Tổng quan về công nghệ Ethernet 10 Gigabit - Phần II Khởi nguồn từ hơn 25 năm qua, Ethernet đã đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng cho các mạng chuyển mạch gói. Do chi phí thấp, độ tin cậy đã thử thách trong nhiều năm, việc cài đặt và bảo trì tương đối đơn giản, nên Ethernet ngày càng được sử dụng nhiều trong các hệ thống mạng. Để đáp ứng yêu cầu về tốc độ, Ethernet đã thích ứng để xử lý nhiều tốc độ nhanh hơn cũng như những yêu cầu về dung lượng đi kèm theo...
Tổng quan công nghệ Ethernet 10 Gigabit - Phần II Khởi nguồn từ 25 năm qua, Ethernet đáp ứng nhu cầu ngày tăng cho mạng chuyển mạch gói Do chi phí thấp, độ tin cậy thử thách nhiều năm, việc cài đặt bảo trì tương đối đơn giản, nên Ethernet ngày sử dụng nhiều hệ thống mạng Để đáp ứng yêu cầu tốc độ, Ethernet thích ứng để xử lý nhiều tốc độ nhanh yêu cầu dung lượng kèm theo chúng Ethernet 10 Gigabit cho mạng vùng đô thị (MAN) ứng dụng lưu giữ Ethernet Gigabit triển khai công nghệ xương sống cho mạng đô thị “dark fiber” [7] Với giao diện Ethernet 10 Gigabit thích hợp máy thu phát vô tuyến quang cáp sợi quang “singlemode”, nhà cung cấp dịch vụ mạng Internet có khả xây dựng liên kết rộng tới 40 km hay (Hình 3) bao quanh vùng thị với mạng trải rộng toàn thành phố Ethernet 10 Gigabit cho phép sở hạ tầng tốc độ cao, sinh lời cho NAS (network attached storage) SAN (storage area networks) Các máy chủ lưu giữ Ethernet Gigabit, thư viện băng (tape) máy chủ tính tốn ln tư sẵn sàng; thiết bị điểm cuối Ethernet 10 Gigabit xuất thị trường Hình Ví dụ việc sử dụng Ethernet 10 Gigabit (10GbE) mạng MAN Có nhiều ứng dụng cho Ethernet Gigabit ngày back-up database mining Một số ứng dụng nắm lấy lợi Ethernet 10 Gigabit Business continuance/disaster recovery, Remote back-up, Storage on demand Streaming media Ethernet 10 Gigabit mạng diện rộng WAN Ethernet 10 Gigabit cho phép ISP (Internet service provider) NSP (network service provider) tạo liên kết tốc độ cao với giá thành thấp từ thiết bị chuyển mạch định tuyến phạm vi công ty thiết bị quang “gán” trực tiếp vào SONET/SDH [8] Ethernet 10 Gigabit với PHY WAN chấp nhận cấu trúc WAN kết nối mặt địa lý với LAN phân tán khu trường (campus) hay POP (points of presence) thông qua mạng SONET/SDH/TDM [8] Các liên kết Ethernet 10 Gigabit thiết bị chuyển mạch nhà cung cấp dịch vụ thiết bị DWDM (Dense-Wave Division Multiplexing)[5] hay LTE (line termination equipment)[9] thực tế gần (< 300 mét) Sử dụng cáp sợi quang Ethernet 10 Gigabit Các thiêt bị PMD (Physical-Media-Dependent) Chuẩn IEEE 802.3ae* cung cấp lớp vật lý (physical layer) hỗ trợ khoảng cách liên kết đặc trưng cho môi trường truyền cáp sợi quang Để đối phó với mục tiêu khoảng cách, bốn thiết bị PMD chọn - Một PMD serial 1310 nm hỗ trợ cáp quang “single-mode” với khoảng cách tối đa 10 