För dig som arbetar inom it och särskilt inom nätverk är det värdefullt att hålla koll på vad som kommer från IEEE, organisationen bakom de olika ieee-standarderna. IEEE vill verka för att vidareutveckla teknik, och deras standardiseringsarbete ligger till grund för många av de tekniker du använder i ditt dagliga liv. Det gäller inte minst lokala nätverk.
Vi har kikat lite närmare på några av de hetaste standarderna och tagit reda på vad som kommer att hända inom den närmaste framtiden.
802.3ba klarar 100 gigabit per sekund
Den ieee-standard som alla som jobbar med någon form av it ovillkorligen kommer i kontakt med, vare sig de vet det eller inte, är 802.3 med alla dess varianter. 802.3 är helt enkelt ethernet, och den första versionen kom redan 1972 – fast då endast i en experimentell form.
Maxad Wimax. Wimax har en mängd användningsområden. Den första versionen, som beskrivs i 802.16-2004, används primärt för fast överföring då den inte klarar mobil överföring där ena änden av ändpunkterna rör på sig. Den senare versionen, 802.16e, hanterar mobil överföring. Wimax kan också användas för att ansluta trådlösa åtkomstpunkter till internet och ge hög anslutningshastighet i storstäder.
Sedan dess har ethernet ständigt utvecklats. 802.3i, också kallad 10Base-T, kom 1990 och gav tio megabit per sekund över partvinnad kabel. Det är 802.3i som efterföljande standarder bygger på, och som utvecklats till den i dag snabbaste varianten – 802.3an – som ger tio gigabit per sekund över traditionell partvinnad kabel.
Nu ska du dock hålla ögonen öppna för den kommande standarden ieee 802.3ba, som kommer att leverera ofattbara 40 gigabit per sekund och 100 gigabit per sekund i en och samma standard. De här hastigheterna är dock ingenting som kommer att användas ut mot slutanvändarna – åtminstone inte i början. De blir mest aktuella i servernät och mellan datacenter. Bäraren för 40 gigabit per sekund kan vara kopparkabel, men då endast upp till tio meter enligt det senaste förslaget. I bakplan på växlar är det maximala avståndet en meter.
Krav på bakåtkompatibilitet
John D. Ambrosia, som är ordförande för den arbetsgrupp inom IEEE som arbetar med 802.3ba, berättar att gruppen har accepterat de förslag som finns att utnyttja ett antal filer – ”lanes” – för att nå de höga hastigheterna. Det betyder exempelvis att för ett 40g-bakplan kommer fyra gånger tio gigabit per sekund-filer att användas kombinerat.
IEEE har också listat några tydliga, konkreta mål med 802.3ba. John D. Ambrosia säger att målen bland annat handlar om att 802.3ba endast ska fungera med full duplex och att formatet på mac-ramarna ska vara samma som 803.3. Det finns dessutom ett antal tydliga mål när det gäller maximalt avstånd över olika typer av media.
För att uppnå målen har IEEE också definierat ett antal kriterier, där det tydligt talas om att bakåtkompatibilitet är en förutsättning för att kunna lyckas med standarden för ethernet på 40 och 100 gigabit per sekund. En annan förutsättning är att det ska finnas en bred marknad, vilket det enligt IEEE också gör. Stora mängder video är en av drivkrafterna bakom ökad kapacitet, men det finns även andra drivkrafter med tanke på ökade konsolideringar i form av virtualiserade datacenter.
Cx-kabel i stället för tp-kabel
De här höga hastigheterna ställer förstås väldigt höga krav på utrustningen. Vanliga tp-kablar kommer förmodligen inte att kunna användas så som de nu ser ut.
– Det finns i dag ingenting i standarden som säger att utp eller stp ska kunna användas, säger John D. Ambrosia.
”Med fyra antenner och tack vare mimo är totalt 600 megabit per sekund möjligt”
Det som ieee-standarden har fokuserat på är cx-kablar, vilka redan i dag är praxis när det gäller 10g.
Leverantörerna av nätverksutrustning är förstås måna om att vara på banan när den nya standarden är klar. Vi frågade Nils Steen, consulting systems engineer på Cisco, hur lång tid det tar innan företagets produkter för 802.3ba finns tillgängliga.
– Vi kommer inte att börja leverera förrän standarden är klar någon gång 2010, säger Nils Steen. Nu verkar dessutom alla vara övertygade om att standarden faktiskt kommer att bli klar.
