Проблемы расстояния. 
Высокоскоростные сети

В период утверждения стандарта 802.3z организация Gigabit Ethernet Task Force столкнулась с так называемой дифференциальной задержкой (Differential Mode Delay, DMD), — она состоит в рассинхронизации сигналов при применении лазеров для передачи данных на большие расстояния по многомодовому волоконно-оптическому кабелю. Из-за высоких скоростей Gigabit Ethernet эта технология оказалась первой, где обнаружилась подобная проблема. (Подробнее о DMD рассказывается во врезке «Небольшая задержка» .).

Кроме того, физические характеристики многомодового волоконно-оптического кабеля не позволяют применять Gigabit Ethernet на очень больших расстояниях, а с увеличением скорости проблемы лишь усугубляются. «Ясно, что многомодовый волоконно-оптический кабель достиг потолка своей пропускной способности, — говорит Аронсон из HP Labs. — Речь может идти лишь о коротких участках длиной в 275 м для 62-микронного волоконно-оптического кабеля при максимуме в 550 м, но в случае четырех-, восьмиили десятикратного увеличения скорости Gigabit Ethernet эти расстояния придется пропорционально сократить» .

Для многих приложений это окажется бесполезным, поскольку протяженность магистрального канала составляет обычно как минимум 300 м. Аронсон отметил, что, если взять в качестве примера Ethernet на 10 Гбит/с, предельное расстояние для многомодового волоконно-оптического кабеля составит от 50 до 70 м, чего, очевидно, недостаточно даже для настольных систем, не говоря уже о магистралях.

Одним из лежащих на поверхности решений является применение одномодового волоконно-оптического кабеля, что устраняет проблему DMD. Между тем, по мнению Брайана Лемоффа, технического специалиста HP Labs, использование одного лазера для передачи данных с высокой скоростью на большие расстояния по одному оптическому волокну все равно не решит проблемы ограничений на максимально допустимое расстояние. К тому же в большинстве существующих инсталляций применяется многомодовый волоконно-оптический кабель, и пользователи вряд ли захотят заменять свою дорогостоящую кабельную инфраструктуру. «Единственным реальным решением задачи многократного увеличения пропускной способности волоконно-оптического кабеля остается технология мультиплексирования с разделением по длинам волн (Wavelength Division Multiplexing, WDM)» , — считает он. WDM предусматривает передачу световых импульсов по одному и тому же оптическому волокну одновременно несколькими лазерами. (Подробнее о WDM рассказывается в статье Э. Кларк «WDM: новые горизонты оптоволокна» в апрельском номере LAN за прошлый год.) Исследователи из лаборатории HP Labs работают над проектом применения четырех недорогих лазеров для передачи на четырех длинах волн, в результате чего ограничения на расстояния останутся прежними, а совокупная пропускная способность увеличится.

На весенней выставке и конференции Networld+Interop 1998 г., проходившей в Лас-Вегасе, специалисты HP продемонстрировали возможность увеличения скорости передачи данных по каждому из четырех каналов кабеля до 2,5 гигабод при совокупной скорости передачи 10 гигабод на расстояние до 275 м. (Скорость измерялась в гигабодах, а не в гигабитах, поскольку демонстрация проводилась на физическом уровне без кодирования Ethernet.).

Чтобы сделать мультигигабитные технологии реальностью, коллектив Лемоффа рассматривает несколько конфигураций WDM. Одна из них состоит из четырех каналов, на 1,25 гигабод каждый (всего 5 гигабод), при расстоянии 275 м. С учетом кодирования Ethernet это позволяет получить скорость передачи до 4 Гбит/с (из-за 20% накладных расходов).

Другой сценарий дает возможность удвоить скорость при сокращении расстояния вдвое, т. е. достичь скорости 10 гигабод на участке длиной 150 м. При изменении схемы кодирования достигаемая скорость может оказаться близка к 10 Гбит/с. В противном случае (при сохранении схемы кодирования) она составит 8 Гбит/с (из-за накладных расходов).

Последним вариантом, который исследователи из HP Labs и считают наиболее перспективным, является применение лазерной технологии с длиной излучаемой волны 1300 нанометров в целях увеличения расстояния до 600−700 м. Если скорость передачи данных по каждому каналу удвоить до 2,5 гигабод, то покрываемое расстояние для многомодового волоконно-оптического кабеля уменьшится примерно до 300 м. Данная технология совместима также с одномодовыми волоконно-оптическими кабелями, протяженность которых может достигать 10 км.

Эти 1300-нанометровые лазеры намного дороже тех, которые работают на более коротких длинах волн, но коллектив разработчиков HP считает, что достижения в области резонаторных поверхностных лазеров (vertical-cavity surface emitting laser) способны снять проблему высокой стоимости. Между тем эти исследования только начались, и для достижения результатов предстоит проделать долгий путь.

«Мы не стремимся конкурировать с телекоммуникационными компаниями в области дальней связи», — сказал Лемофф. Он пояснил, что HP пытается создать модуль, стоимость которого примерно эквивалентна стоимости существующих модулей Gigabit Ethernet. Этот модуль будет иметь приблизительно тот же размер и позволит применять те же самые разъемы для многомодового волоконно-оптического кабеля.

«Переход от Gigabit Ethernet к технологии на основе WDM потребует поэтапного решения нескольких важных технических проблем, — считает сотрудница лаборатории HP Labs Лайза Бакмэн. — Нам понадобятся оптические компоненты для объединения и разделения светового сигнала с разной длиной волны и лазерная технология, отличная от той, что мы сегодня имеем». Она отметила также, что ее коллектив работает над технологией физического уровня, использовать которую могли бы любые технологии более высокого уровня, например Ethernet или ATM.