A 40 Gigabit Ethernet ( 40 GbE ) és a 100 Gigabit Ethernet ( 100 GbE ) [1] az IEEE P802.3ba Ethernet Task Force [2] által 2007 novembere és 2010 júniusa között kidolgozott Ethernet szabványok [3] [4] .
Ezek a szabványok jelentik a következő lépést az Ethernet szabványcsoport fejlesztésében, amely 2010-ig a legmagasabb, 10 Gb/s sebességgel rendelkezett . Az IEEE Std 802.3ba-2010 szabvány 40 és 100 Gb/s adatátviteli sebességet állít be több kommunikációs vonal (sáv) megosztása esetén 10 vagy 25 Gb/s sebességgel.
P802.3ba munkacsoport-tervezet kiadási dátumok:
A szabvány végleges változatát 2010. június 17-én fogadták el IEEE 802.3ba-2010 számon.
A 40/100 Gigabit Ethernet szabványok több különböző fizikai rétegű ( PHY ) szabványt írnak le. A hálózati eszközök különböző típusú PHY-ket használhatnak a csatlakoztatható PHY modulok használatával. Az optikai szálat használó modulok szabványosítva vannak a 802.3ba szabványban és különféle többforrású megállapodásokban , MSA -ban (különböző gyártók közötti megállapodások). Az egyik szabványos modul, amely 40 és 100 gigabites Ethernetet is támogat, a CFP MSA ( C form-factor pluggable ) [7] , amely 100 m-es vagy annál nagyobb távolságra is használható . A QSFP és CXP modulok rövidebb távolságon is biztosítják a működést [8] .
A 802.3ba szabvány csak a teljes duplex működést támogatja [9] .
A szabvány PHY részének kidolgozásakor a következő célokat tűztük ki:
A következő PHY-változatokat szabványosították:
PHY | 40 Gigabit Ethernet | 100 Gigabit Ethernet |
---|---|---|
legalább 1 m-re a hátlapon | 40GBASE-KR4 | |
legalább 10 m-rel a rézkábel felett | 40GBASE-CR4 | 100GBASE-CR10 |
legalább 100 m az OM3 MMF szerint | 40GBASE-SR4 | 100GBASE-SR10 |
legalább 125 m az OM4 MMF szerint | 40GBASE-SR4 | 100GBASE-SR10 |
legalább 10 km SMF-el | 40GBASE-LR4 | 100GBASE-LR4 |
legalább 40 km SMF-fel | 100GBASE-ER4 |
A 100 m-es OM3 optikai kábelen (40GBASE-SR4 és 100GBASE-SR10) 40 és 100 Gbps sebességű jelátvitel feladatát a 10GBASE-SR szabványhoz hasonlóan 850 nm körüli hullámok segítségével oldották meg.
A 40 Gb/s sebességű jelátvitel nyomtatott áramköri lapokon (pl . blade szerver cage hátlapon) 1 m távolságig (40GBASE-KR4) a 10GBASE-KR szabvány 4 sávjával valósul meg.
A 10 és 40 km távolságban történő működés négy különböző hullámhosszon (körülbelül 1310 nm) valósul meg, és 25 Gb/s (100GBASE-LR4 és 100GBASE-ER4 esetén) és 10 Gb/s (40GBASE esetén) optikai elemeket használ. - LR4). [11] .
A megvalósított PHY-beállítások szerint csoportosítva.
Információk a 40/100 Gb/s-os modulok létrehozásáról jelenleg a hátlapokhoz[ mikor? ] hiányzik. A rövid hatótávolságú, 100 gigabites multilink kapcsolatok azonban ígéretesebbnek tűnnek a költségek és a megbízhatóság szempontjából, mint a jelenleg használtak.[ mikor? ] 10 Gb/s-os felületkibocsátó lézerekből álló sík tömbök ( VCSEL tömbök), és nagy valószínűséggel a közeljövőben optikai kapcsolómátrixszal rendelkező termékekben is megjelennek – mint például a Juniper TX és a Cisco CRS FCC.
2009-ben Quellan bejelentette egy Értékelő Testület [12] létrehozását , de nem biztosított kész modulokat.
