На главную

Мультигигабитные интерфейсы NBASE-T

Введение

Постоянное развитие беспроводных сетей заставляет сетевых администраторов безостановочно модернизировать свои проводные сегменты, поддерживающие работу Wi-Fi. На сегодняшний день при использовании высокоскоростных точек доступа проводные интерфейсы коммутаторов доступа начинают становиться узким местом, ограничивая скорости передачи данных в беспроводном сегменте. Это кажется невероятным, но даже гигабитного интерфейса порой уже становится недостаточно. Однако переход к использованию сетей на базе 10GE не будет считаться оправданным в течение ещё долгого времени, так как пока скорости, предоставляемые Wi-Fi точками доступа, не планируют перешагнуть этот рубеж.

Предвидя осложнение ситуации в проводном сегменте в связи с появлением устройств с поддержкой 802.11AC Wave 2, компания Cisco Systems совместно с рядом других производителей основала в 2014 году альянс NBASE-T. Целью данной организации стала разработка стандартов Ethernet, позволяющих осуществлять передачу данных на скоростях 2,5 и 5 Гбит/с, используя существующую кабельную инфраструктуру категорий 5е и 6.

Чем же грозит сетевым администраторам появление устройств с поддержкой «второй волны» стандарта 802.11AC? Во-первых, произойдёт увеличение максимальных теоретических скоростей передачи данных до 6.8 Гбит/с. Конечно, это лишь теоретический максимум (реальные скорости окажутся традиционно в два раза ниже), к тому же достижимый лишь при использовании самых производительных клиентов, расположенных в непосредственной близости от точки доступа. Второе улучшение, предусмотренное в стандарте 802.11AC Wave 2, состоит в поддержке технологии MU-MIMO. Использование MU-MIMO позволит более эффективно распределять доступную полосу пропускания между несколькими беспроводными клиентами, работающими одновременно. Так, например, точка доступа с антенной конфигурацией 4×4 сможет обслуживать двух клиентов 2×2 одновременно, а не последовательно, как это было раньше.

Оба улучшения, доступные в 802.11AC Wave 2, приведут к значительно большей утилизации проводных сегментов сети. Именно для устранения узких мест в современных L2-сегментах и были разработаны стандарты NBASE-T, позволяющие с минимальными затратами подготовиться к внедрению беспроводного оборудования с поддержкой IEEE 802.11AC Wave 2. Кроме этого, в NBASE-T нельзя не отметить наличие поддержки технологии Power over Ethernet, позволяющей осуществлять удалённое питание точек доступа, камер видеонаблюдения и иного сетевого оборудования.

Сегодня в нашей тестовой лаборатории находится коммутатор Cisco Catalyst WS-C3560CX-8XPD-S (IOS версии 15.2(6)E), обладающий двумя мультигигабитными интерфейсами. Указанные интерфейсы поддерживают следующие скорости передачи: 100 Мбит/с, 1 Гбит/с, 2.5 Гбит/с, 5Гбит/с и 10 Гбит/с. Конечно же, два мультигигабитных порта – не единственные интерфейсы коммутатора. Модель 3560CX-8XPD оснащена также шестью портами Gigabit Ethernet, а также двумя разъёмами для модулей SFP+. Все восемь медных интерфейсов поддерживают передачу питания PoE+, энергетический бюджет коммутатора составляет 240 Вт.

Конфигурация

Коммутатор Cisco 3560CX-8XPD несёт на борту четыре интерфейса 10GE: Te1/0/1, Te1/0/2, Te1/0/7 и Te1/0/8, два последних как раз и обладают поддержкой NBASE-T.

Мультигигабитные интерфейсы не требуют какой-либо дополнительной конфигурации – даже скорость может быть определена автоматически.

Настройка дуплекса для портов NBASE-T отсутствует.

Что же касается работы функции Auto MDI/MDIX, то в данном коммутаторе определение использованного кабеля производится вне зависимости от скорости, на которой функционирует интерфейс.

При использовании автоматического согласования скорости администратор может в явном виде указать, какие скорости допустимы для согласования. Справедливости ради, стоит отметить, что аналогичная настройка доступна и для гигабитных интерфейсов тоже.

