Autor: Tomasz Antczak
Wstęp
Od dłuższego czasu obserwuję na rynku okablowania strukturalnego bardzo ciekawe zjawisko. A mianowicie co chwilę pojawiają się nowe produkty okablowania takie jak kabel, gniazdo i kable krosowe w kategorii 8. Coraz częściej, także te produkty pojawiają się w licznych projektach gdzie połączenia między szafami realizowane, są właśnie w oparciu o kategorię 8, która to miałaby gwarantować użytkownikowi możliwość transmisji 25GBASE-T i/lub 40GBASE-T z wykorzystaniem właśnie skrętki.
Internet oferuje mnóstwo bardzo interesujących artykułów na temat zasadności stosowania połączeń z wykorzystaniem kategorii 8, co daje złudzenie, że technologie, dla których ta właśnie kategoria została zaprojektowana a wiec 25 i 40 GbE są wszech obecnie stosowane i ogólnie dostępne. Niestety muszę Was zmartwić — NIE SĄ. Pozwólcie, że odrobinę nakreślę ten temat dla większej świadomości ogółu.
Nowe „stare” standardy
Otóż IEEE w czerwcu 2016 roku wypuściło na świat standard 802.3bq (25GBASE-T i 40GBASE-T) a kilka miesięcy później, bo już w listopadzie 2016 ANSI/TIA wypuściło standard TIA-568-C.2-1 dla kat.8. Na standard od ISO/IEC musieliśmy poczekać do listopada 2017 roku, kiedy to światło dzienne ujrzała kategoria 8.1 i 8.2. Jakby nie liczyć od momentu wprowadzenia standardów minęło już trochę czasu a dokładnie ponad 6 lat. Całkiem sporo jak na „nowoczesną technologię” prawda?
Nie będę się zagłębiał w technikalia odnośnie kategorii 8, bo na ten temat w Internecie zajdziecie mnóstwo materiałów. Powiem tylko w skrócie, że okazało się, iż, wszystkie dostępne kategorie okablowania istniejące w momencie wypuszczenia standardu 802.3bq były zbyt słabe, aby poradzić sobie z takimi prędkościami jak 25 i 40 GbE. Stworzono zatem kategorię 8, której pasmo przenoszenia jest 2x większe niż kat.7A, czyli 2000 MHz i po wszelkich niezbędnych modyfikacjach można przy jej pomocy realizować transmisje z tymi prędkościami, ale tylko w kanale do 30m. To sporo mniej niż standardowo np. dla kat.6A gdzie kanał może być 100m, ale biorąc pod uwagę, że z założenia standard 802.3bq ma być wykorzystywany np. do podłączania serwerów w centrach danych i nie mamy go stosować w budynku „do biurka” to 30m wcale nie jest aż takie krótkie jak by się, mogło wydawać.
Do tego momentu wszystko wydaje się w porządku. A więc mamy standard na aplikację, mamy standard na okablowanie i mamy standard na pomiar tego okablowania. Pięknie. Budujemy więc Data Center czy małą Serwerownię robimy okablowanie z wykorzystaniem najnowocześniejszych technologii w oparciu o kategorię 8 i naturalnie chcielibyśmy skorzystać z jej możliwości. Potrzebujemy więc kupić serwery z kartami 25GBASE-T i/lub 40GBASE-T oraz przełączniki, które będą obsługiwały te połączenia. I co? I życzę powodzenia w poszukiwaniach moi mili 😂.
Szukałem także kart sieciowych, które można by było zainstalować w serwerach i wiecie co? Nie znalazłem. Przypadek?
O co więc chodzi? Z jednej strony dostajemy sygnały od producentów kabli, że kategoria 8 to najlepszy możliwy wybór dzisiaj dla połączeń w Serwerowniach a z drugiej strony w żaden sposób nie można z tego dobrodziejstwa skorzystać?
Niektórzy z Was powiedzą zapewne:
Hej, ale to przecież nowy standard i na pewno urządzenia już za chwilę się pokażą na rynku.
Niektórzy snują takie opowieści już od ponad 6 lat 🤪, dlatego zapytałem kilku inżynierów sieciowych wiodących producentów jak u nich wygląda stan prac nad tymi urządzeniami i wiecie co? Znowu nic. Żaden ze znanych mi producentów sprzętu standardem IEEE 802.3bq się nie zajmuje. Każdy z dobrych producentów sprzętu sieciowego już dawno ma dostępne technologie 25/40/50/100/200/400/800 GbE pracujące w oparciu o włókna światłowodowe, a nie kable miedziane.
Historia z resztą lubi się powtarzać i wszystko wskazuje, że 802.3bq najprawdopodobniej podzieli los 1000BASE-TX2 (Gigabit po 2-óch parach), który był zaprojektowany do pracy w kanale z kategorią 7 już w 2004 roku, ale niestety żaden z producentów urządzeń aktywnych nie poszedł w tą technologię.
Powstaje zatem pytanie, jakie są powody, że ta technologia mimo upływu lat się nie rozwija? Dlaczego żaden z producentów nie rozwija tego standardu skoro to takie zbawienie dla transmisji w serwerowniach? Powodów jest co najmniej kilka.