Att det finns produkter på marknaden är förstås inte samma sak som att många har produktionsnät som kör i de nya hastigheterna. Enligt Nils Steen är det inte särskilt vanligt med tio gigabit per sekund ännu, trots att ieee-standarden har funnits sedan 2006. Ändå är det ingen tvekan om att 10g kommer att bli vanligare, och snart kommer 40g att befinna sig där 10g är i dag.
– Jag gissar att vi får se samma beteende med de högre hastigheterna som vi har sett med 10g, säger Nils Steen. Mönstret kommer att vara samma även om det är svårt att säga någonting om hur fort det kommer att gå. De som har tydliga behov börjar, sedan svänger resten av marknaden över och det som tidigare var ovanligt blir standard. Se bara på gigabit – i dag har varenda bärbar dator gigabitkapacitet.
Terabit ethernet i framtiden
Arbetet som Cisco och alla de andra stora leverantörerna av nätverksutrustning gör kring standarden sker i samarbete med IEEE. Några kommer säkert att göra tillägg till sina produkter utöver standarden, men Cisco ser ingen anledning att göra det.
– Vi har inga planer på att avvika från den här standarden, säger Nils Steen. De gånger vi gör någonting som inte är standard gör vi det för att det inte finns någon standard som löser de problem vi försöker få bukt med. Om vi gör någonting som inte är standard försöker vi sedan få lösningen standardiserad.
”Bob Metcalfe som var med och uppfann ethernet, pratar redan om terabit ethernet”
Även om 100 gigabit per sekund låter väldigt mycket i dag är det inom räckhåll, och det slutar inte där. Bob Metcalfe, som var med och uppfann ethernet, pratar redan om terabit ethernet. Han tror inte att det är möjligt inom ramarna för dagens standarder vad det gäller ethernet, men han tror på en teknisk revolution som kommer att bana väg för terabit ethernet inom en inte alltför avlägsen framtid.
802.11 för trådlösa nät
Bekvämligheten med trådlösa nät – wlan – är förstås rörligheten och möjligheten att slippa ytterligare en kabel. 802.11 kom i sin första version redan 1997, då hastigheten låg på en till två megabit per sekund. Dagens snabbaste standard är 802.11g, vilket ger 54 megabit per sekund. Högre hastigheter är på gång (se 802.11n nedan), men utvecklingen inom 802.11 rör inte enbart själva hastigheten.
Standarden 802.11r blev nyligen fastställd och gör det möjligt för trådlösa enheter att förflytta sig mellan olika åtkomstpunkter utan att tappa anslutningen. 802.11 var, i sitt grundutförande, byggd för att enbart hålla kontakt med en åtkomstpunkt.
"Vi vill bygga ett nationellt nät för mobilt bredband"
Vi pratade med Carl-Daniel Norenberg,
som är chef för den allmänna sektorn och infrastruktur på Intel i Sverige, om varför Intel satsar så stort på wimax.
Var står Intel i dag när det gäller wimax?
– Intel var en av ett fåtal operatörer som förvärvade en licens för att kunna erbjuda sina kunder wimax. Vi vill kunna erbjuda kunderna riktigt mobilt bredband, med minst två megabit per sekund. För att till exempel kunna titta på mobil tv behövs i dag minst 1,2 megabit per sekund, något man inte når upp till med vanlig 3g.
Intel är förhållandevis ensamt om att satsa på wimax i Sverige. Varför tror du att de andra operatörerna prioriterar 3g framför wimax?
– Det enkla svaret är att de har investerat i näten, och då är det inte så kul att det inte är den tekniken som kommer att vara den som gäller för nästa nivå.
– Det handlar också mycket om politik och marknadsaktörer, många tycker att det är spännande att Intel har förvärvat den här frekvensen. Om inte Intel hade gått in skulle svenska folket få vänta på lte eller någon annan teknik som är snabbare än 3g.
Vad händer härnäst?
– Vi för en dialog med ett antal aktörer där vi vill bygga upp ett nationellt nät för mobil bredbandsuppkoppling. Syftet med att Intel går in är att få fram ett nät som gör att du kan koppla upp dig överallt och inte bara i städerna.
– 3g fungerar bäst i städer, men det finns 140 000-150 000 människor i Sverige som inte har möjlighet till något bredband. Vi kommer att kunna erbjuda även dem en bredbandsmöjlighet.
Det i sig var inget större problem för bärbara datorer som flyttades mellan åtkomstpunkter – de återupprättade själva anslutningen om de var behöriga. Däremot blev det här ett problem när ip-telefonin började slå igenom och behovet av att använda wlan i stället för dect ökade. En ip-telefon tappade det pågående samtalet om den som pratade förflyttade sig mellan olika åtkomstpunkter.
