[Сетевое оборудование, Сетевые технологии, Системное администрирование] Использование мультигигабитных коммутаторов как философия компромисса

Автор Сообщение
news_bot ®

Стаж: 6 лет 9 месяцев
Сообщений: 27286

Создавать темы news_bot ® написал(а)
02-Июл-2020 15:32


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 Mbps
Фиолетовый (purple)
5 Mbps
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:

===========
Источник:
habr.com
===========

Похожие новости: Теги для поиска: #_setevoe_oborudovanie (Сетевое оборудование), #_setevye_tehnologii (Сетевые технологии), #_sistemnoe_administrirovanie (Системное администрирование), #_zyxel, #_kommutator (коммутатор), #_kommutatsija (коммутация), #_multigigabit (мультигигабит), #_setevye_tehnologii (сетевые технологии), #_setevoe_administrirovanie (сетевое администрирование), #_setevoe_oborudovanie (сетевое оборудование), #_setevaja_infrastruktura (сетевая инфраструктура), #_jadro_seti (ядро сети), #_switch, #_kommutator_l2 (коммутатор L2), #_wifi, #_wifi6, #_upravlenie_proektom (управление проектом), #_blog_kompanii_zyxel_v_rossii (
Блог компании ZYXEL в России
)
, #_setevoe_oborudovanie (
Сетевое оборудование
)
, #_setevye_tehnologii (
Сетевые технологии
)
, #_sistemnoe_administrirovanie (
Системное администрирование
)
Профиль  ЛС 
Показать сообщения:     

Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы

Текущее время: 24-Ноя 22:10
Часовой пояс: UTC + 5