km - Một PMD serial 1550 nm hỗ trợ cáp quang “single-mode” với khoảng cách tối đa 40 km - Một PMD serial 850 nm hỗ trợ cáp quang “multimode” với khoảng cách tối đa 300 m - Một PMD WWDM[13] 1310 nm hỗ trợ khoảng cách tối đa 10 km cho cáp sợi quang “single-mode” khoảng cách tối đa 300 m cho cáp sợi quang “multimode” Cáp sợi quang Có hai loại cáp sợi quang, cáp sợi quang “multimode” “singlemode”, sử dụng thời kết nối mạng liệu ứng dụng truyền thông Công nghệ Ethernet 10 Gigabit, định nghĩa chuẩn IEEE 802.3ae*, hỗ trợ hai kiểu cáp sợi quang Tuy vậy, khoảng cách hỗ trợ tuỳ vào kiểu cáp sợi quang bước sóng (nm) thực thi ứng dụng Trong ứng dụng cáp sợi quang “single-mode”, chuẩn IEEE 802.3ae hỗ trợ 10 km với kiểu truyền 1310 nm 40 km với kiểu truyền 1550 nm Với cáp sợi quang “multimode”, khoảng cách khơng dễ xác định tính đa dạng kiểu cáp sợi quang cách thức kiểu xác định Cáp sợi quang “multimode” thông thường xác định lõi (core)[15] đường kính lớp sơn phủ (cladding)[14] Chẳng hạn, cáp sợi quang với lõi 62.5 micron đường kính lớp sơn phủ 125 micron thuộc loại cáp sợi quang 62.5/125 Yếu tố khác có ảnh hưởng đến khoảng cách cáp sợi quang “multimode” thông tin mang dung lượng (được đo MHz-km) xác định khoảng cách tốc độ đo bit nơi mà hệ thống hoạt động (ví dụ Gbit/s hay 10 Gbit/s) Khoảng cách tín hiệu truyền giảm tốc độ truyền tăng lên Khi thực cáp sợi quang “multimode” cho ứng dụng Ethernet 10 Gigabit, am hiểu khả khoảng cách thành phần quan trọng cho giải pháp Ethernet 10 Gigabit Tương lai Ethernet 10 Gigabit IEEE 802.3* thành lập hai nhóm nghiên cứu để điều tra nghiên cứu Ethernet 10 Gigabit cho cáp đồng Nhóm nghiên cứu 10GBASE-CX4 phát triển chuẩn cho truyền nhận tín hiệu XAUI (X-Attachment Unit Interface, X 10 Gbit/s) qua cáp twinax đôi Mục đích nhóm nghiên cứu cung cấp chuẩn cho giải pháp chi phí thấp nội “rack” (giá để) “rack-to-rack” Hi vọng vòng năm chuẩn hồn thành Nhóm nghiên cứu 10GBASE-T phát triển chuẩn cho truyền nhận Ethernet 10 Gigabit thông qua Category hay tốt cáp đồng UTP (unshielded twisted pair) có khoảng cách 100 m Thời gian cho việc thực kéo dài việc thực 10GBASE-CX4 dự kiến hoàn thành cuối năm 2005 hay đầu năm 2006 Lời kết Ethernet vượt qua thử thách thời gian để trở thành công nghệ kết nối mạng chấp nhận rộng khắp toàn cầu Với việc đời thiết bị phụ thuộc mạng tăng trưởng với số lượng lớn ứng dụng cần nhiều băng thông, nhà cung cấp dịch vụ theo đuổi giải pháp kết nối mạng hiệu suất cao làm đơn giản hố làm giảm chi phí tồn cơng việc kết nối mạng, việc cho phép phân biệt dịch vụ sinh lời, trì độ tin cậy mức cao Chuẩn Ethernet 10 Gigabit IEEE 802.3ae* chứng minh để trở thành giải pháp vững cho thách thức công nghệ kết nối mạng Ethernet 10 Gigabit cách mạng tất yếu chuẩn tồn thời gian dài IEEE 802.3* mặt tốc độ khoảng cách Ngoài