Планы развертывания беспроводных сетей стандарта 802.11n должны предусматривать модернизацию архитектуры коммутации Ethernet

Перед тем как приступать к развертыванию высокоскоростной беспроводной сети стандарта 802.11n, дальновидный руководитель обязательно проанализирует возможности своей инфраструктуры коммутации Ethernet. Но во что может обойтись организации обновление коммутаторов при переходе на IP-телефонию и новое беспроводное устройство?


Ответить на этот вопрос взялись специалисты eWeek в сотрудничестве с исследовательской компанией Strategic Technology Analytics и Майклом Фистлером — руководителем фирмы Network Authority, специализирующейся в области сетевых консультаций и интеграции. В ходе исследования мы постарались определить стоимость модернизации коммутационной архитектуры, созданной на базе оборудования двух ведущих производителей — Cisco и Extreme Networks.

Отметим, что все расчеты производились для виртуальной организации, число пользователей в которой выросло с 2,5 тыс. в 2006 году до 3 тыс. в 2008-м. При этом мы исходили из того, что рабочие группы здесь состояли как минимум из 200 пользователей, а порты были смешанного типа: либо питались через Ethernet (технология РОЕ), либо обходились без внешнего питания. Мы проанализировали девять архитектур Cisco и три архитектуры Extreme с дополнительным входом и всеми установленными обновлениями. Расчет цены производился на основе опубликованных прейскурантов компаний-поставщиков для США.

Прежде всего следует отметить, что ни одна межотраслевая технология не предъявляет столь высоких требований к нынешним инфраструктурам коммутации, как 802.11n. Этим стандартом предусмотрена пересылка целых 248 Мбит необработанных данных в секунду, что грозит напрочь забить широко используемые подключения с пропускной способностью 100 Мбит/с. Более того, для питания точки доступа стандарта 802.11n нужно 15,4 Вт, то есть больше, чем для любого устройства РОЕ класса 3.

Чтобы лучше понять, как производители адаптируют свою коммутационную инфраструктуру к требованиям 802.11n и РОЕ, мы проанализировали их действия за последние три года.

Конфигурация Cisco

Первыми через наши руки прошли коммутаторы Cisco Catalyst 6509-E, из которых мы составили пару с возможностью резервирования одного из устройств. На обоих коммутаторах были установлены модули управления Supervisor 720, связь между ними поддерживалась посредством четырех портов Ethernet с пропускной способностью 10 Гбит/с. Нисходящие каналы обеспечивали скорость до 48 Гбит/с. Все подключения входили в комплект коммутаторов, а программное обеспечение было загружено из Cat6000 IOS Advanced IP Services.

Очень быстро оказалось, что плотность портов на коммутаторах 6509-Е нашим требованиям не отвечает. В конфигурации с модулями управления резервированием они могли поддерживать восходящую связь по каналу Ethernet со скоростью 16 Гбит/с, а для подключения здесь имелось 336 портов РОЕ 10/100/1000BaseT, тогда как согласно нашему запросу на информацию требовалось 384 порта. Необходимую масштабируемость предлагает модель Cisco 6513 (у нее тринадцать гнезд против девяти у 6509-Е), но она, во-первых, дороже, а во-вторых, гораздо реже встречается в коммутационных шкафах. Представители Cisco, правда, рекомендуют более дешевое решение — использовать наращиваемый коммутатор. Для конфигураций 10/100 Мбит/с (данные и РОЕ) подойдет модель 3750, а для конфигураций 10/100/1000 Мбит/с — модель 3750G. Вот только такой вариант, хотя он и намного дешевле альтернативных конфигураций, не отвечает нашим требованиям к резервированию оборудования, поскольку в эти модели нельзя вставить модули супервизора. Для сети же, которая служит основой для IP-телефонии, это, на наш взгляд, просто необходимо.

Можно было бы также воспользоваться коммутаторами семейства 4500, но при этом мы лишались бы возможности задействовать прикладные модули для семейства 6500. К тому же пришлось бы устанавливать отдельные лезвия для центрального коммутатора и коммутаторов доступа, что намного усложнило бы резервирование системы.

Что же касается коммутирующей матрицы, то в 2006 году имелось три варианта: морально устаревающие модули Supervisor 2, модули Supervisor 32, которые появились на рынке в конце года, и самые свежие модули Supervisor 720.

Логичнее всего было бы провести расчет для Supervisor 32, но мы на всякий случай учли и тех, кто мог в начале 2006-го установить в свой коммутационный шкаф модуль Supervisor 2. Последний из названных модулей — Supervisor 720 — предназначен для применения в качестве центрального.

Перечисленное выше оборудование допускает применение интерфейсных модулей трех типов. Самым дешевым является Classic Interface Module, пригодный только для объединительных панелей с пропускной способностью 32 Гбит/с. Модули Cisco Express Forwarding 256 Interface Module совместимы с Supervisor Engine 2 и Supervisor Engine 720. В число же самых дорогих и быстрых входят Cisco Express Forwarding 720 Interface Module, которые к тому же можно модернизировать на местах посредством дочерних плат DCEF (Distributed Cisco Express Forwarding — распределенная экспресс-переадресация Cisco). Эти модули совместимы с Supervisor Engine 2 и Supervisor Engine 720.

