Как стать автором
Обновить
46.18
Рейтинг
ZYXEL в России
Производитель сетевых устройств для бизнеса

Использование мультигигабитных коммутаторов как философия компромисса

Блог компании ZYXEL в РоссииСистемное администрированиеСетевые технологииСетевое оборудование


Что делать, когда нужны скорости больше 1Gbps, а в наличии только старая СКС категории 5E и сменить её нельзя. Куда подключить новейшие точки доступа со скоростью >3Gbps — неужели к старой гигабитной сети? И что делать, если требуется провести сеть в удалённый кабинет, куда невозможно пробросить дополнительную витую пару или оптоволокно?


Когда скорость Wi-Fi превышает гигабит в секунду


Обычно Wi-Fi были в роли если не догоняющих, то повторяющих развитие проводных соединений. Так было вплоть внедрения стандарта 802.11ac Wave2. Теперь новые устройства Wi-Fi способны обеспечить скорость выше, чем стандартный Gigabit Ethernet. В результате сложилась весьма интересная ситуация. Дальнейшее развитие Wi-Fi вплоть до Wi-Fi 6 только усугубило несоответствие традиционной гигабитной сети и новый беспроводных технологий.


В таблице 1 перечислены два «застрельщика» проводного гигабита, которые, в принципе и послужили причиной для создания мультигигабитных коммутаторов.


Таблица 1. Стандарты Wi-Fi 802.11ac Wave2 и 802.11ad


Стандарт 802.11ac Wave2 802.11ad
Спектр частот 5GHz 60GHz
Скорость передачи до 3,47Gbs (8 полос пропускания, 160MHz на каждую полосу). до 6.7Gbps на OFDM (64QAMI)

Помимо увеличения скорости передачи данных, в новых стандартах поддерживается функция MU‑MIMO, с помощью которой можно более эффективно распределять доступную полосу пропускания между несколькими беспроводными клиентами, работающими одновременно. Например, точка доступа с антенной конфигурацией 4x4 сможет обслуживать двух клиентов 2x2 одновременно, а не последовательно, как это было раньше.


Как видим, существующие проводные сети Gigabit Ethernet уровня доступа действительно являются «бутылочным горлышком» для более быстрых Wi-Fi соединений.


Получается, что пока два устройства работают друг с другом в рамках одной точки доступа, они используют довольно быстрые Wi-Fi каналы (начиная со стандарта 802.11ac Wave2).


На рисунках 1 и 2 показана ситуация, когда клиенты Wi-Fi работают в пределах одной точки доступа, однако стоит только одному из участников обмена законнектиться к удалённой точке, подключённой через гигабитный коммутатор и скорость передачи до этого узла не может быть выше 1 гигабита в секунду.



Рисунок 1. Связь между двумя клиентами Wi-Fi напрямую через «быструю» точку доступа.



Рисунок 2. Связь между двумя клиентами Wi-Fi через удалённые точки, соединённые через гигабитный коммутатор.


Разумеется, в арсенале локальных сетей есть 10 Gigabit Ethernet, 40 Gigabit Ethernet и даже 100 Gigabit Ethernet, но на практике переход даже к соединениям 10GBE потребовал бы обновления кабельной инфраструктуры с категории 5E (или 6) до 6A. Но такое масштабное обновление СКС зачастую не входит в планы организаций.


Как часто бывает в ИТ, понадобился способ «сделать невозможно возможным». С одной стороны, нужно вписаться в существующую инфраструктуру на категории 5E и 6, с другой стороны — поднять скорость до уровня, сопоставимого со скоростью передачи с большинством современных точек доступа.


В качестве такого «спасения» выступили новые стандарты 2.5GBASE-Т и 5GBASE-Т, которые описывают передачу данных на скоростях: 2.5 Gbps и 5Gbps соответственно, при этом позволяя обойтись без модернизации кабельной системы.


В сочетании с поддержкой технологии Power over Ethernet, позволяющей осуществлять удалённое питание точек доступа (а также камер видеонаблюдения, IP телефонов и других сетевых устройств) — это хорошее решение для сочетания проводной и беспроводной сети.