Мы соединили патч-кордом интерфейсы Te1/0/7 и Te1/0/8 между собой. Вывод некоторых диагностических команд представлен ниже.

Перед тем как непосредственно перейти к нагрузочному тестированию, мы решили подключить точку доступа с поддержкой PoE к интерфейсу Te1/0/7 и предоставить нашим читателям некоторую диагностическую информацию.

На этом раздел, посвящённый конфигурированию мультигигабитных интерфейсов, подошёл к концу.

Тестирование

В данном разделе мы хотим предоставить нашим читателям результаты тестов производительности коммутатора не только при использовании мультигигабитных интерфейсов, но и «стандартных» портов. В качестве трафик-генератора использовался программно-аппаратный комплекс IXIA. Начать мы решили с измерения производительности (полоса пропускания, задержка и джиттер) модели 3560CX-8XPD, выполняющей коммутацию с использованием интерфейсов Gigabit Ethernet. Измерения производились для фреймов различной длины. Во время проведения данных тестов мы не фиксировали потери пакетов (исключая тест маршрутизации IPv6), поэтому данный график мы решили не включать в статью.

Поскольку модель Cisco Catalyst 3560CX-8XPD обладает возможностью выполнять не только коммутацию Ethernet-кадров, но маршрутизацию IP-пакетов, мы решили не оставлять данную функциональность без внимания.

Как видно из приведённых выше графиков, производительность устройства практически не отличается как при выполнении функций L2, так и L3.

Следующим этапом стало измерение производительности коммутатора при подключении к его оптическим портам 10GE также в L2 и L3 режимах.

Тестируемый коммутатор может выполнять не только маршрутизацию трафика IPv4, но также и IPv6. Естественно, мы не оставили без внимания такую возможность.

Здесь стоит отметить, что при маршрутизации пакетов, размер которых составлял 72 байта, наблюдались потери пакетов 0.029%. Величина потерь невелика, однако мы всё равно посчитали необходимым упомянуть об этом.

Мы подошли, пожалуй, к самой интересной части данного раздела – измерению производительности коммутатора при использовании портов NBASE-T. Трафик-генератор подключался к оптическим интерфейсам коммутатора (10GE). Мультигигабитные интерфейсы были соединены друг с другом с помощью патч-корда длиной 0.5 метра. На графиках ниже представлены значения скорости, задержки и джиттера для всех поддерживаемых интерфейсами скоростей. При построении графиков зависимости задержки от размера пакетов мы, естественно, учитывали, что в данной схеме фреймы проходят коммутатор дважды.

В заключение данного раздела нам бы хотелось предоставить нашим читателям те же зависимости, но без использования коммутатора, то есть в ситуации, когда порты трафик-генератора соединялись друг с другом напрямую.

На этом мы завершаем раздел тестирования и переходим к подведению итогов.

Заключение

В данной статье мы рассмотрели медные мультигигабитные интерфейсы на примере компактного коммутатора Cisco Catalyst 3560CX-8XPD, обладающего двумя портами с поддержкой NBASE-T. Использование портов NBASE-T позволит с минимальными затратами обновить существующие проводные сегменты сети и подготовиться к развёртыванию беспроводных сетей следующего поколения IEEE 802.11AC Wave 2. Использование NBASE-T позволяет значительно увеличить производительность проводных сегментов без замены кабельной инфраструктуры. Поддержка мультигигабитными интерфейсами также и «стандартных» скоростей 1GE и 10GE позволит осуществить замену оборудования максимально плавно и последовательно.

Стоит также заметить, что появление новых стандартов с «промежуточными» скоростями произошло не только в мире медных сетевых интерфейсов с разъёмами RJ45 (8P8C), но также и в сегменте оптических сетей. Примером может служить коммутатор Cisco Nexus 3232C с высокой плотностью портов, несущий на борту 32 фиксированных 100GE интерфейса формата QSFP28, что позволяет обеспечить поддержку следующих скоростей оптических интерфейсов: 10G/25G/40G/50G/100G. Однако это уже совсем другая история.