Таким образом, мы учли несколько возможных вариантов конфигурации на основе коммутаторов Cisco 6509-Е. Наиболее вероятным сценарием, конечно, было их использование с модулем Supervisor 2, выпуск которого, напомним, в конце 2006 года уже заканчивался. Такое решение содержало комбинацию классических портов 10/100/1000BaseT и коммутирующих матриц с ними.

Конфигурация Extreme

Для базовой конфигурации Extreme мы выбрали коммутаторы семейства BlackDiamond 8800. В целом выбор вариантов оказался здесь уже, поскольку ассортимент продукции Extreme заметно меньше, чем у Cisco. Таким образом, все варианты оценки базировались на паре с возможностью резервирования одного из устройств BlackDiamond 8806. На этих шасси с шестью гнездами в целях резервирования было установлено два модуля управления коммутацией 8800 Management Switch Module. Для нисходящей связи здесь имеется 48 портов 1000BaseX с полным резервированием всех шасси. Запасные подключения для каждого концентратора подводились к четырем портам 10GBaseX. Все разъемы были взяты из комплекта устройства, а для энергоснабжения системы использовались три блока питания мощностью 700/1200 Вт.

Для коммутационных шкафов Extreme выпускает коммутаторы BlackDiamond 8810 с восемью портами 1000BaseX с пропускной способностью 1 Гбит/с для восходящих каналов, каждый из которых мы виртуально снабдили модулями управления 8800 Management Switch Module. Для нисходящей связи здесь предусмотрено 336 портов 10/100/1000BaseT с питанием через Ethernet, что в общей сложности дало в 12 коммутационных шкафах 4032 таких порта. Энергоснабжение системы обеспечивали, как и в предыдущем случае, три блока питания мощностью 700/1200 Вт.

Цена обновления

В целом конфигурация Cisco по цене оказалась вполне сопоставимой с решением на базе оборудования Extreme, даже с учетом того, что при использовании модуля Supervisor 32 настольные системы нужно оснастить портами 10/100/1000BaseT с питанием через Ethernet. Правда, каждый порт в варианте с коммутаторами Cisco (325 долл. за порт, всего 109 000 долл.) обходится на 11% дороже, чем у Extreme (соответственно 294 и 112 930 долл.).

В то же время обилие опций для Cisco Catalyst 6509-E приводит к большим вариациям цены. Если, скажем, организация решит не оснащать свои настольные системы портами 1000BaseT с питанием через Ethernet, а предпочтет им смешанную среду с пропускной способностью 10/100/1000 Мбит/с, то общая стоимость системы возрастет на 14%. С конфигурацией Extreme все проще, поскольку фирма предлагает лишь модули 10/100/1000BaseT с питанием через Ethernet. А это значит, что в начале 2006 года организации скорее всего приобретали модули Extreme G48P, которые стоили на 7 тыс. долл. дороже модулей без поддержки линейной скорости (их выпуск начался в августе того же года).

Система Cisco в 2006 году могла также содержать появившиеся осенью модули Supervisor 2. Компании могли отдать предпочтение такой конфигурации хотя бы ради шины с пропускной способностью 256 Гбит/с. В нашем сценарии это повысило бы общие затраты до 2,1 млн. долл., львиная доля которых пошла бы на оплату более дорогих интерфейсных модулей. К концу 2006-го Cisco уже планировала снимать модули Supervisor 2 с производства, так что их владельцам пора было готовиться через три года переходить на новые коммутационные матрицы — скорее всего на Supervisor 720. А это обошлось бы еще в 878,2 тыс. долл.

Беспроводная готовность

При подключении коммутатора Cisco Catalyst 6509-Е к объединительной панели с пропускной способностью 3,5 Гбит/с на каждый порт 1000BaseT будет приходиться в среднем лишь 72 Мбит/с. Даже если скорость в одном гнезде принять равной 4,5 Гбит/с, то на гигабитный порт в этом случае придется только 104 Мбит/с.

Если структура новой сети 802.11n останется такой же, как и в прежней беспроводной, то на первом этапе проблем, по всей видимости, не возникнет. «Обычно точки доступа размещаются на удалении 20—25 м друг от друга, — поясняет Фистлер из Network Authority. — Так что в больнице, скажем, для них может быть задействовано всего 20—30 из 200—300 портов каждого шкафа».

Однако возможны и такие ситуации, когда через каждое гнездо коммутатора будет проходить чуть больше 1 Гбит/с, а значит, на оставшиеся 44 порта будет приходиться лишь 2,5—3,5 Гбит. Так что в насыщенных средах 802.11n, которые вполне реальны в здравоохранении, при графическом проектировании и в САПР/АСУ, придется тщательно проанализировать, способна ли модель 6509-Е выдержать подобные нагрузки.

Предположим, что после развертывания устройств стандарта 802.11n организация приобретает у Cisco более высокоскоростной модуль Supervisor. Его установка, равно как и покупка Supervisor 720 для коммутационного шкафа, в большинстве учреждений станет очень серьезной модернизацией.