Konsumpcja energii
Pierwsze z nich jest to, że okazało się, iż porty miedziane 25/40 GbE wymagają do zasilenia znacznie większej mocy niż odpowiedniki SFP/QSFP lub DAC. Niestety trudno w sieci poszukać jakichkolwiek parametrów dla tych prędkości, ponieważ jak już wspominałem nikt tych kart/przełączników nie oferuje. Żeby jednak porównać cokolwiek może weźmy na warsztat transceivery SFP+/SFP28/SFP56/OSFP28 oraz RJ45 dla 10GbE.
| SFP+ | SFP28 | SFP56 | QSFP28 | 10GBASE-T | |
| Moc | 0,7W | 1-1,5W | 1,5W | ≤2,5W | 5W (40nm) |
| Moc | 0,7W | 1-1,5W | 1,5W | ≤2,5W | 3,5W (28nm) |
| Max. zasięg | 300m | 100m | 100m | 100m | 100m |
| Kabel / włókno | LC-LC MM (850nm) | LC-LC MM (850nm) | LC-LC MM (850nm) | MPO (850nm) | Kategoria 6A |
| Złącze w urządzeniu | SFP+ | SFP28 | SFP56 | QSFP28 | RJ45 |
| Połączenie | 10GE switch, NIC | 25GE switch, NIC | 50GE switch, NIC | 100GE switch, NIC | 10GE switch, NIC |
| Wielkość złącza | 13,55mm x 8,55mm | 13,55mm x 8,55mm | 13,55mm x 8,55mm | 18,35mm x 8,45mm | 14,2mm x 9,1mm |
| Czułość na przesłuchy | brak | brak | brak | brak | wysoka |
Widzimy z powyższej tabeli, że już dla portów RJ45 10GbE zapotrzebowanie na energię jest wyższe niż dla każdego innego interfejsu światłowodowego od 10-100GbE a wg doniesień rynku porty miedziane 25/40 GbE miały mieć jeszcze większy apetyt na energię. Jest to prawdopodobnie więc podstawowy powód, dla którego technologia ta dla centrów danych nie jest opłacalna. Przy obecnych cenach energii jest to technologia absolutnie nie do zaakceptowania przez operatorów Data Center. Wystarczy zasymulować sobie odpowiednio dużą ilość portów i rysuje nam się obraz jak na poniższym zdjęciu.
Szybkość transmisji
Drugim powodem może być ograniczenie prędkości transmisji z góry dla okablowania miedzianego kategorii 8. Budując okablowanie w oparciu o system miedziany w chwili kiedy chcemy przejść z 40GbE na 50/100 GbE i tak jesteśmy zmuszeni do zmiany okablowania na światłowodowe. Biorąc pod uwagę stan obecny, kiedy większość rynku serwerów korzysta już z portów 25/40 GbE naturalnym krokiem będzie przejście do prędkości 50/100 GbE gdzie kategoria 8 nie daje już żadnej przestrzeni na rozwój. Stosując w tym miejscu światłowód, masz pełny zakres prędkości od 1-800GbE o dużo większym zasięgu niż 30m w przypadku kat.8.
Breakout
Trzecim elementem także niezwykle istotnym jest wykorzystanie technologii breakout, która pomaga znacznie zoptymalizować miejsce oraz zużycie energii poprzez minimalizację ilości niezbędnych portów w przełącznikach dla serwerów. Dla przykładu 1 przełącznik 36 portowy QSFP-DD 1U może obsłużyć do 144 portów sieciowych w serwerach np. 400G = 4x 100G. Przełącznik z interfejsami RJ45 10/25/40 GbE obsłuży max do 48 portów, zajmując wysokość 1U. Różnica jest zauważalna prawda 🙂
Źródło: What are breakouts and how do you use them? – Cisco
Zobacz też film na samym dole artykułu.
Opóźnienia
Do powyższych przykładów zapewne trzeba by było dodać fakt, że połączenia światłowodowe z racji na prostszy model kodowania mają dużo mniejsze opóźnienia niż transmisja po miedzi co w centrach danych, staje się obecnie parametrem krytycznym (AI, gry, wirtualna rzeczywistość, analityka danych, transakcje finansowe), zwłaszcza jeżeli transmisja musi przejść przez kilka urządzeń.
Konkluzja
Wielu użytkowników mniejszych serwerowni może powiedzieć, że połączenia powyżej 25/40GbE nie leżą w ogóle w kręgu ich zainteresowań w najbliższej przyszłości a pobór mocy nie jest dla nich parametrem krytycznym. Oczywiście należy to uszanować. Wolność Tomku w swoim domku. Niemniej jednak rozwojem rynku urządzeń sieciowych rządzą najwięksi odbiorcy i jeżeli z ich punktu widzenia coś nie jest opłacalne to tego nie będą kupować a producenci dla małego wolumenu odbiorców nie będą produkować. I z taką właśnie sytuacja mamy w obecnej chwili do czynienia.
Jeżeli zatem rozważasz zastosowanie okablowania kategorii 8, weź pod uwagę realia rynku urządzeń sieciowych. Jeżeli nie ma jak wykorzystać możliwości, które daje kategoria 8 to po co za nią przepłacać? Jeżeli koniecznie chcesz postawić na okablowanie miedziane to kategoria 6A zapewni Tobie transmisję do 10GbE włącznie i to w kanale do 100m a jak chcesz być gotowy na dużo więcej to światłowody są najlepszą możliwą inwestycją na wiele, wiele lat.
Jeżeli obecnie jesteś w fazie projektowania/budowy swojego centrum danych i chciałbyś skorzystać z Naszej wiedzy i doświadczenia w tym zakresie to zapraszamy do kontaktu.