Tekniken för att 802.11r ska kunna föra över anslutningar mellan olika åtkomstpunkter är i sin design ganska enkel. Det handlar om att påbörja överföringen redan innan brytpunkten sker och därmed ha två anslutningar i gång samtidigt, till dess att en sömlös överföring kan ske. Bytet sker på mindre än 50 millisekunder, vilket är tillräckligt snabbt för att ett telefonsamtal ska upplevas som kontinuerligt.
”Tekniken för att 802.11r ska kunna föra över anslutningar mellan olika åtkomstpunkter är i sin design ganska enkel”
Säkerhet är förstås också väldigt viktigt när det gäller trådlösa nät och här är det 802.11w du ska hålla ögonen på. 802.11w fokuserar på att öka säkerheten i mac-lagret för 802.11-nätverk. Bland annat utökar 802.11w befintlig kryptering av ramar till att med antingen tki eller aes kryptera unicast management-ramar, vilka en hackare annars skulle kunna använda för att kartlägga ett trådlöst nät.
Väldigt mycket fokus inom 802.11 läggs på att öka hastigheten, vilket förstås är naturligt eftersom dagens 54 megabit per sekund för wlan är betydligt lägre än trådbundet. Det för oss in på 802.11n.
802.11n - 600 megabit per sekund
802.11n är ett tillägg till 802.11 och är tänkt att öka överföringshastigheten. Tidigare tillägg som 802.11b (elva megabit per sekund) och 802.11g (54 megabit per sekund) ökade hastigheten, men det är ändå långt från de trådbundna hastigheterna.
| Risker och fördelar med 802.3ba och 802.11n
|
|
| + |
- 802.3ba - snabbare ethernet. Med 802.3ba blir det möjligt att bygga mycket snabba core-nät, det går att få högre prestanda mellan virtuella kluster och det går att ersätta fc (fiberkanal) med ethernet.
- 802.11n — snabbare wlan
Mycket högre överföringshastighet gör det möjligt att nå nära trådbundna hastigheter. Ger möjlighet att strömma media i hög kvalitet.
|
| - |
- 802.3ba. Det kommer att vara dyrt inledningsvis, eftersom alla kablar och all infrastruktur måste bytas ut eller uppgraderas. Barnsjukdomar kan ge stora störningar.
- 802.11n. Kan vara svårt att nå de höga hastigheterna om äldre wlan finns på plats, och det blir svårt att få tillbaka investeringen om man inte vet vad man vill uppnå från början. Om användarna förväntar sig en väldigt hög hastighet från början riskerar de att bli besvikna om andra nät används samtidigt och hastigheten därför inte blir maximal.
|
| Slutomdöme 802.3ba:
Var inte först ut om du inte måste. Se hur andra gör och titta på hur prestanda ser ut i ditt nät i dag. Du kanske klarar dig med att ”bara” gå från 1g till 10g.
|
|
Slutomdöme 802.11n:
Fundera på om du behöver högre överföringshastighet i ditt trådlösa nät. Se om du enkelt kan göra dig av med gammal utrustning och ersätta med den nya standarden. Då kan du få störst nytta av 802.11n.
|
Vad 802.11n gör är att dels lägga till mimo (multiple input multiple output), vilket är användandet av flera sändande och mottagande antenner, dels förbättra hanteringen av ramar inom mac-lagret. Mimo är också något som några 4g-tekniker kommer att använda för att kunna öka överföringshastigheten.
”Med fyra antenner och tack vare mimo är totalt 600 megabit per sekund möjligt”
Maximalt antal antenner som 802.11n kan hantera är fyra. Det innebär att du kan ha hela fyra samtidiga strömmar med cirka 72 megabit per sekund, vilket ger nära 290 megabit per sekund. Maximal bandbredd stannar dock inte där, eftersom 802.11n enligt specifikationen ska kunna dubbla bandbredden från 20 till 40 megahertz. Det gör att du i stället för att trycka igenom 72 megabit per sekund per antenn i teorin kan komma upp i närmare 150 megabit per sekund. Med fyra antenner och tack vare mimo är då fyra gånger 150 megabit per sekund möjligt, det vill säga totalt 600.
En så hög hastighet är dock bara möjlig under bästa tänkbara förutsättningar och definitivt inte om tekniken samtidigt ska vara bakåtkompatibel. I praktiken kommer vi inte att få se utrustning som klarar av de här hastigheterna. Det troliga är att 802.11n kommer att ge hastigheter som ligger mellan 100 och 140 megabit per sekund.