A Mellanox [13] és a Reflex Photonics [14] bejelentette a többmódusú szálakhoz készült CFP-modulok értékesítésének megkezdését.
A Finisar [15] , a Sumitomo Electric Industries [16] és az OpNext [17] az Európai Optikai Kommunikációs Kiállításon ( ECOC ) 2009-ben a CFP MSA szabványon alapuló egymódusú 40 és 100 gigabites Ethernet modulokat mutatott be .
Az 1990-es évek végi helyzettől eltérően, amikor a nagy sebességű gerinchálózati útválasztó interfészek hiánya hátráltatta a teljes internet fejlődését, a 2010-es évek 10-ről 100 Gb/s-ra történő szállítási sebességének növekedését elsősorban gazdasági megfontolások indokolták, mint pl. mint: a gerinchálózati optikai hálózatokban szükséges hullámok számának csökkentése, a nagy adatközpontok és forgalmi cserepontok összekapcsolási költségeinek csökkentése , valamint a 10 gigabites csatornák párhuzamos csoportjaiban a forgalom kiegyensúlyozatlansága miatti kapacitásveszteségek csökkentése. Ugyanakkor számos gerinchálózati szolgáltató igyekezett a 10 Gb/s SONET/SDH használatáról közvetlenül a 40 Gb/s-os közbülső fázist megkerülve a 100 Gb/s-os Ethernet interfészek felé térni, és felértékelődött a várható gyors csökkenés miatt. az utóbbi költsége.
A várható árcsökkenésben fontos szerepet játszott a SONET/SDH és az Ethernet külön csatorna sémák fejlesztésének elhagyása. De facto a 100 Gigabit Ethernet lett az egyetlen keretformátum az optikai sebességhierarchia (ODU4) csúcsán, amely párhuzamos árcsökkentést garantál a 100 Gigabites interfészek gyártásának növekedésével mind a gerinchálózatra, mind a helyi hálózatokra. A hierarchia következő szintjének az ODU5 formátumnak kell lennie, amelyet kizárólag 400 gigabites Ethernet hálózatokban való használatra terveztek .
A 100 Gigabites rendszerek fejlesztése során az iparágnak a következő technológiai kihívásokkal kellett leküzdenie:
Általánosságban elmondható, hogy ezeknek a problémáknak a megoldása jelentős szellemi tulajdon-befektetést igényelt, ami hozzájárult a végtermékek piacra kerülésének késedelméhez. Annak ellenére, hogy az optikai és elektronikus berendezések gyártóinak többsége 2009-2010 között deklarálta a 100 gigabites rendszerek támogatását, és rendszeresen tesztelte a különböző fokú készenléti rendszereket, a 100 gigabites Ethernet széles körű elterjedése csak 2011-ben kezdődött el.
Mivel az optikai jel átvitele nemlineáris környezetben ( optikai szál ) alapvetően analóg probléma, a fejlődés ezen a területen lassul, és sokkal inkább, mint a digitális elektronikus áramköri litográfia hanyatló fejlődése ( amelyet Moore empirikus törvénye ír le). ). Ennek eredményeként, bár a 1990-es évek közepe óta léteznek 10 gigabites optikai interfészek és átviteli rendszerek, az első sikeres kísérletek 100 gigabites adatfolyamok optikai hálózatokban történő továbbítására több mint 15 évvel később történtek. Ezen túlmenően az első gerinchálózati 100 gigabites rendszereknek számos komoly korlátja volt, köztük az egyedi lézerrendszerek használatából adódó magas költségek, valamint a jelentős energia- és méretigények, amelyek kizárták az adó-vevők kompakt formátumú gyártását ( mint például az SFP + ) korábban 1, 2,5 és 10 gigabites jelekhez fejlesztették ki.
2011 közepéig legalább öt vállalat szállított ODU4 (104,794 Gbps) kompatibilis optikai átviteli rendszereket ügyfeleinek, köztük a Ciena (korábbi Nortel Networks megoldás ), az MRV, az Alcatel-Lucent és az ADVA Optical Networking . Utolsóként a Huawei csatlakozott a listához , amely 2011 júniusában jelentette be a szállítások megkezdését a koreai KPN cégnek [18] Várhatóan 2011 végére az összes vezető optikai berendezés gyártótól elérhetőek lesznek az ilyen rendszerek.