Источник

Ethernet

Ethernet — пакетная технология передачи данных. Разработана преимущественно для локальных компьютерных сетей.

Стандартами Ethernet определяются проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, а на канальном уровне модели OSI определяются формат кадров и протоколами управления доступом. В основном, Ethernet описывают стандарты IEEE группы 802.3.

Это самая распространенная технология ЛВС, особенно в середине 90-х годов прошлого века. Своим появлением Ethernet вытеснила такие устаревшие технологии, как Arcnet, FDDI и Token ring.

История

Корпорация Xerox PARC разработала Ethernet одновременно со многими другими своими первыми проектами. Общепринято, что технология Ethernet была изобретена 22 мая 1973 года Робертом Меткалфом (Robert Metcalfe). Он составил докладную записку для главы PARC о потенциале технологии Ethernet, что и стало свидетельством ее создания. Однако, законное право на технологию разработчик получил, лишь спустя несколько лет.

В 1976 году Меткалф вместе со своим ассистентом Дэвидом Боггсом (David Boggs) выпустили брошюру под названием «Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks». Меткалф покинул Xerox в 1979 году и основал компанию 3Com, которая занималась продвижением компьютеров и локальных вычислительных сетей (ЛВС). Он убедил руководство компаний DEC, Intel и Xerox работать совместно с целью разработки стандарта Ethernet (DIX).

Впервые стандарт Ethernet был опубликован 30 сентября 1980 года. По выходу на рынок он вступил в соперничество с двумя крупными запатентованными технологиями: token ring и ARCNET. Они в скором времени были раздавлены под потоками хлынувшей на рынок продукции Ethernet. Так, 3Com стала основной компанией в своей отрасли.

Технология

Стандарт первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) говорит о том, что в качестве передающей среды в нем используется коаксиальный кабель. Впоследствии стали использовать витую пару и оптический кабель.

Каковы преимущества использования витой пары перед использованием коаксиального кабеля?

В качестве веской причины перехода на оптический кабель стала необходимость в увеличении длины сегмента без повторителей. Управление доступом в случае с сетью на коаксиальном кабеле представляет собой множественный доступ с обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных достигает 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт.

Полудуплексный режим работы (узел не может передавать и принимать информацию одновременно) сопряжен с ограничением по количеству узлов в одном сегменте сети. Оно ограничено предельным значением (1024 рабочих станции). На физическом уровне можно устанавливать более жесткие ограничения, к примеру, к сегменту тонкого коаксиала можно подключить не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100. Впрочем, сеть, которая построена на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов. Это происходит из-за полудуплексного режима работы.

В 1995 году был принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet, его скорость составляла 100 Мбит/с, появилась возможность работы в режиме полный дуплекс.

Формат кадра

Существует несколько форматов Ethernet-кадра:

Как дополнение Ethernet-кадра он может содержать тег IEEE 802.1Q для идентификации VLAN, к которой он адресован, и IEEE 802.1p для указания приоритетности. Разные типы кадра обладают разным форматом и значением MTU.

MAC-адреса

В ходе разработки стандарта Ethernet предусматривалось, что каждая сетевая карта должна обладать уникальным 6-байтным номером (MAC-адресом), зашитым в нее во время изготовления. Данный номер применяется в целях идентификации отправителя и получателя кадра. Предполагается, что при появлении в сети нового компьютера, сетевому администратору не придется вновь настраивать MAC-адрес.

Как достигается уникальность MAC-адресов? Каждый производитель получает в координирующем комитете (IEEE Registration Authority) специальный диапазон, состоящий из шестнадцати миллионов (2^24) адресов, по мере истечения которых, запрашивает новый диапазон. Так, по трем старшим байтам MAC-адреса можно определить производителя. Кроме того, существуют специальные таблицы, которые позволяют определить производителя по MAC-адресу.

Все без исключения современные сетевые платы позволяют программным образом изменить MAC-адрес, но если плата будет, к примеру, обесточена, то при сбросе данных, восстановится исходный MAC-адрес.

Разновидности Ethernet

Скорость передачи данных и передающая среда определяют несколько видов технологии Ethernet. Вне зависимости от способа передачи стек сетевого протокола и программы работают одинаково почти во всех вариантах.