О потенциальных возможностях коммутационных интерфейсов Extreme представители фирмы нам ничего не сказали, однако известно, что предел скорости ограничен соотношением 2:1. К тому же фирма выпускает и более дорогие модули, один из которых, по утверждению Extreme, способен работать на скорости канала связи по всем портам 1000BaseT. Так что можно считать, что емкость таких коммутаторов позволяет эффективно обслуживать точки доступа стандарта 802.11n.

Энергоснабжение

Ни один из производителей рассматриваемых устройств на сегодняшний день не предлагает решений на базе стандарта 802.3at (POE Plus). Cisco пока обеспечивает поддержку Enhanced POE в своем семействе 4500 и обещает вскоре включить ее в семейство 6500. На вопрос о поддержке стандарта 802.3at в этом же семействе представитель фирмы ответил так: чтобы повысить подаваемую через Ethernet мощность, нужно будет заменить источники питания. Вот только для этого Cisco сначала должна их выпустить, поскольку самый мощный из тех, что предлагаются сегодня (модель Cisco 8000w), просто не в состоянии обеспечить нужную энергию по всем портам.

Что же касается Extreme, то она никаких планов относительно поддержки стандарта 802.3at не анонсировала. Пока же ее точки доступа потребляют по 16,8 Вт, а мощность коммутатора 8810 не превышает 7200 Вт.

С учетом всего вышесказанного можно предположить, что в следующем году оба производителя (либо кто-то из них) начнут выпускать новое шасси или новые источники питания, способные удовлетворить возросшие потребности в энергоснабжении.

Сложности конфигурации

Главное достоинство коммутаторов семейства Cisco 6509-Е одновременно создает и самые серьезные проблемы. На сегодняшний день ни один из имеющихся на рынке коммутаторов не может сравниться с этой моделью по гибкости. Причем не только в том, что касается конфигурации подключений, но и по широте выбора прикладных модулей. В беседах с нами специалисты Cisco представляли модель 6509-Е как многоцелевой коммутатор, который вовсе не обязательно обеспечивает рекордную емкость.

Однако такая гибкость намного усложняет конфигурирование коммутаторов. В зависимости от даты выпуска и типа модули Supervisor работают под управлением операционной системы IOS или CAT IOS. При таком разнобое поддержка модулей требует применения разных кодов. Вот что рассказал нам Фистлер по этому поводу: «После того как я подключил к одному из коммутаторов модули Cisco NAM (Network Analysis Module — модуль анализа сети), Flex WAN, IDM-2 (Intrusion Detection Module — модуль обнаружения взломов) и FSM (Firewall Services Module — модуль брандмауэрных сервисов), мне потребовалось целых две недели (!), чтобы с помощью центра технической поддержки найти нужный код, перейти на него и исправить все ошибки».

Так что при обсуждении условий контракта с системным интегратором организации стоит поставить во главу угла не только стоимость проекта, а и сроки его выполнения. Это довольно распространенное правило приобретает особое значение, когда предстоит конфигурирование Cisco Catalyst 6509-Е с сервисными модулями.

С другой стороны, если компании нужно обеспечить только коммутацию, она может ограничить свой выбор решениями Extreme и семейством Cisco 4500. Первые обходятся дешевле, чем Catalyst 6509-Е, и при этом допускают частичное использование портов. К тому же клиенты Extreme могут снизить свои расходы, если при заключении сервисного контракта не станут требовать замены вышедшего из строя оборудования в кратчайшие сроки (в течение рабочего дня или за 24 часа). Так же, конечно, вольны поступить и клиенты Cisco, но при этом им грозит проблема: может потребоваться, чтобы в запасе были модуль Supervisor и коммутационная панель как для уровня доступа, так и для центрального уровня. Коммутаторам Extreme этого не нужно, поскольку здесь используются одни и те же модули.

Сценарии коммутации>>>

Структура расходов по годам и в расчете на один порт, долл.>>>

Методика расчета

Network Authority и Strategic Technology Analytics провели моделирование того, что может ожидать организацию средних масштабов при переводе коммутационной инфраструктуры на стандарт 802.11n. При этом учитывался рост числа пользователей IP-телефонии, необходимая для развертывания новой технологии инфраструктура с питанием через Ethernet, а также переход на 1000BaseT.  Согласно данным аналитической компании Infonetics Research, в 2006 году продукцией и сервисами IP-телефонии пользовалось 29% организаций среднего уровня. Наибольшее распространение в таких точках доступа получила технология РОЕ (Power over Ethernet — питание через Ethernet), но помимо нее есть и другие варианты энергоснабжения. Учитывая это, мы допустили, что в интересах IP-телефонии используется 20% всех портов, а в системе имеются порты как 1000BaseT, так и 10/100BaseT.

С учетом большой популярности IP-телефонии тестовыми сценариями предполагалось полное резервирование сети за счет дублирования модулей Supervisor, коммутационных панелей и подключения к двухъядерным коммутаторам.