10GBase-T và CAT.6A Giải pháp không chỉ giành cho trung tâm dữ liệu

Để phù hợp với tiêu chuẩn 10GBASE-T hỗ trợ tốc độ mạng 10 Gbps do IEEE 802.3ae phê chuẩn năm 2002, Hiệp hội Công nghiệp Viễn thông (TIA) cũng đưa ra tiêu chuẩn ANSI/TIA-568-C xác nhận cáp Cat. 6A hỗ trợ tốc độ 10GBASE-T trong năm 2008. Tuy đã ra đời khá lâu, nhưng việc ứng dụng tiêu chuẩn này vẫn còn hạn chế, chỉ dùng cáp Cat. 6A cho các kết nối cáp đồng từ server đến switch trong môi trường trung tâm dữ liệu.

Dù cáp Cat. 6 tốc độ 1 Gbps vẫn đáp ứng được nhiều ứng dụng trong mạng LAN, nhưng yêu cầu về băng thông và sự bùng nổ của công nghệ gần đây đã khiến 10GBASE-T trở thành lựa chọn tối ưu và hiệu quả hơn cho các hệ thống mạng bên ngoài trung tâm dữ liệu.

Với tầm nhìn xa vào tương lai và nhu cầu tiết giảm tổng chi phí hoạt động (TCO), các doanh nghiệp ngày nay sẽ không còn bị hạn chế bởi kết nối cáp Cat. 6A chỉ dùng cho môi trường trung tâm dữ liệu nữa. Điều này cho thấy rằng đây sẽ là thời điểm cáp đồng 10G trở nên phổ biến cho các kết nối cáp ngang trong môi trường mạng LAN.

Nhu cầu về tốc độ

Theo ước lượng của các nghiên cứu, nhu cầu truyền dẫn từ trung tâm dữ liệu đến người dùng chỉ chiếm 17% lưu lượng dữ liệu trong môi trường mạng LAN hiện nay, nhưng người dùng vẫn còn những nhu cầu thực tế khác không thể bỏ qua. Mỗi phút, có hơn 2 triệu lượt tìm kiếm trên Google, hơn 200 triệu email được gửi và hơn 20 triệu ảnh được xem. Nhu cầu cập nhật dữ liệu liên tục của người dùng luôn luôn rất cao trong mọi lĩnh vực từ tài chính đến y tế và giải trí–nhu cầu tốc độ cao để thực hiện các giao dịch tài chính, đến việc bác sĩ có thể xem hình ảnh chẩn đoán nhanh như thế nào, hoặc mất bao lâu để xem được một video trên YouTube... tất cả đều liên quan đến tốc độ truyền tải. Thực tế, Cisco đã dự báo lưu lượng dữ liệu sẽ tăng 22% vào năm 2016, trong đó nhu cầu hội nghị truyền hình dự kiến sẽ tăng gấp 6 lần.

Với lượng lớn dữ liệu cần được truy cập, xử lý, truyền đi và lưu trữ, IEEE đã đưa ra chuẩn 802.3ba cho các kết nối tốc độ 40 và 100 Gbps trong năm 2010. Nhiều trung tâm dữ liệu hiện nay đang được thiết kế với đường cáp trục sợi quang nhằm đáp ứng tốc độ 40 Gbps, đồng thời sẵn sàng cho môi trường điện toán tốc độ 100 Gbps. TIA cũng đang phát triển chuẩn cáp Cat. 8 dành cho các kết nối cáp đồng 40 Gbps từ server đến switch trong trung tâm dữ liệu với khoảng cách ngắn hơn 30 m.

Hình minh họa : Bảng so sánh chi tiết trên mỗi cỗng 1GB/s và 10GB/s

Để giảm thiểu nguy cơ thắt cổ chai gây ảnh hưởng đến hệ thống mạng, giải pháp thiết thực nhất trong thiết kế hạ tầng mạng LAN là tính toán sao cho tốc độ mạng ở các đường cáp trục và các kết nối trong trung tâm dữ liệu (các kết nối switch đến switch, switch đến thiết bị mạng) phải cao hơn khoảng 10 lần so với tốc độ của các kết nối ngang và LAN (các kết nối từ switch đến máy trạm). Hiện nay, nhiều doanh nghiệp đang sẵn sàng triển khai 40 và 100 Gbps cho các đường cáp trục và trung tâm dữ liệu. Điều này sẽ thúc đẩy nhu cầu tốc độ cao và tương lai của mạng LAN với 10GBASE-T thông qua cáp Cat. 6A để kết nối đến các máy trạm– một tiêu chuẩn dành cho thị trường cáp trục đã sẵn sàng được áp dụng.

