Что такое и зачем нужен мультигигабитный Ethernet

Термин «мультигигабитный Ethernet» (Multi-gigabit Ethernet) стал широко употребляться в мире сетевых технологий всего пару лет назад, и многие пользователи пока плохо представляют себе, что это за технология и каковы ее преимущества по сравнению с классическим одногигибатным Ethernet и 10-гигабитным Ethernet.

Почему потребовался мультигигабитный Ethernet?

В 2000-е годы одногигабитный Ethernet (1GbE) стал фактическим стандартом для локальных сетей, развернутых в большинстве офисов. Следующим шагом в развитии технологий должен был стать 10-гигабитный Ethernet (10GbE), увеличивающий скорость передачи данных примерно на порядок. 10-гигабитный Ethernet получил статус официального стандарта IEEE еще в 2006 г., а к концу нулевых годов появились первые коммутаторы и сетевые адаптеры на его основе. Тем не менее, несмотря на все выгоды увеличения скорости, 10-гигабитный Ethernet до сих пор так и не вытеснил классический одногигабитный Ethernet. Например, по данным аналитического агентства IDC, последние кварталы продажи коммутаторов 10GbE снижаются либо остаются на прошлогоднем уровне, в то время как продажи остальных Ethernet-коммутаторов, включая одногигабитные, растут.

Основная проблема, мешающая широкому внедрению 10-гигабитного Ethernet, – необходимость использования кабелей категории CAT6A либо оптических кабелей, гораздо более дорогих, чем кабели CAT5e и CAT6, на базе которых построены одногигабитные локальные сети в большинстве офисов. Таким образом, для перехода с 1GbE на 10GbE заказчику нужно не только приобрести 10-гигабитные коммутаторы и адаптеры для компьютеров, но и вложить значительные средства в закупку и монтаж кабеля CAT6A. Кроме того, сами работы по замене кабельной системы нарушают нормальную работу локальной сети на несколько дней и даже недель. Разумеется, если для бизнес-операций компании необходимо обеспечить максимальную скорость передачи данных по локальной сети (например, если ее бизнес связан с обработкой цифрового видео), то она вполне может пойти на такие жертвы ради перехода на 10-гигабитные скорости, однако для большинства типичных офисных приложений вполне достаточно скорости 1 Гбит/с, поэтому вопреки ожиданиям аналитиков 10GbE так и не смог вытеснить 1GbE.

Некоторые аналитики в начале 2010-х прогнозировали, что по мере внедрения 10GbE начнется массовое производство кабелей CAT6A и это приведет к постепенному снижению цен на них, однако эти надежды не оправдались, и кабели CAT6A по-прежнему намного дороже, чем CAT5e и CAT6. Для решения этой проблемы и была разработана технология мультигигабитного Ethernet, позволяющая поднять скорость одногигабитной локальной сети выше 1 Гбит/с без замены кабелей CAT5.

Как работает технология

Технология Multi-gigabit (Multi-gig) Ethernet была разработана созданным в 2014 г. альянсом производителей сетевого оборудования NBASE-T (в 2019 г. он вошел в состав альянса Ethernet Alliance) и в 2016 г. получила статус стандарта IEEE 802.3bz. Как и указывает название этого стандарта, мультигигабитные коммутаторы поддерживают скорости передачи данных свыше 1 Гбит/с, а именно 2,5 и 5 Гбит/с при использовании стандартного кабеля CAT5e и CAT6 (правда, в некоторых мультигигабитных коммутаторах начального уровня мультигигабитные порты не поддерживают скорость 5 Гбит/с). Это позволяет без замены кабельной инфраструктуры локальной сети 1GbE увеличить ее пропускную способность в несколько раз. Кроме того, они могут вести передачу и на скорости 100 Мбит/с или 1 Гбит/с, если к сети подключены устройства, оборудованные интерфейсами Fast Ethernet и 1GbE.

Стоит отметить, что IEEE 802.3bz полностью совместим с стандартами технологии передачи питания по Ethernet-кабелю 802.3af (PoE), 802.3at (PoE+) и 802.3bt (PoE++) и обеспечивает подачу мощности до 90 Вт на подключенное к портам коммутатора периферийное PoE-оборудование (точки доступа, IP-камеры видеонаблюдения, VoIP-телефоны).

В некоторых продвинутых моделях мультигигабитных коммутаторов, например в Zyxel XS1930, мультигигабитные порты поддерживают и скорость 10 Гбит/с, однако только при использовании кабелей категории CAT6 либо CAT6a (правда, в первом случае максимальная длина кабеля не должна превышать 55 м, а во втором – 100 м). Такие коммутаторы имеет смысл приобретать, если в будущем планируется перевести локальную сеть на 10GbE с заменой всех кабелей на CAT6a.

WiFi 5 и 6 как стимул для внедрения мультигабитного Ethernet

В настоящее время основным стимулом для приобретения мультигигабитных коммутаторов компаниями с одногигабитной локальной сетью стал переход на новейшие технологии WiFi. Дело в том, что при использовании предыдущих поколений WiFi (802.11a/b/g/n) пропускной способности одногигабитной локальной сети было вполне достаточно для обработки трафика WiFi, который передают подключенные к ней беспроводные точки доступа: например, у четвертого поколения WiFi (802.11n) максимальная скорость беспроводной связи составляет 600 Мбит/с, хотя на практике не удается получить больше 300 Мбит/с. Однако сейчас в корпоративном секторе большинство беспроводных сетей построены на базе пятого и шестого поколения WiFi, для которых максимальная скорость равна соответственно 6.9 и 9.6 Гбит/с, хотя на практике таких показателей скорости редко удается достичь. Очевидно, что если подключить к одногигабитной локальной сети беспроводные точки доступа на базе WiFi 5 (802.11ac) и WiFi 6 (802.11ax), то они не смогут передавать трафик с максимальной скоростью, поскольку локальная сеть станет узким местом, поэтому решением в этой ситуации является перевод локальной сети на скорость более 1 Гбит/с с помощью многогигабитного коммутатора.

Переход на мультигигабитную технологию упрощается благодаря тому, что последние модели точек доступа WiFi 6 корпоративного класса оборудуются мультигигабитными Ethernet-портами с поддержкой скоростей 2,5 и 5 Гбит/с вместо стандартных одногигабитных. Таким образом, внедрение новейших технологий WiFi стимулирует приобретение мультигигабитных коммутаторов, позволяющих в несколько увеличить скорость локальной сети без замены ее кабельной инфраструктуры.