Bättre på förflyttningar
När det gäller förbättringen av hur ramar fungerar packas paketen mer effektivt, vilket minskar så kallade overhead-data jämfört med tidigare versioner. I 802.11a och 802.11g var overhead runt 54 procent, men i 802.11n blir overhead-data inte mer än 25 procent.
Eftersom de högre hastigheterna bara uppnås under perfekta förhållanden behöver nätverksenheterna som ska kommunicera trådlöst också kunna hantera ändringar i omgivningen. Om användaren till exempel rör sig och går bakom en pelare ska protokollet kunna fungera ändå, om än med minskade prestanda.
"Snart finns det mikrorobotar inuti våra kroppar"
Arthur W. Astrin, som till vardags är ceo för Astrin Radio, arbetar också som ordförande för arbetsgruppen IEEE802.15.TG6 – med andra ord ban (body area networks), eller kroppsnära nät.
Vilken är nuvarande status för 802.15.TG6? Hur långt borta är standarden?
– Vår plan är att få ut standarden till senare delen av 2010, eller möjligtvis tidigt 2011. Det beror på hur mycket tekniskt arbete som återstår, vilket vi kommer att veta i slutet av 2009.
Vad används ban främst till i dag?
– I dag används ban i medicinska tillämpningar, som pacemaker, implanterbara defibrillatorer (icd), glukossensorer för diabetes och som insulinpumpar, cochleaimplantant (som kan ge döva en viss hörsel), hjärnstimulatorer och så vidare.
Vad kommer ban att användas till i framtiden?
– Inom fem år kommer vi att se implantat i retina (ögats näthinna) och ersättningar för muskelsignaler i proteser.
– Inom de närmaste tio åren kommer vi att se science fiction-liknande teknik, med mikrorobotar som färdas inuti våra kroppar där de kan reparera skadade delar och samtidigt kommunicera med läkare.
Det finns en viss oro kring den personliga integriteten när det gäller ban — hur kan man säkra upp kroppsnära nät? Behöver folk verkligen oroa sig?
– Vi är medvetna om det här och det finns med i våra planer när det gäller den färdiga standarden.
Hur många arbetar i dag på den här standarden?
– För närvarande har vi 66 personer som arbetar på att färdigställa förslag till standarden.
Det här hanterar 802.11n bättre än tidigare versioner. Före 802.11n arbetade nätverksutrustningen med att förlita sig på att kontrollera överföringsfel. 802.11n kontrollerar också fel i överföringen, men det sker per paket och vilken hastighet som ska användas rekommenderas direkt. Tekniken kallas fast mcs feedback, där mcs står för modulation and coding scheme.
För att garantera bakåtkompatibilitet med enheter som använder tidigare standarder använder sig 802.11n av flera mekanismer. Det handlar främst om att då 802.11n ska samexistera i så kallat mixed mode packas 802.11n-ramarna in i 802.11a eller 802.11g. Mekanismen rts (request to send) och cts (clear to send) används också för att kontrollera att det är okej att påbörja en överföring. Genom att anpassa 802.11n till andra tillgängliga nät stör inte 802.11n ut de andra.
Rent nät ger högre fart
Trots mekanismerna för att garantera bakåtkompatibilitet kommer det att finnas skillnader i hur hög hastighet du kan uppnå när du kör 802.11n i miljöer där de äldre standarderna också används. Prestanda blir med andra ord mycket bättre om 802.11n används i en miljö där de äldre standarderna inte förekommer.
”Det kan dock blir praktiskt svårt att använda sig av ett rent 802.11n-nät"
Ieee-standarden rekommenderar därför ett rent nät med 802.11n i frekvensbandet fem gigahertz, särskilt i jämförelse med användning av 2,4-gigahertzbandet.
Det kan dock bli praktiskt svårt att använda sig av ett rent 802.11n-nät, eftersom de flesta datorer än så länge har trådlösa nätverkskort som bygger på 802.11b och 802.11g.
Arbetet med 802.11n har pågått ganska länge. De första utkasten kom 2004 och det var strax därefter som marknaden fick se de första produkterna som var byggda på den tidiga standarden. IEEE beräknar att släppa standarden i december 2009, även om utkastet kommer att vara klart redan i vår (troligtvis i mars).
När standarden väl är klar är det tänkbart att de produkter som släppts och som sagts vara kompatibla med 802.11n inte fungerar fullt ut. Mycket har hänt sedan 2004 och nya funktioner har både tillkommit och försvunnit eller förändrats.