Trong thị trường tài chính hiện nay, thời gian là tiền bạc, thành công của các tổ chức tài chính chủ yếu dựa vào tốc độ thực hiện các giao dịch nhanh ra sao. Với sự phát triển của thương mại điện tử, những người quản lý cần truy cập ngay lập tức các thông tin tài chính theo thời gian thực để có thể đưa ra quyết định nhanh chóng và chính xác. Các nhân viên kinh doanh cũng cần truy cập nhanh để phân tích và lưu trữ lượng lớn các dữ liệu tài chính quan trọng. Các giao dịch tài chính cần được thực hiện theo thời gian thực để tránh rủi ro và đáp ứng kịp thời nhu cầu của khách hàng, đồng thời vẫn cho phép nhân viên tiến hành các giao dịch khác một cách nhanh chóng. Những nhu cầu bức thiết này thực sự cần được tiến hành ở tốc độ 10 Gbps trên mạng LAN nhằm đảm bảo thành công cho các tổ chức tài chính.

Các bệnh viện và trung tâm y tế cũng đang áp dụng kết nối cáp Cat. 6A như một tiêu chuẩn cho các kết nối cáp ngang trong cơ sở hạ tầng mạng bên ngoài trung tâm dữ liệu. Những năm gần đây, các tổ chức y tế phải chịu áp lực ngày càng lớn trong việc tăng hiệu quả và giảm chi phí khi chuyển sang áp dụng thông tin y tế điện tử và cải thiện việc chăm sóc bệnh nhân. Thay cho việc vẽ phát đồ điều trị bằng tay và những phim X-ray truyền thống, hồ sơ bệnh nhân sẽ được lưu lại và truy cập bằng thiết bị điện tử, những tập tin hình ảnh chẩn đoán từ các máy CT và MRI sẽ được truyền tải nhanh chóng đến các vị trí truy cập ở xa.

Trong năm 2009, chính phủ Mỹ đã thông qua Luật về công nghệ thông tin trong lĩnh vực y tế (HITECH Act), khuyến khích sử dụng các thông tin y tế điện tử với mục tiêu phải có hồ sơ y tế điện tử đầy đủ vào năm 2014. Điều này đã khiến việc áp dụng các hồ sơ y tế điện tử trở thành ưu tiên số một của các bệnh viện và cơ sở y tế, trong đó có việc kêu gọi sử dụng tốc độ băng thông cao hơn cho các kết nối mạng bên ngoài trung tâm dữ liệu. Với tốc độ 10GBASE-T trong mạng LAN, các hình ảnh chẩn đoán quan trọng có thể được xem trong vài giây thay vì vài phút.

Từ các hệ thống điều khiển cho đến các robot phẫu thuật đều dựa trên một cơ sở hạ tầng kết nối cáp đáng tin cậy với tốc độ cao để lấy và gửi thông tin nhanh nhất có thể. Đồng thời, các bệnh viện và cơ sở y tế cũng cố gắng cải thiện hiệu quả hoạt động và hiệu quả chi phí bằng cách triển khai nhiều hệ thống qua mạng hơn, bao gồm giám sát bệnh nhân, gọi y tá, an ninh, giải trí cho bệnh nhân và các hệ thống tự động hóa của tòa nhà. Nhiều thiết bị đầu cuối hiện nay còn hỗ trợ cấp nguồn qua Ethernet (PoE), có khả năng cung cấp nguồn lên đến 60 W trên cáp đồng đôi xoắn. Các kết nối cáp Cat. 6A đã được chứng minh có khả năng chịu nhiệt tốt hơn cho các ứng dụng cần cấp nguồn. Để đáp ứng xu hướng này, tiêu chuẩn ANSI/TIA-1179 (Tiêu chuẩn hạ tầng viễn thông cho lĩnh vực y tế) đã được ban hành năm 2010 với những quy định cụ thể về kết nối cáp Cat. 6A nhằm hỗ trợ 10 Gbps cho tất cả các lắp đặt mạng mới trong lĩnh vực y tế.

