تقنية تحويل 10 جيجابت إيثرنت للمؤسسات

نظرة عامة حول التقنية

خاصية طبقة MAC

نظرًا لأن 10 Gigabit Ethernet لا تزال جزءًا من Ethernet ، فيمكنها الاستفادة من تقنية Ethernet التي تطورت على مر السنين لتبسيط عملية الترحيل إلى هذه التقنية عالية السرعة. مثل Fast Ethernet و Gigabit Ethernet السابقة ، يستخدم 10 Gigabit Ethernet بروتوكول IEEE 802.3 Ethernet MAC وتنسيق إطار Ethernet وحجم الإطار. وهو يدعم خدمات Ethernet القياسية مثل تجميع ارتباط 802.3ad ، والذي يمكنه تجميع ما يصل إلى ثمانية روابط إيثرنت 10 جيجابت في اتصال افتراضي واحد بسرعة 80 جيجابت في الثانية. نظرًا لأن 10 Gigabit Ethernet هي أيضًا تقنية ثنائية الاتجاه من نظير إلى نظير ، فيمكنها دعم حركة المرور من كلا طرفي الارتباط دون التسبب في تضارب الحزمة. لذلك ، ليس لديها حد مسافة متأصل. تعتمد مسافة الارتباط القصوى على آلية النقل والألياف المتوسطة للإرسال ولا تعتمد على نطاق مجال تصادم Ethernet.

سمة الطبقة المادية

اصطلاحات التسمية ونطاق العمل للواجهات العامة

عندما ظهر نوع جديد من تقنية Ethernet ، كان أحد الأسئلة الأولى التي طرحها الناس هو: "إلى أي مدى يمكن أن يسافر؟" مثل تقنيات Ethernet السابقة ، تعتمد مسافة الإرسال لشبكة Gigabit Ethernet على نوع الواجهة المادية التي يستخدمها المستخدم. هناك العديد من واجهات Gigabit Ethernet المتاحة ، لذلك يحتاج الأشخاص إلى اصطلاح تسمية موحد للتمييز بين واجهات الألياف المختلفة وأنواع الألياف ومسافات الإرسال.

مظهر

تحتوي الواجهة القابلة للتوصيل بسرعة 10 جيجابت إيثرنت على مجموعة متنوعة من الأشكال ، مثل XENPAK و X2 و XFP. من منظور النشر ، فإن الاختلافات الرئيسية بين هذه المظاهر هي: 1) عرض الواجهة المادية 10 جيجابت إيثرنت المدعومة بمظهر معين ؛ 2) الحجم المادي. على سبيل المثال ، لا يدعم عامل الشكل XFP حاليًا وحدات الإرسال الضوئية 10GBASE-LX4 و 10BASE-CX4 بسبب قيود المساحة. طالما أن ملف 10 Gigabit أنواع واجهات Ethernet المادية (مثل 10GBASE-LX4 أو 10 جيجا - SR) عند طرفي الارتباط متماثلان ، يمكن أن تتفاعل أنواع مختلفة من الواجهات في الإرسال البصري.

مزايا 10 Gigabit Ethernet مقارنة بتجميع روابط Gigabit Ethernet المتعددة:

• تقليل استخدام الألياف - تستخدم حزمة من 10 وصلات Gigabit Ethernet أقل من تجميع Gigabit Ethernet. يتطلب الأخير حزمة ألياف لكل وصلة Gigabit Ethernet. يمكن أن تقلل ميزة 10 Gigabit Ethernet من تعقيد الأسلاك في مركز البيانات. بالنسبة لبيئات الحرم الجامعي التي قد لا تكون قادرة على توفير المزيد من الألياف مقابل التكلفة ، يمكن لـ 10 Gigabit Ethernet استخدام كابلات الألياف الموجودة بكفاءة أكبر.