Большая часть Ethernet-карт имеет поддержку нескольких скоростей передачи данных (применяется автоопределение скорости и дуплексности, для достижения наилучшего соединения между двумя устройствами). Если автоопределение не работает, скорость подстраивается под партнера, активируется режим полудуплексной передачи. К примеру, присутствие в устройстве порта Ethernet 10/100 говорит о том, что через него можно работать по технологиям 10BASE-T и 100BASE-TX, а порт Ethernet 10/100/1000 имеет поддержку стандартов 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T.

Ранние версии Ethernet

Схема, при которой к одному кабелю витой пары подключается более двух устройств, работающих в симплексном режиме, никогда не применялась в Ethernet, однако, в теории это вполне возможно реализовать. Но такой принцип применялся в работе с коаксиальным кабелем. Вот почему все сети на витой паре применяют топологию «звезда», тогда как сети на коаксиальном кабеле построены на топологии «шина». Терминаторы для работы по витой паре встроены в каждое устройство, поэтому применять дополнительные внешние терминаторы в линии нет необходимости.

Fast Ethernet (100 Мбит/с)

Gigabit Ethernet (1 Гбит/с)

Ethernet 10G (10 Гбит/с)

Новый 10 Гбит-ный стандарт Ethernet состоит из семи стандартов физической среды для LAN, MAN и WAN. Сегодня он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в следующую ревизию стандарта IEEE 802.3.

Компания Harting объявила о выходе первого в мире 10-гигабитного соединителя RJ-45, который не требует инструментов для установки. Модель получила название HARTING RJ Industrial 10G.

Ethernet: 40 Гбит/с и 100 Гбит/с

По наблюдениям Группы 802.3ba, требования к пропускной полосе для приложений сетевого ядра и прочих вычислительных функций растут с разными скоростями. Это, в свою очередь, определяет необходимость двух соответствующих стандартов для следующих поколений Ethernet: 40GbE и 100GbE.

Источник

Ethernet-совместимые технологии

5.1. Технология Fast Ethernet

Спектр сигналов при использовании манчестерского кодирования значительно шире спектра потенциальных избыточных кодов. Поэтому, несмотря на то что применяемый в Ethernet манчестерский код обладает очень хорошими свойствами самосинхронизации, разработчики технологии Fast Ethernet и других технологий отказались от него. На уровне логического кодирования в Fast Ethernet используются избыточные коды 4B/5B или 8B/6T, а на физическом уровне – коды NRZI или MLT-3.

На рис. 5.1 приведены временные диаграммы информационных сигналов с использованием различных кодов.

Потенциальный код без возврата к нулю ( NRZ – Non-Return to Zero) является наиболее простым, нулю соответствует низкий уровень сигнала, единице – высокий ( рис. 5.1а). Однако при длинных последовательностях нулей или единиц его свойства самосинхронизации очень плохие, поскольку нет переходов сигнала из одного состояния в другое. Поэтому данный код в сетях телекоммуникаций применяется редко.

Таблица 5.1. Код 4B/5B

4В	5В	4В	5В	4В	5В	4В	5В
0000	11110	0100	01010	1000	10010	1100	11010
0001	01001	0101	01011	1001	10011	1101	11011
0010	10100	0110	01110	1010	10110	1110	11100
0011	10101	0111	01111	1011	10111	1111	11101

,

где – символ сложения по модулю 2,

B_i – значение двоичного кода на выходе скремблера на i-ом такте,

A_i – значение двоичного кода на входе скремблера на i-ом такте,

B_i-3 – значение двоичного кода на выходе скремблера на 3 такта ранее текущего i-го такта,

B_i-5 – значение двоичного кода на выходе скремблера на 5 тактов ранее текущего i-го такта.

Спецификация 100Base-Т4 была создана для того, чтобы задействовать в новой технологии Fast Ethernet уже существующие во многих зданиях витые пары UTP 3-й категории. Полоса пропускания витой пары UTP 3-й категории составляет 16 МГц. Для того чтобы пропустить трафик со скоростью 100 Мбит/с, в данной спецификации используется три витых пары ( рис. 5.2). Четвертая витая пара работает при прослушивании несущей для определения занятости среды.

