Манту его!

Применение 100 Мбит коммутаторов в секторе SOHO

Поход за концентратором 10 Мбит/с Ethernet может обернуться покупкой коммутатора 10/100BaseT Ethernet, причем вы не выйдете за пределы планируемого бюджета и планируемого же количества портов. Так, собственно, и произошло в одном из моих набегов, закончившемся покупкой в компании «Вимком Оптикс» восьмипортовых коммутаторов 10/100BaseT Ethernet Rubytech SH-8008 по цене, не превышающей пятидесяти долларов.

Сразу оговорюсь: дальнейшее изложение касается в первую очередь домовых и «офисно-комплексных», или межофисных, сетей. В СКСах, при проектировании которых закладывается витая пара не ниже пятой категории и, притом (по крайней мере, должна) - с соблюдением всех требований стандартов, все и без того пройдет как по маслу.

Самое, пожалуй, радикальное отличие десяти- и стомегабитного Ethernet - это требования, предъявляемые к кабелю. Родной стихией для десятимегабитного Ethernet является витая пара третьей категории, или, выражаясь простым языком, обыкновенный многопарный телефонный кабель. В этих условиях гарантированная стандартом дальность - 100 метров. На практике же, как показывает опыт, достижимы гораздо лучшие результаты. В конференциях и на сайтах, посвященных городским сетям (см., например, www.nag.ru), можно узнать о рекордных дальностях, обеспечиваемых сочетанием хорошего хаба и хорошего кабеля. Так, утверждается, что при использовании хабов Lantech Worklink 10 Мбит/с и кабеля П-296 длина десятимегабитной линии передачи данных (полудуплексной) может достигать 1200 метров (при, сущая ерунда, одном проценте потерянных пакетов). А шестьсот метров, соответственно, стандартное расстояние, на котором работоспособность такой линии гарантированна - что и показывает опыт многочисленных городских сетей. Так же отзывчив будет десятимегабитный Ethernet и к использованию кабелей пятой, и всех последующих категорий.

Стомегабитный Ethernet гораздо более привередлив. Как показывает житейский опыт, ему могут прийтись не по нраву и четыре-пять метров хорошо пожамканного (пусть даже потом и расправленного) патч-корда пятой категории - как тут не вспомнить поговорку перестроечных времен: редкая птица долетит до середины реки Трипять.

Неудивительно, что при покупке у меня оставались вполне понятные сомнения, как поведет себя новый коммутатор в сети, один из сегментов которой был построен поверх телефонного кабеля третьей категории и телефонных кроссов, и, как показал опыт, при использовании обычных десятимегабитных концентраторов был вполне работоспособен на дальностях, близких к ста метрам. Ни тебе потерянных пакетов, ни даже ошибок - по крайней мере, по статистике, предоставляемой командой «netstat -e».

Эффект испытаний был двояк и вполне предсказуем: там, где расстояние достигало 100 метров и использовались клиентские 10-мегабитные сетевые адаптеры, проблем не возникло - коммутатор с честью выдержал испытание на дальность. А вот адаптер на 10/100 Мбит/с, выставленный в режим автоопределения скорости, ввел в клинч линию передачи данных заметно меньшей длины - около 40 метров, из которого ее пришлось выводить принудительной установкой на сетевой карточке режима полнодуплексных 10 Мбит/с.

То есть в реальной сети при переходе с концентраторов на коммутаторы могут возникнуть проблемы - в большинстве случаев вполне решаемые, но не всегда предсказуемые. Вряд ли абонент станет менять настройки параметров TCP/IP, но как ему объяснить, что попытка установить на сетевом адаптере полнодуплексные 100 Мбит/с вовсе не приведет к ускорению доступа в Интернет?

Точно так же под вопросом остается возможность включения «лоб в лоб» на критических дальностях неуправляемых коммутаторов - декларируемая в них возможность автоопределения скорости не всегда дает желаемый результат, и это, думается, проблема практически всех неуправляемых коммутаторов.

Дополнительным фактором, повлиявшим при покупке на выбор коммутаторов Rubytech SH-8008, стала информация с сайта производителя (www.rubytech.com.tw) о современной слаботочной элементной базе (low heat dissipation ASIC) и чрезвычайной стабильности этого коммутатора в домашних и мелкоофисных [SOHO] приложениях (интересно, что бы это значило и как эта продукция поведет себя в офисе, скажем так, средних размеров?).