• دعم أكثر قوة لتدفقات البيانات الكبيرة - نظرًا لمتطلبات تسلسل الحزم للأجهزة الطرفية ، فإن الروابط التي تدعم ارتباطات Gigabit Ethernet المجمعة لا تدعم سوى تدفقات بيانات بسرعة 1 جيجابت في الثانية. في المقابل ، نظرًا للقدرة العالية لوصلة 10 جيجابت إيثرنت واحدة ، يمكن لـ 10 جيجابت إيثرنت دعم التطبيقات التي تولد تدفقات متعددة جيجابت بشكل أكثر كفاءة.

• عمر نشر أطول - يمكن أن توفر 10 Gigabit Ethernet قابلية توسع أكبر من روابط Gigabit Ethernet المتعددة لإطالة عمر النشر. يمكن تجميع ما يصل إلى ثمانية روابط 10 جيجابت إيثرنت في اتصال افتراضي واحد بسرعة 80 جيجابت في الثانية.

سيناريو تطبيق المؤسسة لـ 10 Gigabit Ethernet

يمكن الآن نشر 10 جيجابت إيثرنت على كابلات الألياف الحالية من مركز البيانات إلى وصلة خزانة الأسلاك الصاعدة. مع زيادة عرض النطاق الترددي للاتصال بالجهاز الطرفي ، يمكن أن يستمر نشر 10 جيجابت إيثرنت في التوسع خارج نطاق الشبكة ، وبالتالي تحسين قابلية توسيع الشبكة. أدت عمليات النشر المكثفة هذه إلى زيادة الاستخدام المفرط للوصلات الصاعدة في خزانة الأسلاك ، خاصة بالنظر إلى أن أكثر من 90 ٪ من حركة مرور الأسلاك البينية ستتدفق عبر الوصلة الصاعدة من الشمال إلى الجنوب.

في أواخر التسعينيات ، كان من الممارسات الشائعة نشر 1990/10 Ethernet لأجهزة سطح المكتب ذات الوصلات الصاعدة Gigabit Ethernet الزائدة. افترض أن 100 مستخدمًا متصلين بكل مفتاح. في هذه الحالة ، يكون معدل الاستخدام الزائد حوالي 192: 19. وفقًا لمتطلبات أفضل ممارسات تصميم الشبكة القياسية ، يجب أن يكون استخدام النطاق الترددي الزائد في خزانة الأسلاك بين 1: 15 و 1: 20 ، لذلك فإن هذه الممارسة لا تخرج عن نطاق اللوائح. ومع ذلك ، مع تزايد شعبية شبكة جيجابت إيثرنت على سطح المكتب في السنوات الأخيرة ، فإن معدلات الاستخدام الزائدة هذه تصل بسرعة إلى 1: 48 ، أو حتى 1: 96. حتى في حالة زيادة الوصلة الصاعدة لخزانة الأسلاك إلى قناتين أو أربع قنوات جيجابت إيثرنت ، فإن الوضع لم يتغير. نشر وصلات 1 جيجابت إيثرنت للتيار تبديل الحلول يساعد على استعادة الاستخدام الزائد لخزانة الأسلاك لمتطلبات أفضل ممارسات تصميم الشبكة ويزيد من سعة النطاق الترددي لتلبية الاحتياجات المستقبلية.

تطبيقات سطح المكتب

يمكن لعمليات نشر 10 جيجابت إيثرنت عبر المؤسسة أن تدعم عددًا متزايدًا من تطبيقات سطح المكتب. زادت هذه التطبيقات بشكل كبير من حاجة الشركة للنطاق الترددي ، بما في ذلك:

إجمالي تحميل بيانات سطح المكتب

مع استمرار زيادة أعباء عمل سطح المكتب (كما هو موضح في الشكل 3) وتطلب التطبيقات الجديدة نطاقات ترددي أعلى ، يستمر إجمالي متطلبات النطاق الترددي لكل سطح مكتب في الزيادة. على سبيل المثال ، تطبيقات النسخ الاحتياطي للكمبيوتر الشخصي مهمة بشكل خاص حيث يعتمد المزيد والمزيد من الموظفين على أحدث بيانات الكمبيوتر. من خلال إجراء مهام النسخ الاحتياطي تلقائيًا ، بدلاً من المستخدمين ، يمكن أن يقلل فقدان البيانات ويزيد من تكرار النسخ الاحتياطي. تضع النسخ الاحتياطية المتكررة لأجهزة الكمبيوتر لجميع أجهزة الكمبيوتر المكتبية في مؤسسة عبئًا ثقيلًا على الشبكة ، خاصةً بالنظر إلى تأثير أحجام الملفات المتزايدة (مثل ملفات بيانات Microsoft Outlook وعروض PowerPoint التقديمية). بالإضافة إلى ذلك ، تنتقل الشركات من تطبيقات العميل / الخادم التقليدية (أي استخدام عملاء متضخم ومخصص على كل سطح مكتب) إلى التطبيقات المستندة إلى الويب (التي تستخدم مستعرضًا قياسيًا بسيطًا على كل سطح مكتب) للاستفادة من مزايا توفير التكاليف تكنولوجيا الويب في العمليات والتطوير.

• تطبيقات فيديو IP

- تقوم العديد من الشركات بنشر تطبيقات فيديو IP ذات النطاق الترددي العالي لزيادة الإنتاجية وتقليل التكاليف التشغيلية. على سبيل المثال ، يتيح التعلم عبر الإنترنت للموظفين الوصول إلى معلومات التدريب المهمة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع بتكلفة منخفضة ، والوصول إلى تدريب المبيعات في الوقت المناسب ، والتدريب السريع على كيفية تقديم الخدمة والدورات التدريبية والمهارات والتدريب التنظيمي لتحسين إنتاجية الموظف. يساعد اتصال فيديو IP بين المؤسسة والإدارة على تعزيز إجماع موظفي الأعمال على أهداف العمل وتعزيز معنويات الموظفين. هذه أيضًا طريقة فعالة للغاية لتعزيز التواصل داخل الشركات متعددة الجنسيات. تُستخدم حلول المراقبة بالفيديو IP لزيادة الرؤية الأمنية وتسريع استرجاع البيانات المؤرشفة وتحليلها. بالنسبة لأولئك الذين يحتاجون إلى اتصال وجهًا لوجه ولكن ليس لديهم الوقت إلى الموقع المحدد ، يمكن لعقد مؤتمرات الفيديو عبر بروتوكول الإنترنت التعاون معهم بشكل فعال. جميع تطبيقات فيديو IP هذه قادرة على توليد تدفقات فيديو IP متعددة تصل إلى عدة جيجابت في الثانية ، اعتمادًا على جودة جودة الفيديو التي تريد المؤسسة تحقيقها. سيستهلك هذا بلا شك قدرًا كبيرًا من النطاق الترددي للشبكة.

• التطبيقات الخاصة بالصناعة

- تمتلك العديد من الصناعات تطبيقات مخصصة تتطلب سعة نطاق ترددي كبيرة وأداءً عاليًا. سواء كانت هذه التطبيقات مجمعة أو تستند إلى نموذج خادم العميل ، يمكن لـ 10 جيجابت إيثرنت تحسين أداء الشبكة بسرعة. على سبيل المثال ، في الصناعة الطبية ، غالبًا ما تُستخدم تطبيقات التصوير الرقمي (مثل أنظمة أرشفة الصور [PACS]) لتقليل التكاليف وتقليل الوقت للحصول على الصور الطبية وتحليلها (مثل فحوصات الأشعة السينية والتصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير المقطعي المحوسب) وتحسين إنتاجية المتخصصين في الرعاية الصحية. في صناعات الإعلام والإعلان ، يمكن أن تساعد تطبيقات الفيديو الرقمية الشركات في إنتاج مقاطع فيديو بشكل فعال ، وتعديلها ومراجعتها ضمن فرق متفرقة. في مجال التصنيع ، يلزم مشاركة المزيد والمزيد من ملفات تصميم CAD و CAM بين أعضاء الفريق في مواقع مختلفة. في الصناعة المالية ، أدت الحاجة المستمرة إلى المزيد من المعلومات المالية ذات القيمة في الوقت الفعلي إلى زيادة الحاجة إلى أداء الشبكة.