В то же время мультигигабитные коммутаторы сами могут выступать в роли не только коммутаторов уровня доступа, но и уровня агрегации.


Вторжение Wi-Fi 6


Стандарт Wi-Fi 6, также известный как 802.11ax, был анонсирован Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) и является следующим поколением Wi-Fi и следующим шагом в развитии локальных беспроводных сетей. Основываясь на возможностях стандарта 802.11ac, Wi-Fi 6 даёт возможность значительно увеличить скорость передачи данных и пропускную способность.


Использующие его точки доступа могут поддерживать большее количество клиентов в средах с высокой плотностью, а работа в стандартных беспроводных локальных сетях становится проще. Кроме того, он обеспечит более предсказуемую производительность для современных приложений, таких как просмотр видео в разрешении 4K и 8K, приложения для совместной работы с высокой плотностью и высоким разрешением, беспроводной доступ в офисах и Интернет вещей (IoT). В ближайшей перспективе именно Wi-Fi 6 будет определять будущее сетей Wi-Fi (см. документ: IEEE 802.11ax: шестое поколение Wi-Fi


Для подключения точек доступа Wi-Fi 6 в некоторых случаях требуется не только более высокая скорость локальной сети (>1Gbps), но и более высокая мощность питания (PoE++).


Ограничения мультигигабитных проводных соединений


Наш рассказ будет неполным, если не написать о некоторых нюансах, которые нужно учитывать при проектировании.


К сожалению, даже если переход на новый стандарт не требует обновления СКС, получить большую скорость передачи данных не всегда возможно.


При повышении скорости передачи данных возрастают требования к помехоустойчивости и отсутствии помех. Работа мощных излучателей электромагнитного поля оказывает на мультигигабитные соединения большее влияние, чем на стандартный гигабит.


Другое ограничение из разряда «де-факто» касается физической среды передачи данных. На более высокой скорости состояние кабельной системы, качество проводников оказывает большую роль, нежели для соединений в рамках стандарта Gigabit Ethernet. «Капитан Очевидность» подсказывает, что если в данной СКС регистрируется падение скорости при попытке передачи в 1Gbps, то не стоит ожидать чуда, пытаясь добиться скорости в 2,5Gbps.


Ещё одно ограничение «де-факто» состоит в том, что далеко не все сетевые адаптеры для десктопов и серверов поддерживают новые стандарты для проводных соединений: 2.5GBASE-Т и 5GBASE-Т. По-прежнему много сетевых карт поддерживает только Gigabit Ethernet и 10GBE, что не позволяет использовать все преимущества мультигигабитных коммутаторов для любой ситуации.


То есть если вы хотите подключить к сети 2.5GBASE-Т или 5GBASE-Т рабочую станцию (настольный ПК) или даже сервер, нужно быть готовыми к тому, что, возможно, придётся покупать соответствующий сетевой адаптер.


Такие нюансы стоит сразу учитывать на начальном этапе проектирования, чтобы потом не удивляться «неправильным» результатам при внедрении нового оборудования.


Простой и удобный коммутатор для малых сетей


При проектировании небольших сетей начального уровня встаёт дилемма:


  • с одной стороны, нет смысла вкладывать средства в универсальное решение на все случаи жизни потому что на данном этапе не до конца понятно: будет ли развиваться данная инфраструктура, если будет, то в каком направлении;


  • с другой стороны, закладываться исключительно в рамках узкого решения, без учёта роста, без возможности манёвра — обычно это означает потратить деньги впустую, потому что со временем всё равно придётся что-то менять.



Решить эту задачу с учётом развития помогают модульные решения. Так один коммутатор вначале является единственным для ИТ инфраструктуры, а впоследствии, после появления в сети уровня агрегации — становится одним из многих коммутаторов уровня доступа.


С другой стороны, если ИТ инфраструктура так и не получит развития, то и затраты на неё должны быть минимальны. Поэтому простота управления и прозрачность настройки приветствуются.


Коммутатор Zyxel XGS1010-12 как раз и призван разрешить данное противоречие. Несмотря на небольшое количество портов, это действительно универсальное решение:


  • 8 портов (с 1 по 8) Gigabit Ethernet;


  • 2 порта (9 и 10) с поддержкой 2.5Gbps;


  • 2 порта (11 и 12) — 10 Gigabit Ethernet SFP+.