Неудивительно, что сразу после покупки, уже дома, коммутатор был разобран (очень понравилась технологичность конструкции металлического корпуса в модификации KM. У KR корпус пластмассовый). Производителем высокоэкономичного набора микросхем, к некоторому разочарованию, оказался все тот же вездесущий Realtek. Коммутатор собран всего на трех микросхемах (см. фото): восьмипортовой коммутационной фабрике RTL8308B со встроенной памятью объемом 256 Кбайт, позволяющей хранить таблицу из 16К MAC-адресов и на лету коммутировать пакеты, и двух четырехпортовых 10/100BaseT Ethernet-трансиверах RTL8204. При ближайшем рассмотрении было замечено заметно меньше по сравнению с хабом CNet число пассивных элементов (производитель утверждает, что все фильтры ему удалось вместить в КМОП-микросхемы), а паспортное напряжение питания набора микросхем в 3,3 В и заявленные на блоке питания 9 В и 1200 мА по постоянному току позволяют судить, что конструкция в левой части плата не что иное, как преобразователь напряжения с 9 на 3,3 В.

Скорее всего, похожие функции выполняет и нагромождение деталей в левой части хаба CNet. То есть схема с двойным преобразованием напряжения, сначала на промежуточные 9-12 В, а затем к напряжению, необходимому для встроенных микросхем, скорее всего распространена довольно широко.

Бюджет мощности коммутатора, формируемый в основном фабрикой (150 мА) и трансмиттерами (в пределах 2х1,6 А, неиспользуемые порты отключаются), не превышает 5 Вт, и, если бы блок питания поддерживал большие диапазоны входных напряжений (к сожалению, в спецификации этих данных нет, а проверить на практике пока не удалось), коммутаторы можно было бы запитывать по аплинк-кабелю, разместив общий источник питания у одного, вышестоящего коммутатора.

Пока же возможность подачи питания на сетевые устройства по тому же сетевому кабелю декларируется лишь для IP-телефонов. А жаль - ведь проблема обеспечения питания для активного сетевого оборудования - одна из самых хлопотных при построении домовых Ethernet-сетей.

Кстати, грубые оценки показывают, что даже от 9-вольтового источника напряжение на входе встроенного в коммутатор преобразователя будет не ниже 4 В при длине пары в пределах пятидесяти метров. А при использовании обеих свободных пар эту длину можно довести до ста метров…

Некоторые представления о направлениях развития современного сетевого чипостроения можно составить из таблицы. Кстати, прошлой осенью Realtek приступил к выпуску 16-портовых «фабрик», поддерживающих VLAN - RTL8316.

Вообще, существующие ныне диспропорции цен на коммутаторы, поддерживающие VLAN, обусловлены отнюдь не сложностью реализации этой технологии. Построение аппаратного коммутатора (скорее, даже не коммутатора, а пакетного мультиплексора-демультиплексора), лишь ретранслирующего пакеты со своих портов на один uplink-порт и обратно, без необходимости анализа и построения таблиц MAC-адресов, функцией которого является лишь добавление меток на пакеты, приходящие по каждому из портов, и обратный, на основании все тех же меток, разбор пакетов - объективно, задача куда более простая в сравнении с полнофункциональным коммутатором. И вычислительные нагрузки, и объемы необходимой памяти - несопоставимы.

Так что, появление дешевых специализированных управляемых VLAN-коммутаторв, скорее всего, лишь вопрос времени и наличия сформировавшегося спроса со стороны рынка городских Ethernet-сетей.

Продолжая тему, следует заметить, что стандарты на Ethernet писались несколько десятков лет назад. Стомегабитный Ethernet через пару лет отпразднует десятилетие (см. Ethernet Timeline, www3.baylor.edu/~Sharon_P_Johnson/etg). Элементная база за это время шагнула куда как далеко и в принципе позволяет по новому подходить и к обработки и к фильтрации сигнала, повышая и соотношения сигнал/шум, и дальность передачи. Чем и пользуются некоторые производители, заявляя в своих чипсетах даже для 100 Мбит/с Ethernet гарантированную дальность передачи данных 160 метров. Так может, пора пересматривать стандарты? Или, например, добавить несколько градаций скорости к тому же 100 Мбит/с Ethernet.