شبكة التخزين

مدفوعة بتطبيقات مثل خدمة العملاء ، والرسائل ، والتجارة الإلكترونية ، والوسائط المتعددة عبر الإنترنت ، ومحتوى الدليل ، استمر طلب المؤسسات على سعة التخزين في النمو. يتطلب مثل هذا "الانفجار المعلوماتي" تقنية المعلومات والمديرين لإيجاد طرق فعالة من حيث التكلفة للوصول إلى البيانات وإدارتها وحمايتها.

يعد الانتقال من التخزين المرتبط مباشرة بالخادم إلى التخزين المشترك المرتكز على الشبكة إستراتيجية مهمة لتحقيق هذه الأهداف. يمكن أن تحقق مشاركة التخزين الشبكي في مراكز البيانات وشبكات المترو والمؤسسات الفوائد التالية:

• تعظيم استخدام موارد التخزين والمعلومات بطريقة مشتركة

• تبسيط إدارة بيئة التخزين

• تقليل التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) للتخزين الخاص بك

• تحسين توافر البيانات وسلامتها

مع 10 Gigabit Ethernet ، يمكن لمديري تكنولوجيا المعلومات الآن نقل بيئات تخزين الشبكة الخاصة بهم إلى المستوى التالي والاستفادة من الشبكات القائمة على Ethernet لدعم حلول التخزين الأكثر تطلبًا ، مثل:

• تحسين استدامة الأعمال من خلال النسخ الاحتياطي لمركز البيانات والتعافي من الكوارث

- للوفاء بمتطلبات الأعمال الصارمة ، واجهت الشركات تحديات لتطوير استراتيجيات لاستمرارية الأعمال واستعادة القدرة على العمل بعد الكوارث وفعالة من حيث التكلفة وآمنة وقابلة للتطوير. من العوامل المهمة للمؤسسات لتبني شبكات تخزين المترو أنها تحتاج إلى إنشاء نسخ احتياطي وعكس عن بُعد في مواقع بعيدة لتوسيع مراكز البيانات التي وصلت إلى حدود السعة ، أو لمركزية موارد مركز البيانات في العديد من الجامعات أو المواقع. تتيح قدرة الإرسال عن بُعد لـ 10 Gigabit Ethernet للمؤسسات توفير اتصال شبكة عالي السرعة بين موقعين يفصل بينهما 80 كيلومترًا. يمكن تمديد مسافة الإرسال بشكل أكبر باستخدام مكبر بصري ومعوض تشتيت. لذلك يمكن للمؤسسات دعم العديد من الجامعات ضمن هذا النطاق ، مما يتيح التخزين على الخادم ونقل البيانات من التخزين إلى التخزين. مع النطاق الترددي العالي ، والكمون المنخفض ، والأمان offبفضل تقنية 10 Gigabit Ethernet والتبديل الذكي ، يمكن للمؤسسات نقل البيانات بسهولة وسلاسة بين المكونات البعيدة لأنظمة التخزين الخاصة بالمؤسسات. يوضح الشكل 4 بنية أساسية 10 جيجابت إيثرنت تدعم جميع حلول وتقنيات منطقة العاصمة القائمة على بروتوكول الإنترنت ، بما في ذلك التخزين المتصل بالشبكة (NAS) وواجهة نظام الكمبيوتر الصغيرة للإنترنت (iSCSI) والقناة الليفية المستندة إلى IP (FCIP). ) وبروتوكول إدارة بيانات الشبكة (NDMP).

بالنسبة للتجميعات التي تتطلب نطاقًا تردديًا أعلى ، ومسافات إرسال أطول ، وزمن انتقال أقل ، وعمليات نشر تدعم تقنيات غير IP (مثل القناة الليفية أو بروتوكول اتصال نظام المؤسسة من شركة IBM [ESCON]) ، تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف (DWDM) في شبكة منطقة العاصمة (MAN) توفر إمكانية وصول تخزين عالية السعة ومستقلة عن البروتوكول وقدرات نقل. تشمل تطبيقات التخزين الرئيسية لشبكة المنطقة الحضرية القائمة على الألياف النسخ الاحتياطي ، والنسخ المتطابق عن بُعد ، والتعافي من الكوارث ، والتجميع ، والاستعانة بمصادر خارجية للتخزين. يتطلب الانعكاس المتزامن زمن انتقال منخفض للغاية وعرض نطاق ترددي عالٍ ، وتوفر شبكة 10 جيجابت إيثرنت مزيجًا مثاليًا من هذه العناصر لتلبية احتياجات العمل المهمة هذه.

