Ethernet «на первой миле»

Решение для тех, кто не имеет возможности использовать оптоволоконное соединение

Одна из самых сложных задач, возникающих при создании современных общегородских сетей, сегодня состоит в обеспечении доступа тем пользователям, которые не имеют возможности использовать волоконное соединение. Новый стандарт Ethernet in the First Mile обещает превратить медные соединения в приемлемую альтернативу волокну в корпоративных и городских сетевых сегментах.

Существует два подхода, используемых для реализации Ethernet с помощью медных соединений: инкапсулировать трафик Ethernet либо в ячейки ATM, либо во фреймы High-Level Data Link Control (HDLC). В первом случае (RFC 2684) трафик Ethernet инкапсулируется через ATM Adaptation Layer 5 в ячейки фиксированной длины. Пакеты в соответствии с требованиями к размеру ячейки ATM разбиваются на 48-байтные сегменты, и к ним добавляется заголовок длиной 5 байт, в силу чего при передаче больших объемов данных возникают значительные «накладные расходы».

HDLC, с другой стороны, передает в одном фрейме весь поток Ethernet, добавляя только заголовок размером 4 байта и еще 2 байта для контроля с использованием циклического избыточного кода, необходимого для выявления ошибок. Это один из методов, предложенный рабочей группой по стандарту EFM IEEE 802.3ah; он предназначен для организации соединений Ethernet по типу «точка-точка» со скоростью передачи 10 Мбит/с на расстояние до 750 м по медному соединению.

Чтобы увеличить скорость, надежность и расстояние, на котором можно реализовать EFM в медных соединениях так называемой «первой мили», некоторые производители оборудования применяют инверсное мультиплексирование на базе программного обеспечения и передают протокол по нескольким парам медного кабеля. Новая программируемая кремниевая технология реализует инверсное мультиплексирование на аппаратном уровне, увеличивая тем самым скорость и надежность при передачах в локальном сегменте.

Эта новая технология реализации наборов микросхем может передавать симметричный EFM на скорости 10 Мбит/с на расстояние до 1370 м по одной медной паре и поддерживать более высокую пропускную способность при использовании нескольких пар.

К примеру, в случае четырех медных пар данная технология может поддерживать EFM с инверсным мультиплексированием на скорости до 100 Мбит/с на расстоянии до 488 м (или до 1524 м при использовании большего числа пар). Поскольку инверсное мультиплексирование выполняется на Уровне 1, оно происходит автоматически; производители оборудования видят только один канал.

Традиционные службы Ethernet, такие как 10Base-T и 100Base-T Fast Ethernet, предъявляют жесткие требования к качеству кабелей и требуют использования нескольких пар и применения кабелей Категории 3 и Категории 5 для передачи данных на расстояние всего 92 м.

Данная ситуация особенно неприятна на «первой миле», где качество передачи может ухудшаться под влиянием внешних условий — погоды, спектральных помех и т.д. EFM освобождает производителей оборудования от необходимости решать проблемы уровня сетевых сегментов, предоставляя встроенные функции контроля качества обслуживания на плате.

Эти функции автоматически адаптируются к условиям сетевого сегмента. Таким образом благодаря функциям контроля качества обслуживания на плате EFM может действовать в любых ныне существующих кабельных соединениях, и способны предоставлять услуги Ethernet на значительно большем расстоянии.

К примеру, при использовании четырех медных пар для передачи по Ethernet на скорости 100 Мбит/с набор микросхем выполняет мониторинг пар с тем, чтобы гарантировать наличие приемлемой совокупной полосы пропускания.

Если одна пара из четырех выйдет из строя, набор микросхем может автоматически распределить нагрузку между оставшимися тремя парами и поддерживать передачу данных по каналу (хотя и на скорости ниже 100 Мбит/с).

Не менее важен и тот факт, что четыре сегмента могут относиться к различным группам, иметь разную длину и различные качественные характеристики. Набор микросхем автоматически адаптируется к условиям конкретного сегмента.

Еще одно преимущество EFM, реализованного на плате, заключается в возможности передавать трафик Ethernet в соответствии с различными стандартами уровня связи, используемым в медной проводке, в том числе высокоскоростным DSL и асимметричным DSL, на программной основе. Эти наборы микросхем можно легко установить на мультиплексоре доступа DSL, концентраторе широкополосного доступа, концентраторе мини-удаленного доступа, дополнительном потребительском оборудовании и внутрикорпоративных шлюзах.

EFM на плате совместим по спектру с существующими телефонными службами, использующими медную проводку, такими как обычная телефония, ISDN и DSL. Технологию EFM на плате сейчас реализуют несколько производителей, предоставляющих операторам возможность предлагать службы Ethernet на 10/100 Мбит/с по стандартным медным кабелям телефонной компании.

Данная технология подходит для приложений, требующих самой большой полосы пропускания, — видеоконференций, виртуальных частных сетей для удаленных сотрудников, трехфункциональных служб (видео, голос, Internet) и сетевых игр.

Стандарт Ethernet in the First Mile