К слову, скорость передачи данных коммутатора SH-8008 задается единственным пятидесятимегагерцовым кварцем, и уменьшить ее, скажем, впятеро, настолько же увеличив дальность передачи (проделав ту же операцию на ответном сетевом адаптере) могут помешать только согласующие трансформаторы и, может быть, DRAM, рассчитанная на более высокую частоту регенерации.

Вопрос более чем актуальный: ведь на повестке дня у Ethernet, шагнувшего из мира локальных сетей и в городские, и в глобальные сети, стоят уже совсем другие задачи.

А пока даже производители чипсетов, по странной и непонятной причине, не спешат показывать лицом конкурентные преимущества своей продукции. Со стороны это выглядит как замкнутый клуб производителей чипсетов/производителей сетевого оборудования. Пользователю лишь сообщается, что оборудование соответствует стандартам - и все. Найти в спецификациях информацию об используемых чипсетах (и, таким образом, открыть для производителей еще одно направление брэндинга продукции) ой как не просто. Кстати, мне так и не удалось - как ни искал - найти сетевые карточки с тем (по памяти) Cirrus Logic’овским чипсетом, обеспечивающим дальность в 160 метров.

А гонка стандартов, между тем, продолжается на новом, гигабитном уровне: пару недель назад свои претензии на часть рынка чипсетов для гигабитного Ethernet заявил еще один стартап, Massana, щеголяющий в своих «белых бумагах» терминами «интеллиархитектура», оверсэмплинг и «smart-math-in-silicon». Если коротко, речь идет об избыточной частоте дискретизации (oversampling), игра идет на хвостах спектрального распределения (см. рис. слева), попытках использовать при обработке всю полезную энергию сигнала, высокоточных АЦП и математике, «зашитой» в кремниевые структуры.

Все вместе взятое позволило довести себестоимость гигабитного порта, по крайней мере, в «чиповой» части, до 15 долларов и, если верить заявлениям производителя, увеличить и дальность, и стабильность передачи данных. Со всей очевидностью, перечисленные принципы обработки могут быть использованы и в «подстилающих» 10- и 100-мегабитных Ethernet. К слову, выступая на одном из собраний комитета IEEE 802/1 по городским Ethernet-сетям (ETTH) с докладом «100 Mb/s EFM over Copper» (стомегабитный Ethernet по первой медной миле) представитель все той же Massana, Брайан Мюррэй (Brian Murray), рассказывал о необходимости перехода в таком Ethernet, с целью уменьшения взаимных наводок между соседними парами, к временному разделению каналов (TDD). В применении к городскому Ethernet это может означать возможность использования для подключения абонентов пусть не на 100 - на 25 Мбит/с - обыкновенной - одной! - телефонной пары. И без всяких HomePNA - в рамках одной, стандартизованной, открытой Ethernet-технологии.

То есть места для гонки технологий даже в «старичке» Ethernet все еще более чем достаточно, как и новых направлений для брэндинга сетевого оборудования.

Более того, в своем поступательном движении Ethernet достиг своего предела - так, подводя итоги прошлого года и намечая новые направления развития, представители компании «АйТи», российского производителя структурированных кабельных сетей, заметили, что производительность существующих СКС достаточна для большинства (корпоративных!) потребителей, и конкурентным преимуществом в этих условиях могут стать автоматизированные средства построения проекта СКС и, соответственно, минимизация стоимости и сроков установки.

Что же касается самого Ethernet, то, достигнув своего потребительского потолка - 1 Гбит/с (мы не говорим здесь о магистралях, где будут востребованы и десятигигабитные и любые другие скорости), он, скорее всего, будет развиваться и вширь и вглубь. В том числе - в направлении городских сетей и стандартов для них.

Пока же, попытки найти документацию на используемые чипсеты и их основные возможности, все чаще упираются в незнание тайских языков, а Google, в процессе поиска, одна за другой вываливает на экран страницы с незамысловатыми квадратиками, перемежаемыми кое-где латиницей. Не слышно и о российских производителях.

Как бы не стало производство сетевого оборудования еще одной тайной «маленького» народца…