разъемами. Таким образом, метод увеличения пар для повышения скорости передачи через Ethernet ограничивает возможности технического развития.