Например, можно подключить 9 пользователей на рабочих станциях и ноутбуках через витую пару, 1 принт-сервер тоже через витую пару, дополнительно повесить 2 точки доступа с подключением по витой паре к портам 9 и 10 со скоростью 2.5Gbps, а для Uplink использовать порты 11 и 12 с подключением по оптоволокну через трансивер.



Рисунок 3. 12-портовый неуправляемый мультигигабитный коммутатор Zyxel XGS1010-12 с 2 портами 2.5G и 2 портами 10G SFP+


В Zyxel XGS1010-12 интересно решён вопрос QoS и приоритетов — за счёт задания характеристик портов на аппаратном уровне.


Из 8 гигабитных портов:


  • порты 7 и 8 имеют максимальный приоритет;


  • порты 5 и 6 — средний приоритет;


  • остальные порты с 1 по 4 имеют обычный, то есть низкий приоритет.



Чтобы задать приоритет трафика, достаточно подключить патчкорд в нужный порт. Довольно простое решение, позволяющее обойтись без дополнительных настроек.



Рисунок 4. Распределение портов Zyxel XGS1010-12.


Универсальный солдат — Zyxel NebulaFlex XS1930-12HP


Грамотный подход при проектировании сети включает в себя попытку заложить основу для последующего развития. Однако целиком и полностью знать, каким будет наше будущее — невозможно. Мы может пытаться прогнозировать, основываясь на некоторые тенденции развития отрасли. Но что будет с данной организацией хотя бы через год и, тем более, с конкретным сегментом её сети — предугадать довольно сложно.


Поэтому часто закладывают некоторый резерв, в расчёте на то, что технологии будут развиваться и клиентам в сети понадобится поддержка максимально доступных скоростей передачи данных.


В этом случае имеет смысл сразу приобретать более универсальные варианты, такие как мультигигабитный коммутатор Zyxel NebulaFlex XS1930-12HP


Новый коммутатор Zyxel NebulaFlex XS1930-12HP поддерживает новейший стандарт PoE IEEE 802.3bt (PoE ++), обеспечивая питание на порту до 60 Вт для точек доступа Wi-Fi 6, а также обратную совместимость с существующими устройствами PoE/PoE+. Относительно большая мощность PoE в 375 Вт у XS1930-12HP обеспечивает достаточный запас для подключения до 8 точек доступа Wi-Fi 6 (11ax).



Рисунок 5. 10/12-портовый мультигигабитный коммутатор Zyxel NebulaFlex XS1930-12HP


У этого «малыша» имеется 10 портов RJ45 под витую пару, которые поддерживают весь диапазон скоростей 100M/1G/2.5G/5G/10G. Из них:


  • 8 портов 100M/1G/2.5G/5G/10G и обеспечивают питание через PoE,


  • 2 порта 100M/1G/2.5G/5G/10G не поддерживают PoE и могут быть использованы для подключения сетевого оборудования, серверов, NAS и так далее.


  • Ещё два порта 1G/10G (см. рисунок 6) имеют интерфейс SFP+ и могут быть использованы для Uplink/DownLink, в том числе по оптоволоконным соединениям через соответствующий трансивер.



Из дополнительных преимуществ:


  • Возможно управление через централизованную облачную платформу Zyxel Nebula.


  • В данной модели достаточно интересно организована цветовая индикации скорости на каждом из портов. Цветовая индикация указана в таблице 2.



Таблица 2. Светодиодная цветовая индикация скорости подключения на портах Zyxel NebulaFlex XS1930-12HP.


Цвет индикатора Скорость подключения
Ярко-желтый (amber) 100 Mbps
Зеленый 1 Gbps
Голубой (sky-blue) 2.5 Gbps
Фиолетовый (purple) 5 Gbps
Синий (blue) 10 Gbps

В качестве рекомендации стоит отметить, что использование данного коммутатора является хорошим решением «на вырост», когда планируется развитие сети.