A 100 gigabites Ethernet átvitelére szolgáló optikai átviteli rendszerek fejlesztése elkerülhetetlenül a költségek csökkentése irányába fog megvalósulni, miközben a következő ígéretes technológiák alkalmazhatók: jel együttes átvitele két 50 gigabites, alacsonyabb költségű lézerrel egy dedikált eszközben. spektrumsáv, a digitális jelfeldolgozás ( DSP ) széles körben elterjedt alkalmazása a nemlinearitások korrigálására, az optoelektronikai (OEO) konverziók számának csökkentése a szállítási rendszerben külső jelforrások (idegen lambdák) támogatásával és így tovább.
A lineáris optikai 100 gigabites adatátviteli rendszerek jelenléte lehetővé teszi a DWDM rendszerekben szükséges hullámhosszok számának csökkentését és a meglévő kábeles infrastruktúrán keresztül továbbított adatmennyiség növelését. A 100 gigabites optikai átvitel párhuzamos 10 gigabites adatfolyamok szállítására azonban csökkenti a statisztikai multiplexelés hatékonyságát a csomaghálózatokban, és 10x10 gigabites muxpondereket is igényel a formátum egyeztetéséhez. Emiatt a gerinchálózati szolgáltatók érdeklődést mutatnak a 100 Gigabit Ethernet támogatása iránt, közvetlenül az útválasztó (csomagkapcsoló) interfészén.
A 100 Gigabites Ethernet támogatására szolgáló lapkakészlet fejlesztésének nehézsége abban rejlik, hogy a bejövő forgalom paramétereitől függetlenül nagy teljesítményt kell biztosítani egységes interfészterhelés mellett, valamint a csomagpermutációk hiánya egyetlen IP / MPLS adatfolyamon belül – ez utóbbi követelmény teljesül. Egy teljes duplex 100 Gigabites interfész párhuzamosítása több (két vagy négy) különálló hálózati processzor között technikailag nehéz. További nehézségeket okoz a vonalkártyák tervezése - a 100 gigabites optika méretére és hűtésére vonatkozó megnövekedett követelmények, valamint a 100 gigabites adó-vevők piaci hiánya miatt a 100 gigabites hálózati berendezések úttörői kénytelenek voltak független vagy közös optoelektronikai fejlesztések, hogy megfeleljenek a modern hálózati eszközök merev lineáris és energiakorlátainak. Várhatóan a 100 gigabites megoldások kereskedelmi elektronikai és optikai alkatrészeinek szabadpiacra kerülésével az ilyen rendszerek beszállítóinak listája bővülni fog, az árak pedig aktívan csökkennek.
A 100 Gigabites Ethernet-termékek piacra dobására fordított jelentős összegű kezdeti befektetés megmagyarázza mind azt, hogy kezdetben a legmagasabb árkategóriájú (carrier osztály) berendezések felé fordult, másrészt a gyártók azon vágyát, hogy a termékek piacra dobását megelőzően „terv előtt jelentsenek”. a tömeggyártás megkezdése, mérnöki vagy technológiai tesztek eredményei alapján. Ezért az első 100 Gigabites Ethernet-megoldás szolgáltatóinak alább felsorolt listájában mind az IP/MPLS-termékek kezdeti bejelentésének dátuma, mind a hivatalos szállítási dátumok (az információ rendelkezésre állásától függően) szerepelnek.
Az Alcatel -Lucent először 2009 júniusában jelentett be 100 Gigabit 802.3ba interfészt a 7450 ESS/7750 SR útválasztókhoz; 2010 június-szeptemberében nyilvános teszteket és bemutatókat tartottak [19] . A cég optikai részlegének elnöke, James Watt előadásában (2011. április) [20] azonban a 100 gigabites Ethernetet továbbra is csak az ügyfeleknek szóló bemutató keretében említették (T-Systems, Portugal Telecom, 360Networks) . A vállalat 2011. június 18-i sajtóközleménye [21] ismét csak a helyszíni tesztek eredményeire korlátozódott.