Đầu tư cho tương lai

Ngoài việc nâng cao tốc độ trung tâm dữ liệu, các doanh nghiệp hiện tại đang cố gắng giảm TCO và đảm bảo tính bền vững bằng cách giữ cho cơ sở hạ tầng kết nối cáp mạng được sử dụng lâu hơn. Các đơn vị có tầm nhìn tập trung nhiều vào chi phí vận hành (OPEX) hơn là chi phí đầu tư (CAPEX), họ nhận ra rằng dù chi phí đầu tư ban đầu có cao hơn, nhưng lại cho phép công nghệ của họ được sử dụng lâu hơn. Đó là sự lựa chọn thông minh. Với bất kỳ doanh nghiệp nào dự định đặt trụ sở lâu dài tại một vị trí cố định trong 5 đến 10 năm tới, hoặc các trường đại học và bệnh viện, việc triển khai các kết nối cáp Cat. 6A trong mạng LAN ở hiện tại sẽ giúp tiết kiệm chi phí cho tương lai, khi hệ thống mạng hỗ trợ các ứng dụng 10GBASE-T đến máy trạm. Thực tế, chi phí cho việc triển khai một hệ thống mạng sử dụng cáp Cat. 6A so với Cat. 6 đã giảm đáng kể, điều này giúp giải thích vì sao doanh nghiệp nên đầu tư chi phí cao hơn để tăng thời gian sử dụng hệ thống mạng thêm 5 đến 10 năm nữa.

Thông thường, việc kết nối cáp mạng chỉ chiếm 5–10% tổng chi phí đầu tư dành cho một hệ thống mạng LAN, nhưng đó lại là tài sản có giá trị và gây tốn kém nhất nếu phải thay thế. Đây là điều cần quan tâm đặc biệt trong các bệnh viện và cơ sở y tế, vì việc thay thế các kết nối cáp ngang đòi hỏi phải đáp ứng được những thủ tục và qui trình kiểm soát lây nhiễm tốn kém trước khi đưa chúng lên không gian trên trần nhà để đến các phòng bệnh nhân. Với khả năng hỗ trợ các ứng dụng trong một thời gian dài của mạng LAN, việc triển khai các kết nối cáp Cat. 6A ở hiện tại sẽ giúp tránh được việc phải thay thế cáp trong tương lai.

Hệ thống kết nối cáp còn là nền tảng của hệ thống mạng, vì tất cả dữ liệu đều được truyền tải trên đó. Không giống các thiết bị chủ động sẽ được nâng cấp trong mỗi 3 đến 5 năm, cơ sở hạ tầng kết nối cáp phải được thiết kế để sử dụng lâu dài, ít nhất từ 10 đến 15 năm nhằm đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai. Khi đề cập các kết nối cáp đồng bên ngoài các trung tâm dữ liệu, chỉ có kết nối cáp Cat. 6A được dự kiến sử dụng trong thời gian lâu nhất. Ngoài ra, các kết nối cáp Cat. 6A theo tiêu chuẩn còn có khả năng tương thích ngược. Ngay cả khi 10GBASE-T không phải là nhu cầu hiện tại dành cho mạng LAN, thì cáp Cat. 6A vẫn sẽ hỗ trợ tất cả các ứng dụng trước đây và hiện tại.

Công nghệ mang lại hiệu quả chi phí

Trong nhiều trường hợp, chi phí không còn là lý do chính đáng để không triển khai 10GBASE-T và kết nối cáp Cat. 6A trong mạng LAN. Với các thiết bị trong trung tâm dữ liệu 40 Gbps có sẵn hiện nay và các thiết bị 10Gbps đã triển khai, những thành phần vật lý của 10GBASE-T đã có những cải tiến đáng kể so với thế hệ đầu tiên trong năm 2006 và 2007. Hiện nay, nhiều nhà cung cấp thiết bị switch đề xuất sử dụng switch 10GBASE-T cho mạng LAN, và thiết kế cổng mạng LAN 10GBASE-T trên bo mạch chủ (LOM). Sự cạnh tranh trên thị trường kết hợp với những tiến bộ công nghệ đã giúp giảm đáng kể chi phí thiết bị. Giao diện mạng 10GBASE-T đang trở thành tiêu chuẩn cho các máy tính để bàn cao cấp, tiếp tục chứng minh sự cần thiết nên áp dụng các kết nối cáp Cat. 6A.