Таким образом, по каждой витой паре необходимо передавать данные со скоростью 33,3 Мбит/с, что также превышает возможности UTP 3-й категории. Поэтому в этой спецификации используется метод кодирования 8В/6Т, обладающий более узким спектром сигналов по сравнению с 4В/5В. Каждые 8 бит информации кодируются шестью троичными цифрами (триадами). Указанные меры позволили передавать данные со скоростью 100 Мбит/с по трем витым парам UTP 3-й категории.

Витые пары являются самой распространенной средой передачи данных в локальных сетях. Поэтому для них определено 5 режимов обмена данными, которые могут быть реализованы устройствами совместимых технологий Ethernet и Fast Ethernet :

Таблица 5.2. Формат кадра Fast Ethernet

Преамбула Idle	JK	Преамбула	DA	SA	L	Data	CRC	Т	Преамбула Idle
Среда свободна	Кадр Fast Ethernet						Среда свободна

Источник

Элтекс

производство оборудования для телекоммуникаций

MES-3124F tengigabit порты

MES-3124F tengigabit порты

Сообщение CEPEH9I » 18 май 2015 05:20

Доброго времени суток.

mes-mx38-2#sh version
SW version 2.5.22 ( date 14-May-2014 time 14:35:54 )
Boot version 0.0.1.2 ( date 12-Dec-2012 time 19:10:41 )
HW version 02.06
CPLD version 03

Конфигурация порта 10Г и порта 1Г модуль из которого переношу в 10Г.

mes-mx38-2#sh interfaces te1/0/1
interface tengigabitethernet 1/0/1
switchport mode trunk
switchport trunk allowed vlan add 3,130-140,150-153,200,210
switchport trunk native vlan 20
spanning-tree disable
speed 1000
exit
!

mes-mx38-2#sh run interface gi1/0/6
interface gigabitethernet 1/0/6
switchport mode trunk
switchport trunk allowed vlan add 3,130-140,150-153,200,210
switchport trunk native vlan 20
description sps-pto
exit

Re: MES-3124F tengigabit порты

Сообщение Евгений Т » 18 май 2015 12:21

Re: MES-3124F tengigabit порты

Сообщение B_Bondarenko » 18 май 2015 19:35

Re: MES-3124F tengigabit порты

Сообщение CEPEH9I » 19 май 2015 05:36

На другом конце стоит Linksys SPS224G4. Порт там простой sfp c таким же гигабитным модулем.
Конфиг порта:

interface ethernet g3
description mes-mx38-2
switchport mode trunk
switchport trunk native vlan 20
switchport trunk allowed vlan add 130-153,200,210
ip dhcp snooping trust
exit

Судя по логам этого коммутатора, линк на нем также поднимается, но трафик не ходит.

Re: MES-3124F tengigabit порты

Сообщение Евгений Т » 20 май 2015 16:34

Re: MES-3124F tengigabit порты

Сообщение alexmasz » 10 июл 2015 17:52

Есть SFP FTLX1471D3BCV-L3, запускается только как 1G, хотя сам модуль 10G/1G
Возможно как-то поправить ситуацию и принудительно запустить его в 10G?

Re: MES-3124F tengigabit порты

Сообщение Евгений Т » 10 июл 2015 17:57

Re: MES-3124F tengigabit порты

Сообщение alexmasz » 10 июл 2015 18:51

Transceiver information:
Vendor name: Intel Corp
Serial number: ASA10LB
Connector type: LC
Type: SFP/SFP+
Compliance code: 1000BASE-LX
Laser wavelength: 1310 nm
Transfer distance: 10000 m
Diagnostic: supported

на другом конце линка ее пара с волной 1550 и сетевая плата Intel 10G
модуль заработал в режиме 10G на другом коммутаторе(под рукой был CloudCore Mikrotik с портом SFP+)

на втором MES-3124F аналогичная ситуация, линк между MES’ами естественно на 1G. Эта пара единственная под многомодовое волокно.

Источник