Надшвидкісні мережі

Швидкодія мережі Fast Ethernet, інших мереж, що працюють на швидкості в 100 Мбіт/с, у даний час задовольняє вимогам більшості задач, але в ряді випадків навіть його виявляється недостатньо. Особливо це стосується тих ситуацій, коли необхідно підключати до мережі сучасні високопродуктивні сервери або будувати мережі з великою кількістю абонентів, що вимагають високої інтенсивності обміну. Наприклад, усе більш широко застосовується мережна обробка тривимірних динамічних зображень. Швидкість комп'ютерів безупинно росте, вони забезпечують усе більш високі темпи обміну з зовнішніми пристроями. У результаті мережа може виявитися найбільш слабким місцем системи, і її пропускна здатність буде основним стримуючим фактором у збільшенні швидкодії.

Роботи з досягнення швидкості передачі в 1 Гбіт/с (1000 Мбіт/с) велись в останні роки досить інтенсивно в декількох напрямках. Найбільш поширеною виявляється мережа Gigabit Ethernet. Це зв'язано насамперед з тим, що перехід на неї виявляється найбільш безболісним, найдешевшим і психологічно прийнятним. Адже мережа Ethernet і її більш швидка версія Fast Ethernet зараз далеко випереджають усіх своїх конкурентів по обсягу продажів і поширеності у світі.

М

- 74 - - 75 -

ережа Gigabit Ethernet - це природний, еволюційний шлях розвитку концепції, закладеної в стандартній мережі Ethernet. Природно, вона успадковує і всі недоліки своїх прямих попередників, наприклад, негарантований час доступу до мережі. Однак величезна пропускна здатність приводить до того, що завантажити мережу до тих рівнів, коли цей фактор стає визначальним, досить важко. Зате збереження наступності дозволяє досить просто з'єднувати сегменти Ethernet, Fast Ethernet і Gigabit Ethernet у єдину мережу і, найголовніше, переходити до нових швидкостей поступово, уводячи гігабітні сегменти тільки на самих напружених ділянках мережі. До того ж, далеко не скрізь така висока пропускна здатність дійсно необхідна. Якщо ж говорити про мережі, що конкурують з гігабітною мережею, те їхнє застосування може зажадати повної заміни мережної апаратури, що відразу ж приведе до величезних витрат засобів.

У мережі Gigabit Ethernet зберігається усі той же, що добре зарекомендував себе в попередніх версіях, метод доступу CSMA/CD, використовуються ті ж формати пакетів (кадрів) і ті ж розміри, тобто ніякого перетворення протоколів у місцях з'єднання із сегментами Ethernet і Fast Ethernet не буде потрібно. Єдино, що потрібно, - це узгодження швидкостей обміну. Тому головною областю застосування Gigabit Ethernet стане в першу чергу з'єднання концентраторів Ethernet і Fast Ethernet між собою.

З появою надпродуктивних серверів і поширенням персональних комп'ютерів класу «high-end» переваги Gigabit Ethernet будуть ставати усе більш явними. Відзначимо, що 64-розрядна системна магістраль PCI, що стала уже фактичним стандартом, цілком досягає необхідної для такої мережі швидкості передачі даних.

Роботи з мережі Gigabit Ethernet ведуться з 1995 року. У 1998 році прийнятий стандарт, що одержав найменування IEEE 802.3z. Розробкою займається спеціально створений альянс (Gigabit Ethernet Alliance), у який, зокрема, входить така відома фірма, що займається мережною апаратурою, як 3Com.

Номенклатура сегментів мережі Gigabit Ethernet у даний час містить у собі наступні типи:

• 1000ВАSЕ-SX - сегмент на мультимодовому оптоволоконному кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 850 нм, довжина сегменту до 500 м;

• 1000BASE-LX - сегмент на мультимодовому (довжиною до 500 м) і одномодовому (довжиною до 2000 м) оптоволоконному кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 1300 нм;

• 1000BASE-CX - сегмент на екранованій кручений парі (довжиною до 25 м);

• 1000BASE-T - сегмент на зчетвереній неекранованій крученій парі (довжиною до 100 м).