ra, để tăng dần tốc độ đường truyền cho mạng doanh nghiệp, mở rộng giá trị kinh qua thử thách Ethernet mang lại lợi nhuận cho mạng vùng đô thị (MAN) mạng diện rộng (WAN) Một sở hạ tầng tối ưu Ethernet tổ chức vùng đô thị nhiều vùng đô thị tập trung phát triển mạng cường độ cao có xu hướng chia xẻ dịch vụ Ethernet quang Ethernet 10 Gigabit lộ trình hầu hết thiết bị chuyển mạch, định tuyến nhà cung cấp hệ thống quang vùng đô thị nhằm: - Sinh lãi, kết nối mức Gigabit thiết bị truy nhập khách hàng POP nhà cung cấp dịch vụ với định dạng Ethernet vốn có - Truy nhập đơn giản, với mức giá thấp, tốc độ cao vào sở hạ tầng mạng cáp quang vùng đô thị - Liên kết khu trường đại học sở mạng vùng đô thị thông qua sở hạ tầng “dark fiber” [7], nhắm vào khoảng cách từ 10 đến 40 km - Các mạng cáp quang đầu cuối với hệ thống quản lý cơng cộng Hồng Linh Chú thích [1] 802.3ae – Chuẩn IEEE cho Ethernet 10 Gigabit, 802.3ab – Chuẩn IEEE cho Ethernet Gigabit UTP (1000BASE-T), 802.3z – Chuẩn IEEE cho Ethernet Gigabit (1000BASE-X) [2] MAC (Media Access Control) – Lớp điều khiển truy nhập đường truyền cung cấp kết nối logic giưa client MAC thân trạm ngang hàng Trách nhiệm khởi tạo, điều khiển quản lý kết nối với trạm ngang hàng Lớp MAC (MAC layer) giao thức 10 Gigabit sử dụng địa Ethernet định dạng khung tốc độ khác hoạt động chế độ full-duplex Nó hỗ trợ tốc độ liệu 10 Gbit/s có sử dụng chế “pacing” để thích nghi tốc độ kết nối với PHY kiểu WAN [3] CSMA/CD (carrier-sensing multiple-access with collision detection) : Đa truy nhập sóng mang với phát xung đột Đây chế phát xung đột Ethernet phát gói tin [4]“singlemode” & “multimode”: Trong công nghệ cáp quang, cáp sợi quang “single-mode” thiết kế để truyền tia sáng đơn hay chế độ ánh sáng sóng mang sử dụng cho truyền tín hiệu khoảng cách xa (nguồn sáng luồng sáng tạo đèn la-de) Cho khoảng cách gần, cáp sợi quang “multi-mode” sử dụng Cáp sợi quang “multi-mode” dùng để truyền nhiều tia sáng hay nhiều chế độ ánh sáng xảy đồng thời, mà tia (hay chế độ) với góc phản xạ khác khơng đáng kể bên lõi sợi quang (nguồn sáng nhiều tia sáng tạo đèn LED) Cáp sợi quang “multi-mode” có đường kính lõi lớn cáp sợi quang “single-mode” [5] DWDM (Dense-Wave Division Multiplexing) : Là kỹ thuật “sắp xếp” liệu vào với từ nhiều nguồn khác cáp sợi quang với tín hiệu truyền thời điểm bước sóng ánh sáng riêng biệt Khi sử dụng DWDM, có đến 80 (về lý thuyết nhiều hơn) bước sóng khác hay kênh liệu dồn vào dòng ánh sáng (lightstream) truyền cáp sợi quang Mỗi kênh mang tín hiệu TDM (time division multiplexed) DWDM gọi WDM (wave division multiplexing) DWDM hứa hẹn giải vấn đề "fiber exhaust" (cạn kiệt nguồn sáng) công nghệ tất mạng cáp quang tương lai [6] TOE (TCP/IP Offload Engine) : Là công nghệ giành ưa chuộng hệ thống Ethernet tốc độ cao nhằm mục đích