Az ilyen hosszú késés lehetséges magyarázata az Alcatel-Lucent csomagtermékeinek architektúrája, amely eredetileg a hálózat szélén történő szolgáltatások nyújtására irányult (VPLS, PPPoE , fejlett sorstruktúra).
Valójában az Alcatel-Lucent egyetlen alap router-családot (Alcatel 7750) gyárt, amelyeket a Timetra Networkstől vásároltak. 2011-ben a család egyetlen sorozatgyártású elemalapja egy saját tervezésű FP2 hálózati processzor volt, 50 Gb/s full duplex teljesítménnyel. A cég dokumentációja szerint két FP2 lapkakészlet is telepíthető ellentétes, félduplex 100 Gb konfigurációban, ami lehetővé teszi a 100 Gb Ethernet interfészt a chipek közötti áramláskiegyenlítés nélkül. Egy ilyen hardverkonfiguráció azonban tele van terhelési kiegyensúlyozatlansággal, mivel a bemeneti műveletek száma (belépési keresés) általában meghaladja a szükséges kimeneti műveletek számát (kilépési keresés) - ami nem biztos, hogy elegendő a megoldáshoz. hogy stabilan működjön egy valódi hálózatban.
A jövőben az Alcatel-Lucent azt tervezi, hogy a 7750-es platformot a 2011 májusában bejelentett 400 Gigabites FP3 lapkakészletre költözteti [22] , amely a cég első valódi 100 Gigabites terméke lehet, amely a frissített 7750 platformon alapul.
A Brocade 2010 szeptemberében bejelentette, hogy támogatja a 100 Gigabit Ethernetet a régi MLXe platformján a Foundry Networks 2010. szeptemberi átvétele során [ 23] . A Brocade azonban már 2011 júniusában bejelenthette 100 Gigabites technológiájának első kereskedelmi forgalomba hozatalát az amszterdami AMS-IX telephelyen [24] , így az egyik első cég lett, amely bevételt termel a 100 Gigabites piacon.
Az MLXe nagysebességű útválasztók harmadik féltől származó hálózati processzorokat és optikát használnak; a platform minimális szolgáltatást támogat mind a csomagban (alap IP / MPLS switch), mind az optikai (különféle adó-vevők) tartományban. A Brocade az első MLXe 100 Gigabit Ethernet termékét (kétportos vonalkártya) a belépő szintű árszegmensbe helyezte, egy további licenccel egy második port használatához.
2008-ban a Cisco és a Comcast bejelentette a 100 gigabites Ethernet sikeres tesztelését Philadelphia (Pennsylvania ) [25] és McLean (Virginia állam) között meglévő optikai infrastruktúrán keresztül. Cisco CRS-1 útválasztókat és DWDM optikai csatornákat [26] használtak . Ez a demó azonban nem reprodukált egy teljes duplex 100 Gbps sebességű Ethernet kapcsolatot, mivel a CRS-1 útválasztó nyílásonként akár 40 Gbps sebességet is támogat. Nyilvánvalóan a 2008-as tesztben az interfész terhelése nem haladhatta meg a számított sebesség felét.
Technikailag az első Cisco platform, amely 100 Gigabit Ethernet interfészt futtatni tudott, a CRS-3 router volt, vonalkártyánként egy lapkakészlettel és slotonként 140 Gbps sebességgel. Emiatt a Cisco 100 Gigabites Ethernet berendezéseinek első valódi tesztelésére csak 2010-ben került sor, az első kereskedelmi ügyfeleket ( AT&T és Comcast) pedig 2011 áprilisában jelentették be [27] . 2011 júliusában a Cisco a Core Edge Routerek (ASR9000) [28] 100 gigabites interfészeinek bemutatóit is megtartotta a szállítási dátum bejelentése nélkül.