الشكل 5. 10 جيجابت إيثرنت لمشاركة بيانات NAS ودمجها:

الشكل 6. 10 Gigabit Ethernet لزيادة قدرة تفريغ دمج التخزين:

الحوسبة العنقودية والشبكات

تم تصميم الحوسبة العنقودية والشبكات لتلبية متطلبات التطبيقات التي تتطلب حوسبة وحدة المعالجة المركزية واسعة النطاق ومعالجة المهام وعمليات نقل الإدخال / الإخراج. تتطلب هذه التطبيقات خوادم متعددة لإكمال عبء العمل بكفاءة. يوفر التجميع طريقة فعالة من حيث التكلفة لتوسيع متطلبات الحوسبة إلى خوادم متعددة ، مما يسمح لعقد الحوسبة المتعددة بالعمل معًا كعقدة حوسبة كبيرة وافتراضية. يمكن أن تكون التطبيقات المجمعة حساسة للغاية لأداء التوصيل البيني بين عقد الحوسبة ، وبالتالي تفرض متطلبات عالية على البنية التحتية للشبكة التي تربط هذه العقد. لذلك ، يمكن دعم التطبيقات المجمعة من خلال زيادة أداء الشبكة إلى الحد الأقصى مع زمن انتقال منخفض يبلغ 10 جيجابت إيثرنت. لتقليل زمن انتقال الخادم وحمل وحدة المعالجة المركزية ، بدأت الشركات في اعتماد بعض التقنيات الجديدة من جانب الخادم مثل تسريع الإدخال / الإخراج على مستوى النظام و TCP / IP offمحرك التحميل (TOE) ، والوصول المباشر للذاكرة عن بُعد (RDMA). يمكن أن تستفيد هذه التطورات الهامة في أداء الشبكة والخادم أيضًا من مزايا التشغيل البيني والإدارة وحماية الاستثمار لتقنيات Ethernet و IP المنتشرة على نطاق واسع.
على الرغم من أن عمليات نشر الحوسبة العنقودية تستخدم بشكل أساسي من قبل المؤسسات البحثية ، إلا أن المزيد والمزيد من المنظمات التجارية تتبنى هذه التكنولوجيا. أضاف موردو خوادم قواعد البيانات والتطبيقات دعمًا للحوسبة العنقودية إلى منتجاتهم. تُستخدم الحوسبة العنقودية أيضًا على نطاق واسع في تطبيقات الحوسبة عالية الأداء الأخرى (HPC) مثل التحليل المالي والنمذجة واستكشاف وتحليل النفط والغاز والنمذجة الهندسية.

الشكل 7. 10 جيجابت إيثرنت للتجميع والحوسبة الشبكية:

نبذة عامة

ينمو نشر 10 Gigabit Ethernet بسرعة بسبب السعر وأهداف الأداء ودعم واجهات الألياف الضوئية الجديدة لعمليات النشر الأوسع وزيادة متطلبات النطاق الترددي للتطبيقات الأحدث. ومع ذلك ، فإن 10 Gigabit Ethernet هي مجرد واجهة شبكة لمجموعة أوسع من حلول التحويل. يجمع نشر 10 جيجابت إيثرنت الناجح بين بعض خدمات التحويل الذكية الرائدة مثل الأمان المتكامل والتوافر العالي وتحسين التسليم وإمكانية الإدارة المحسّنة لتوفير الدعم اللازم للتطبيقات الجديدة. بالإضافة إلى ذلك ، لتقليل التكاليف إلى أدنى حد ، يجب على الشركات الاستفادة الكاملة من استثمارات التبادل الحالية في الوحدات النمطية والهيكل والمكونات الأخرى في الانتقال إلى 10 جيجابت إيثرنت.