tối ưu hố thơng lượng Các thành phần TOE tích hợp vào mảng mạch NIC (network interface card) hay HBA (host bus adapter) [7]“Dark fiber” – Một sở hạ tầng cáp sợi quang (bao gồm cáp thiết bị lặp tín hiệu repeater) tồn chưa sử dụng Cáp sợi quang vận chuyển thông tin dạng xung ánh sáng, "dark" có nghĩa ‘khơng có xung ánh sáng gửi đi’ Chẳng hạn số tiện ích cho việc cung cấp điện thiết đặt cáp sợi quang nơi có đường cáp điện qua với mục đích cho thuê sở hạ tầng cho cơng ty điện thoại truyền hình cáp hay sử dụng để nối văn phịng họ với Để mô tả cài đặt chưa sử dụng, người ta dùng từ “dark” Dịch vụ "Dark fiber" dịch vụ cung cấp LEC (local exchange carrier) để trì dung lượng truyền cáp sợi quang vị trí thuê bao [8]SONET/SDH/TDM: Synchronous Optical Network/Synchronous Digital Hierarchy/ Time Division Multiplexing SONET chuẩn American National Standards Institute để truyền liệu đồng môi trường truyền cáp sợi quang Tương đương với SONET mặt quốc tế SDH (synchronous digital hierarchy) Cùng nhau, chúng đảm bảo chuẩn cho mạng số nối với bình diện quốc tế hệ thống truyền quy ước tồn nắm lấy lợi môi trường cáp sợi quang SONET cung cấp chuẩn cho số lượng lớn tốc độ truyền 9.953 Gbit/s (tốc độ truyền thực tế vào khoảng 20 Gbit/s) SONET định nghĩa tốc độ sở 51.84 Mbit/s tập tốc độ sở biết tên Ocx (Optical Carrier levels)." Trong OC192 tốc độ SONET nối liền với tốc độ tải (payload rate) 9.584640 Gbit/s, chủ yếu sử dụng môi trường WAN [9] LTE (Line Termination Equipment) [10] MMF (Multimode Fiber), SMF (Single-mode Fiber) [11] WDM ( Wavelength Division Multiplexing) [12] WIS (WAN Interface Sublayer) [13] WWDM (Wide-Wavelength Division Multiplexing) : Một kỹ thuật sử dụng để truyền hiệu nhiều bước sóng (ví dụ màu ánh sáng) từ nhiều nguồn la-de qua sợi quang Mỗi nguồn la-de xác định kích cỡ để gửi bước sóng quang [14] Cladding (lớp sơn phủ) : Chất liệu bao quanh core (lõi) sợi quang “cladding” có số khúc xạ thấp (tốc độ nhanh hơn) số khúc xạ sử dụng để giữ ánh sáng core cladding core tạo thành kết cấu để dẫn sóng quang [15] Core (lõi) : Lõi trung tâm cáp sợi quang mà qua ánh sáng truyền Nó có số khúc xạ cao (tốc độ chậm hơn) số khúc xạ lớp sơn phủ (cladding) bao quanh ... giải pháp Ethernet 10 Gigabit Tương lai Ethernet 10 Gigabit IEEE 802.3* thành lập hai nhóm nghiên cứu để điều tra nghiên cứu Ethernet 10 Gigabit cho cáp đồng Nhóm nghiên cứu 10GBASE-CX4 phát... Hình Ví dụ việc sử dụng Ethernet 10 Gigabit (10GbE) mạng MAN Có nhiều ứng dụng cho Ethernet Gigabit ngày back-up database mining Một số ứng dụng nắm lấy lợi Ethernet 10 Gigabit Business continuance/disaster... sợi quang Để đối phó với mục tiêu khoảng cách, bốn thiết bị PMD chọn - Một PMD serial 1 310 nm hỗ trợ cáp quang “single-mode” với khoảng cách tối đa 10 km - Một PMD serial 1550 nm hỗ trợ cáp quang