Độ trễ và điện năng tiêu thụ của các thành phần vật lý trong thiết bị 10GBASE-T và máy chủ cũng được cải thiện đáng kể. So với ban đầu, mức tiêu thụ điện năng của 10GBASE-T đã giảm gần 80%, và vẫn đang tiếp tục giảm. Ở khoảng cách 100 m, thiết bị 10GBASE-T hiện nay thường tiêu thụ ít hơn 3 W trên mỗi cổng. Còn ở khoảng cách ngắn tầm 30 m, mức tiêu thụ điện năng sẽ giảm gần 60%. Thiết bị 10GBASE-T tiết kiệm điện năng thế hệ mới dự kiến sẽ tiêu thụ chỉ 1 W trên mỗi cổng. Độ trễ cũng không còn là mối bận tâm đối với thiết bị 10GBASE-T hiện tại, khi thời gian trễ chỉ khoảng 2 micro giây hoặc ít hơn. Khi xem xét băng thông hỗ trợ bởi 10GBASE-T, hầu hết các ứng dụng của doanh nghiệp đều không bị ảnh hưởng bởi khoảng thời gian trễ này.

Dù một số ứng dụng có thể chỉ cần 1000 Mbps (1000BASE-T), những tiến bộ kỹ thuật trong các thành phần vật lý của 10GBASE-T từ năm 2009 đã thực sự giúp giảm chi phí mỗi cổng của 10GBASE-T xuống thấp hơn một nửa so với 1000BASE-T như trong hình minh họa ở trên.

Kết luận

Khi công nghệ ghép nối song song tiếp tục phát triển, doanh nghiệp không còn phải bận tâm đến các rào cản về chi phí và việc triển khai 10GBASE-T cũng như kết nối cáp Cat. 6A. Thực tế, một số nhà sản xuất cáp đã phát triển một loại cáp Cat. 6A UTP hiệu suất cao có cùng kích thước (đường kính ngoài) với cáp Cat. 6. Với nhu cầu về tốc độ cao của mạng LAN ngày càng tăng trong tương lai, và những thay đổi theo xu hướng mạng IP hội tụ cùng các ứng dụng tiên tiến, kết nối cáp Cat. 6A chính là sự lựa chọn kinh tế cho các máy tính để bàn. Khi giải pháp lắp đặt sợi quang đến các bàn làm việc vẫn được tranh luận như là lựa chọn cuối cùng trong tương lai, các thiết bị đầu cuối đang được sử dụng hiện nay vẫn sẽ tiếp tục yêu cầu sử dụng kết nối cáp đồng. Từ máy tính xách tay, máy tính để bàn và các điện thoại IP (VoIP), đến các hiển thị video, camera an ninh và các thiết bị tự động của tòa nhà, chưa có nhà sản xuất thiết bị nào thực thi các giao diện kết nối bằng sợi quang cho thiết bị của họ. Thay vào đó, họ tập trung phát triển các hệ thống và thiết bị có hiệu suất cao. Hơn nữa, cáp Cat. 6A với đặc điểm của công nghệ kết nối cáp đồng đôi xoắn đã được những người thi công lắp đặt nắm rất rõ và triển khai cho nhiều doanh nghiệp trong hơn 25 năm qua.

Chỉ ba thập niên trước, 10 Mbps được xem là tốc độ quá đủ cho bất kỳ người dùng hoặc thiết bị nào. Nhưng đến giữa những năm 90, 100 Mbps trở thành chuẩn mực, và vào đầu năm 2000, tốc độ này nhanh chóng bị thay thế bởi gigabit được dùng rộng rãi trong mạng LAN. Các thiết bị hỗ trợ 10 Gbps đã có mặt trong gần một thập niên qua, và lượng thiết bị mạng hỗ trợ tốc độ này cũng ngày một nhiều. Khi xem xét sự tiến hóa này, cùng với nhu cầu hỗ trợ các ứng dụng trong tương lai, các tiêu chuẩn công nghiệp mới nhất và sự tiến bộ của công nghệ mang đến hiệu quả chi phí gần đây, chỉ có 10GBASE-T và kết nối cáp Cat. 6A mới đáp ứng được nhu cầu hiện tại và tương lai cho các kết nối mạng bên ngoài trung tâm dữ liệu.

Đông Minh

Theo BICSI