Каковы преимущества и недостатки многомодовых ОВ перед витой парой на скоростях 1, 10 и 40 Гигабит/с? Недавно столкнулся с фразой: "У витой пары большие проблемы на высоких скоростях"; (думаю, речь о 10 Гигабитах/с и выше). Хотелось бы получить развернутый ответ, какие явления и как создают проблемы для ОВ и витой пары на гигабитных скоростях.
На сегодняшний день в горизонтальной подсистеме СКС, то есть на расстояниях до 90 м в фиксированном сегменте и до 100 м в канале, 10-гигабитные приложения могут быть успешно реализованы как в волоконно-оптической, так и в медной среде. Что уж говорить об 1 Гбит/с, который гарантированно поддерживается даже категорией 5е... В оптике для приложений 10G можно использовать многомодовые волокна классов OM3 и OM4, а в меди – экранированные и неэкранированные системы категории 6А и полностью экранированные системы категорий 7 и 7A. С процитированной вами фразой в ее текущем виде согласиться нельзя, по крайней мере, для 10-гигабитных приложений – необходимо уточнить расстояние, на котором ведется передача.
На расстояниях, характерных для горизонтальных подсистем, с 10-гигабитными приложениями проблем сейчас нет. Они были, этого никто не скрывает – именно они привели к тому, что стандарты на кабельные системы 10G были выпущены не в 2006 году, как изначально планировалось, а с опозданием на несколько лет, в 2009-2011 годах. Конкретная физическая причина – межкабельные наводки (они же внешние перекрестные наводки, параметры семейства ANEXT). На высоких частотах, особенно в диапазоне от 450 до 500 МГц, на пару влияют не только наводки со стороны соседних пар в том же кабеле, но и наводки от пар других кабелей, находящихся в непосредственной близости, особенно от пар того же самого цвета. Ранее, на частотах, характерных до категории 6 включительно (т.е. до 250 МГц) это явление еще не сказывалось, а вот в категории 6A с межкабельными наводками пришлось помучиться. И если в экранированных сетях можно считать, что экраны надежно отсекают такие наводки, то в неэкранированных системах пришлось дорабатывать и кабели, и коммутационное оборудование, и шнуры.
Тем не менее, сейчас эти технические вопросы уже успешно разрешены, что, собственно, и подтверждено официальной публикацией новой версии стандарта TIA/EIA-568-C и подготовкой новой редакции стандарта ISO/IEC 11801. В них прописаны требования, выполнение которых гарантированно обеспечивает поддержку приложений 10G.
В магистрали для столь же коротких расстояний справедливо все, что сказано выше. Однако если говорить о расстояниях, превышающих 100 м, то для 10-гигабитных приложений однозначно надо выбирать оптику. Многомодовую или одномодовую – опять же зависит от расстояния. Так, многомод OM3 гарантирует поддержку 10 Гбит/с на расстоянии до 300 м, а OM4 – до 550 м. (Более подробно об этом можно прочитать в ответе на вопрос 386.) Если расстояния укладываются в пределы 300-500 м, то для поддержки 10-гигабитных приложений подойдет многомодовое волокно. Для более протяженных сегментов потребуется одномод.
С более высокоскоростными приложениями ситуация принципиально иная, поскольку и для 40G, и тем более для 100G передача ведется по параллельным каналам, которые вдобавок должны синхронизироваться между собой. Это верно и для меди, и для многомодового волокна – в них приходится физически обеспечивать параллельные каналы передачи. Так, в лабораториях подтверждена возможность снять на одном 4-парном гнезде TERA категории 7 или 7A скорость 40 Гбит/с – по 10 Гбит/с на каждой паре. В системах категории 6А для этого потребуется проложить 4 четырехпарных сегмента плюс каким-то образом обеспечить синхронизацию. Лишь в одномодовом волокне возможно ведение высокоскоростной передачи за счет спектрального уплотнения (иногда также используется термин "мультиплексирование"), когда в одном и том же световоде реализуется 20-40 параллельных каналов передачи, не влияющих друг на друга. Активное оборудование еще продолжает совершенствоваться, в этой области постоянно происходят изменения, однако на данный момент требуемое количество волокон можно узнать из приведенной ниже таблицы (количество волокон всегда кратно двум, т.к. передача ведется в обе стороны).
Для высокоскоростных приложений, помимо собственно характеристик передачи, существуют проблемы с чрезмерным энергопотреблением, причем они характерны и для медного, и для волоконно-оптического оборудования. Определенные подвижки в этой сфере есть, но пока можно сказать, что если вы собираетесь реализовывать 10-гигабитные и тем более 40-100-гигабитные приложения, готовьтесь подавать от 5 кВт до 20 кВт на каждую аппаратную стойку и отводить огромные количества выделяющегося в них тепла. Это сложная тема, которой можно посвятить с десяток отдельных ответов в нашем разделе консультаций. Принципиально важно, что на данный момент нельзя назвать победителя – ни оптика, ни медь не может пока похвастаться однозначной привлекательностью и пересилить другие типы сред. Всегда следует рассматривать все возможные варианты.
Разумеется, при проектировании кабельной системы следует учитывать потребности не только сегодняшнего дня, но и будущего. На расстояниях до 100 м витая пара в обычных системах, пожалуй, будет предпочтительнее, поскольку медный интерфейс более распространен в пользовательском сетевом оборудовании. Рабочие станции с оптическими сетевыми картами существуют, но с медными их неизмеримо больше, к тому же они дешевле. Сейчас любой компьютер по умолчанию продается с 1-гигабитной сетевой картой, а 100-мегабитные сетевые карты уже несколько лет как сняты с производства. Через N-ное количество лет можно ожидать появления 10-гигабитных медных сетевых карт, но произойдет это не очень быстро. Потребностей в горизонтальном сегменте на такие высокие скорости передачи пока нет, и даже медная кабельная система категории 6А будет обладать достаточным запасом по характеристикам на 15-20-25 лет, если таковые потребности появятся во время эксплуатации кабельной системы.
Запасы по характеристикам в медной среде достаточны даже для того, чтобы этот вариант был пригоден для центров обработки данных. В ЦОДах (а это самые требовательные объекты на сегодняшний день) считается признанной практикой класть и медь, и волоконную оптику, благо расстояния невелики и подходят для обеих сред. Порой параллельно прокладывают и медь, и многомодовое волокно, и одномод, чтобы перестраховаться на все случаи жизни.
На расстояниях свыше 100 м медная витая пара однозначно сдает свои позиции. Длинные магистрали – вотчина оптики. Независимо от типа системы и объекта, если есть возможность выбора, лучше предпочесть многомодовое волокно OM4 – волокну OM3, а одномодовое волокно OS2 волокну OS1 (принципиальная разница между одномодовыми волокнами OS1 и OS2 изложена в ответе на вопрос 387). Если выбор делается между многомодовой и одномодовой средой передачи, то стоит выбрать одномод, особенно если расстояния значительны и превышают несколько сотен метров.
Надеемся, наш ответ достаточно развернут, но если мы упустили какие-то интересующие вас аспекты, вы всегда можете задать дополнительные вопросы в наш раздел, воспользовавшись формой "Задать вопрос".