Рисунок 6. Распределение портов Zyxel NebulaFlex XS1930-12HP


Ещё варианты использования: можно развесить 8 точек доступа c питанием напрямую через и ещё 2 с питанием через PoE инжекторы, можно подключить сервер или СХД через порты 10GBE SFP+.


Не только для Wi-Fi


Передача данных с более высокой скоростью требуется не только для более быстрых соединений точек доступа, но и для обеспечения более быстрых Uplink между коммутаторами уровня доступа и уровня агрегации по старым линиям категории 5E.


Не секрет, что коммутаторы уровня доступа порой располагаются на некотором удалении от центральной ИТ-инфраструктуры. Например, если на каждом этаже имеется свой кроссовый шкаф, то, чтобы объединить коммутаторы в этих шкафах в единую сеть без дополнительных затрат на прокладку оптоволоконных кабелей или витой пары более высокой категории — тут мультигигабитные коммутаторы придутся весьма кстати.


Для уровня агрегации такой разносортной сети неплохо подойдёт Zyxel NebulaFlex Pro XS3800-28


Примечание. Возможно управление через централизованную облачную платформу Zyxel Nebula.



Рисунок 7. 28-портовый управляемый коммутатор Zyxel NebulaFlex Pro XS3800-28 10GbE L3 Lite


Zyxel NebulaFlex Pro XS3800-28 имеет:


  • 16 портов SFP+ 10G,


  • 8 портов Multi-Gigabit combo (100M/1G/2.5G/5G/10G) RJ‑45/(1G/10G) SFP+,


  • 4 порта 100M/1G/2.5G/5G/10G Ethernet (RJ‑45).



Это позволяет реализовать уровень агрегации, что называется, по максимуму, подключая коммутаторы уровня доступа как через привычный интерфейс SFP+ по «оптике» или витой паре через соответствующие трансиверы, так и через «бюджетный» вариант, когда доступно только подключение через проложенную витую пару категории 6 или даже 5Е.



Рисунок 8. Распределение портов Zyxel NebulaFlex Pro XS3800-28 10GbE L3 Lite.


Соответственно, используя функцию агрегирования портов 10GBE, можно обеспечить Uplink до уровня ядра сети.


Примечание. На начальном этапе развития сетевой инфраструктуры Zyxel NebulaFlex Pro XS3800-28 может выступить в качестве ядра сети. Достаточное количество портов 10GBE позволяет использовать его в этой роли для небольшой ИТ инфраструктуры.


_____________


Прогресс не стоит на месте, а природа не терпит пустоты. Поэтому любая технологическая ниша рано или поздно заполняется. Если какие-то технологии сосуществуют вместе, то рывок одной из них неизбежно потянет вперёд и другую.


Перед принятием решения о выборе сетевого оборудования, будет не лишним на всякий случай заглянуть на сайт производителя. Возможно, когда вы читаете эти строки, уже вышел новый стандарт, новое оборудование и другие новшества, которые нужно учитывать в своей работе.


Приглашаем в телеграм-чат Zyxel Клуб: консультации с практикующими специалистами Zyxel, техническая поддержка, общение.


А еще у нас есть форум для технических специалистов. Добро пожаловать!


Полезные ссылки:


  1. 802.11ac: что нам нужно знать о новом стандарте Wi-Fi


  2. Физика Ethernet для самых маленьких


  3. Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана — Gigabit Ethernet


  4. IEEE 802.11ax: шестое поколение Wi-Fi


  5. Описание коммутатора Zyxel XGS1010-12


  6. Описание коммутатора Zyxel NebulaFlex XS1930-12HP


  7. Описание коммутатора Zyxel NebulaFlex Pro XS3800-28


Теги:zyxelкоммутаторкоммутациямультигигабитсетевые технологиисетевое администрированиесетевое оборудованиесетевая инфраструктураядро сетиswitchкоммутатор L2wi-fiwifi6управление проектом
Хабы: Блог компании ZYXEL в России Системное администрирование Сетевые технологии Сетевое оборудование
Всего голосов 5: ↑5 и ↓0+5
Просмотры8K

Похожие публикации

Лучшие публикации за сутки

Информация

Дата основания
Местоположение
Тайвань
Сайт
zyxel.ru
Численность
1 001–5 000 человек
Дата регистрации

Блог на Хабре