Gdy 100 megabitów nie wystarczy

Instalując sieć komputerową, każde przedsiębiorstwo musi podjąć kilka istotnych decyzji. Wydajność stanowi kluczowe kryterium wyboru topologii sieci. Nie bez znaczenia jest również, ile za tę wydajność trzeba zapłacić.

Ethernet został opracowany przez firmę Xerox na podstawie sieci ALOHA Uniwersytetu Hawajskiego. Pierwsza sieć ethernetowa pracowała z prędkością 2,94 Mb/s i łączyła około 100 stacji rozmieszczonych w odległości kilometra. System był tak udany, że Xerox, Intel i DEC rozpoczęły wprowadzanie standardu 10 Mb/s. Ostatecznie IEEE w 1985 roku opublikowała go pod nazwą 802.3. Początkowo dotyczył tylko dwóch rodzajów okablowania koncentrycznego: "cienkiego" i "grubego" (Thin i Thick Ethernet), później dołączono kabel telefoniczny, popularną skrętkę. W 1995 roku adaptowano 802.3u jako standard nowej, dziesięciokrotnie szybszej technologii Fast Ethernet. Niecały rok później powstało stowarzyszenie Gigabit Ethernet Alliance (GEA), w którego skład wchodziło 11 firm, między innymi 3Com. Zadaniem tej organizacji było rozpropagowanie i doprowadzenie do zatwierdzenia nowej technologii Ethernetu gigabitowego.

Na kłopoty 1000BASE-T

Ethernet jest dobrym, sprawdzonym standardem komunikacji sieciowej. Użytkownicy przyzwyczaili się już do pojęć stosowanych w pracy z tą topologią. Gigabitowy Ethernet to następca, a zarazem rozszerzenie stosowanych technologii sieciowych. Jego poprzednikami są Ethernet 10 Mb/s oraz zdobywający coraz większą popularność FAST Ethernet 100 Mb/s. Niestety, nadal najczęściej używany jest 10BASE-T (10 Mb/s). Dla dynamicznie rozwijających się firm przesyłanie danych z szybkością 10 megabitów na sekundę to zdecydowanie za wolno. Dość popularna na świecie technologia 100BASE-T oferuje 100 Mb/s. Różnica nie do pogardzenia, ale w niektórych przypadkach prędkość może nadal być niewystarczająca. Wideokonferencje, przesyłanie bardzo dużych plików multimedialnych to zadania wymuszające na korporacjach zastosowanie jeszcze wydajniejszych technologii. Problem ten rozwiązuje Gigabit Ethernet.

Dlaczego Gigabit?

Technologia gigabitowa budzi zainteresowanie firm rozważających założenie u siebie sieci, jak i tych, które sieci już mają. Specyfikacja Ethernetu gigabitowego jest bowiem zgodna z poprzedzającymi ją standardami. Inaczej mówiąc, przedsiębiorstwa mogą łatwo, a przede wszystkim stosunkowo tanio uzupełniać lub rozszerzać posiadane rozwiązania sieciowe.

Zatwierdzone standardy

Do tej pory opracowano dwa standardy Gigabitu. W czerwcu 1998 roku został zatwierdzony standard IEEE 802.3z, dotyczący instalacji do kabli światłowodowych i ekranowanych kabli miedzianych. W jego skład wchodzą następujące interfejsy warstwy sieciowej: 1000Base-Sx (światłowody wielomodowe, długość fali 810 nm), 1000Base-Lx (światłowody jedno- i wielomodowe, długość fali 1300 lub 1310 nm) i 1000Base-Cx (miedziana skrętka ekranowana dla połączeń krosowych). Standard IEEE 802.3ab, taką bowiem nazwę nosi technologia gigabitowa oparta na skrętce (1000Base-T), zatwierdzono rok później, w czerwcu 1999.

Okablowanie bez zamian

W sieciach komputerowych najczęściej wykorzystuje się kabel kategorii 5 (skrętka). Zastępuje on dominujący jeszcze kilka lat temu kabel koncentryczny. Wpływa na to łatwość instalacji, niezawodność oraz niskie koszty eksploatacyjne skrętki. Światłowody, które są doskonałym kanałem transmisyjnym, do tej pory również nie mogą konkurować z UTP kategorii 5, ponieważ ich instalacja jest zbyt kosztowna i skomplikowana. Wiele firm chciałoby zmienić swoją sieć na bardziej wydajną, ale obawiają się skutków takiej operacji. Te, które mają infrastrukturę sieciową opartą na skrętce kategorii 5, mogą stosować Ethernet Gigabitowy bez zmiany okablowania. Praktycznie oznacza to możliwość ogromnego zwiększenia wydajności sieci bez zatrzymania pracy firmy.

Łagodny upgrade

Kolejna zaleta technologii 1000Base-T: wykorzystuje taki sam typ ramki, jakim Ethernet posługiwał się do tej pory. Sposób adresowania urządzeń sieciowych również się nie zmienił. Urządzenia aktywne, np. karty sieciowe, wykorzystują w dalszym ciągu takie same adresy MAC. Umożliwia to etapowe, dostosowane od potrzeb przejście z istniejącej struktury na wydajniejszą. W pierwszej kolejności można zwiększyć przepustowość wszystkich "wąskich gardełŇ sieci przez wymianę urządzeń aktywnych, a następnie przejść do kompleksowej zmiany topologii.

Jak już wspomnieliśmy, technologia gigabitowa została zaprojektowana do pracy przy użyciu czterech różnych rodzajów okablowania. Zastosowanie każdego ze wspomnianych nośników wiąże się z ograniczeniem maksymalnej odległości połączenia. Z czego wynikają te ograniczenia? Są one skutkiem stosowanej w Ethernecie metody dostępu do kanału transmisyjnego (CSMA/CD). Dla przypomnienia: metoda CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Colision Detection) opiera się na dostępie do nośnika przez nasłuchiwanie ruchu w sieci. Stacje robocze monitorująaktywność sieci ("nasłuchują") w celu ustalenia, czy mogą transmitować dane, czy nie. Jeśli w danej chwili żaden z komputerów nie przesyła informacji, wybrana stacja może rozpocząć nadawanie, nikomu nie przeszkadzając. Na największe odległości można przenosić sygnał poprzez światłowody. Światłowód jednomodowy daje możliwość osiągnięcia dystansu do 5000 metrów, zastosowanie tańszego wariantu wielomodowego skraca tę odległość do maksimum 550 metrów.