A Huawei 2008 októberében mutatta be a 100 gigabites router interfész "iparban elsőként" fejlesztését [29] . A cég következő lépése az volt, hogy 2009 szeptemberében bejelentette a 100 Gbit/s sebességű átvitelre alkalmas komplett rendszert [30] . A rendszer OSN6800/8800 optikai átvitelt és NE5000e 100 gigabites router vonalkártyákat tartalmazott, amelyek a szabadalmaztatott "Solar 2.0 PFE2A chip" lapkakészleten és a CFP formátumú optikán alapultak . 2010-ben ugyanazt a megoldást részletezték, mint két Solar 2.0 lapkakészletre épülő LPU-100F kártyát, ellentétes konfigurációban [31] . A cég sajtóközleményében azonban az orosz Megafon cég IP/MPLS hálózatának kiépítésére vonatkozó szerződés megszerzéséről 2010 októberében [32] a Huawei csak a 40 gigabites NE5000e rendszerek szállításáról számolt be, „a lehetőséggel akár 100 Gbit-re » a bővítőhelyen.
2011 áprilisában a vállalat új vonalkártya bejelentést tett közzé az NE5000e-hez, amely ugyanazon a Solar 2.0 chipkészleten – két 100 Gigabites LPU-200 kártyán – alapul [33] . A mellékelt megoldás leírásában [34] a lapkakészlet 20G/40G változatának (120 000 Solar 1.0 kit) szállítására vonatkozóan szerepeltek számadatok, a Solar 2.0 szállításokra azonban nem. Szintén a 100 Gb-os berendezések oroszországi teszteléséről szóló 2011. augusztusi sajtóközleményben [35] a Huawei bejelentette 100 Gb/s-os DWDM-rendszerek kereskedelmi telepítését a KPN-nél és a China Telecomnál, de egyetlen vásárlót sem hozott a 100 Gb-os megoldásokra. NE5000e.
A 100 Gb/s-ot támogató lapkakészlet megvalósításának késései mellett a Huawei pozícióját a telepített NE5000e alap is gyengítheti, amelyek többsége nem kompatibilis az új, 100 és 200 Gb/s sebességű kártyákkal. Így a 100 gigabites termék igen korai bejelentése ellenére a Huawei 2011-ben nem valószínű, hogy nyereséget termelne a 100 Gigabites piacon.
A Juniper 2009 júniusában jelentette be a 100 Gigabit Ethernet támogatását a T1600 platformon [36] . Addigra a T1600 platformot már két éve szállították, és 100 gigabites vonalkártyát támogatott (10x10 gigabites portkonfigurációk). Az akadémiai Internet2 hálózat T1600-as útválasztóiba 2010 novemberében telepített 100 gigabites Ethernet modulok [37] lehetővé tették a Juniper számára, hogy a soros 100 gigabites termékek vezető szállítójaként helyezkedjen el. Ugyanebben a 2010-ben a cég bemutatta a 100 gigabites Ethernet interfészek működését a magtól a hálózat széléig a T1600 és MX3D platformok között [38] .
2011 márciusában a vállalat 100 gigabites megoldásokat kezdett szállítani a Verizonnak [39] ). A felhasználói jelentések alapján ugyanebben az időszakban a Juniper kisebb ügyfeleknek is szállított (pl. Janet UK [40] ), és 2011 közepén már jelentős, 100 gigabites ügyfélbázissal rendelkezett. A Juniper 100 Gb-os piacvezető szerepének hátránya a viszonylag alacsony sűrűségű architektúra (helyenként egy 100 Gb-os interfész, amely két párhuzamos 50 GB-os lapkakészleten fut, egyenlő terheléselosztással). 2011 végére a Juniper egyszerre két új, 100 Gb/s-os gerinchálózati termék – a frissített T-sorozat (T4000) 240 Gb/s/slotonkénti sebességű és az új PTX MPLS kapcsoló – kereskedelmi üzembe helyezését készítette elő egyszerre. 480 Gb/s sebesség slotonként [41]
A 100 Gigabites routeres megoldások piaca összességében megismételte a helyzetet a 10 Gigabites interfészek bevezetésével a 2000-es évek elején – de facto a kínálat úttörője a Juniper volt, több hónappal megelőzve legnagyobb riválisát, a Ciscót. Továbbá a Brocade új hálózati ága csatlakozott a kínálathoz, míg a többi piaci szereplő az első hullámban nem tudta megvetni a lábát.
Ethernet - a helyi hálózati technológiák családja | |
---|---|
Sebesség |
|
Általános cikkek |
|
történelmi |
|
Adó-vevők | |
Interfészek | |
Minden cikk az Ethernetről |