Спеціально для мережі Gigabit Ethernet запропоновано метод кодування переданої інформації 8В/10В, побудований по тім же принципі, що і код 4В/5В мережі FDDI. Вісьмом битам інформації, яку потрібно передати, ставиться у відповідність 10 біт, переданих по мережі. Цей код дозволяє зберігати самосинхронізацію, легко виявляти несучу (факт передачі), але не вимагає подвоєння смуги пропущення, як у випадку коду Манчестер-П.

Для збільшення 512-бітного інтервалу мережі Ethernet, що відповідає мінімальній довжині пакета, (51,2 мкс у мережі Ethernet і 5,12 мкс у мережі Fast Ethernet), розроблені спеціальні методи. Зокрема, мінімальна довжина пакета збільшена до 512 байт (4096 біт). У противному випадку часовий інтервал 0,512 мкс надмірно обмежував би граничну довжину мережі Gigabit Ethernet. Усі пакети з довжиною менше 512 байт розширюються до 512 байт. Це вимагає додаткової обробки пакетів.

Передбачається підтримувати передачу в мережі Gigabit Ethernet як у напівдуплексному режимі (зі збереженням методу доступу CSMA/CD), так і в більш продуктивному дуплексному режимі (як і в попередній мережі Fast Ethernet).

Насамперед Gigabit Ethernet, можливо, знайде застосування в мережах, які поєднують комп'ютери великих фірм, підприємств, що розташовуються в декількох будинках. Вона дозволить за допомогою відповідних комутаторів, що перетворюють швидкості передачі, забезпечити канали зв'язку з високою пропускною здатністю між окремими частинами складної мережі або лінії зв'язку комутаторів зі надпродуктивними серверами.

Імовірно, у ряді випадків Gigabit Ethernet буде витісняти оптоволоконну мережу FDDI, що у даний час усе частіше використовується для об'єднання в єдину мережу декількох локальних мереж, у тому числі, і мереж Ethernet. Правда, FDDI може зв'язувати абонентів, що знаходяться на набагато більшій відстані друг від друга, але по швидкості передачі інформації Gigabit Ethernet істотно перевершує FDDI.

У недалекому майбутньому очікується поява і мережі зі швидкістю 10 Гбіт/с - такі розробки уже ведуться.

Коротко зупинимося про альтернативному рішенні надшвидкісної мережі. Мова йде про мережі з технологією ATM (Asynchronous Transfer Mode). Дана технологія використовується як у локальних, так і в глобальних мережах. Основна її ідея — передача цифрових, голосових і мультимедійних даних по тим самим каналам. Твердого стандарту на апаратуру ATM не припускає.

Спочатку була обрана швидкість передачі 155 Мбіт/с (для настільних систем - 25 Мбіт/с), потім - 662 Мбіт/с, а зараз ведуться роботи з підвищення швидкості до 2488 Мбіт/с. Таким чином, по швидкості ATM успішно конкурує з Gigabit Ethernet. Зауважимо, що з'явилася ATM раніш, ніж Gigabit Ethernet.

Як середовище передачі інформації в локальній мережі технологія ATM припускає використання оптоволоконного кабелю і неекрановану кручену пару. Використовувані коди - 4В/5В и 8В/10В.

Принципова відмінність ATM від всіх інших мереж складається у відмовленні від звичних пакетів з полями адресації, керування і даних. Вся інформація передається упакованою в мікропакети (cells) довжиною усього лише в 53 біта. Кожен мікропакет має ідентифікатор типу даних (двійкові дані, звук або зображення). Ідентифікатор дозволяє інтелектуальним розподільним пристроям сортувати мікропакети стежити за тим, щоб мікропакети передавалися в потрібній послідовності. Мінімальний розмір мікропакетів дозволяє здійснювати корекцію помилок і маршрутизацію на апаратному рівні. Він же забезпечує рівномірність всіх існуючих у мережі інформаційних потоків.

Г

- 76 - - 77 -

оловний недолік мереж з технологією ATM складається в їхній повній несумісності з жодною з існуючих мереж. Плавний перехід на ATM у принципі неможливий, потрібно змінювати відразу все устаткування, а вартість його поки що дуже висока. Правда, роботи із забезпечення сумісності ведуться, знижується і вартість устаткування, так що перспективи в ATM непогані. Тим більше що задач по передачі зображень по комп'ютерних мережах стає усе більше.