802.15 för personliga nät
Wpan, wireless personal area network, är så kallade korthållsnät som verkar inom ett mycket begränsat område. Hit hör bluetooth, trådlös usb och en del andra protokollfamiljer. 802.15 är uppdelat i flera arbetsgrupper: TG1 arbetar med bluetooth, TG2 arbetar med hur samexistens med andra wpan ska fungera, TG3 fokuserar på hastigheten medan TG4 i stället arbetar med wpan som ska fungera i väldigt låga hastigheter (som i gengäld ger längre livslängd för batterier).
Det finns ytterligare några arbetsgrupper, men det som kanske är mest intressant för framtiden är kroppsnära nät – ban (body area network). TG6 arbetar på att utveckla en standard för just kroppsnära nät.
En av de största intressenterna när det gäller ban är hälso- och sjukvårdssektorn. En standard för nätverksenheter som är hopkopplade med kroppen, eller rentav implanterade, vore väldigt värdefull för att kunna mäta kroppsfunktioner. Att exempelvis kunna se din puls om du bara går tillräckligt nära en mätstation är förstås väldigt attraktivt om du besväras av högt blodtryck.
”En standard för nätverksenheter som är hopkopplade med kroppen, vore värdefullt för att kunna mäta kroppsfunktioner”
Enheter som automatiskt larmar sjukhuset om en patient är nära en hjärtinfarkt är också tänkbara när det gäller ban. Samma sak gäller automatiska injektioner av insulin när nivåerna går ned.
Vill man flumma iväg ordentligt skulle ban kunna innebära en möjlighet att utbyta visitkort enbart genom att skaka hand med någon, men det är långt kvar till dess. Flera forskningsprojekt pågår dock, där bland annat ett jobbar med att kunna sända signaler över huden med väldigt låg signalstyrka.
En knäckfråga att lösa när det gäller kroppsnära nät är förstås hur den personliga integriteten ska garanteras. Vi vill förstås inte att vem som helst ska kunna läsa av vårt kroppsnät för att ta reda på våra innersta hemligheter. Vi vill heller inte ha reklam automatiskt när vi går förbi en affär som säljer blodtrycksmedicin, bara för att kroppsnätet avslöjar problem med blodtrycket.
Än så länge behöver vi kanske inte oroa oss över de här frågorna, särskilt med tanke på att standardiseringsarbetet i de flesta fall tar flera år, och i dag finns inga utkast klara på ban.
802.16 når dit ingen annan når
802.16 utformades ursprungligen för att nå dit där det kan vara svårt att nå med andra tekniker, och designades för att fungera där det fanns fri sikt. Med den nya versionen 802.16a använder standarden i dag frekvensområdet mellan två och elva gigahertz, vilket gör att kommunikationen fungerar även om det inte är fri sikt.
”70 megabit per sekund uppnås dock bara under optimala förhållanden”
Wimax ger dig i dag en räckvidd som förstås varierar beroende på förhållandena, men som ska klara upp till 50 kilometer och en överföringskapacitet som ska kunna uppnå 70 megabit per sekund. Det är förstås mer än tillräckligt för att konkurrera med trådbundna bredband som använder adsl, särskilt i områden där det kan vara svårt att få adsl.
70 megabit per sekund uppnås dock bara under optimala förhållanden och i praktiken handlar det om effektiva hastigheter på mellan två megabit per sekund och åtta megabit per sekund när det gäller mobilt wimax. Till skillnad från traditionell radioöverföring som behöver fri sikt sänder wimax ut en mängd paket samtidigt och har information i varje paket till mottagaren om hur de ska sättas ihop.
En trevlig funktion med wimax är att standarden redan i dag klarar trafikprioritering – quality of service – vilket gör att wimax kan användas för att sända både video och telefoni. Som konkurrent till 3g och gprs har tekniken där en fördel, eftersom wimax inte behöver konkurrera om utrymmet med telefoni – medan telefonin i 3g- och gprs-nät alltid vinner.
Wimax kräver licens
I Sverige används frekvensutrymmet på 2,6 och 3,5 gigahertz, vilket innebär att det bara är operatörer som fått tillstånd av Post- och telestyrelsen (PTS) som kan använda wimax. En av de aktörer som fått tillstånd av PTS är Teliasonera.
Johan Wickman, som är r&d-chef för mobilitetstjänster på Teliasonera, berättar att arbetet inom 802.11 är viktigt för företaget eftersom tjänsten Homerun bygger på den här standarden. Med wimax är läget dock annorlunda. Teliasonera satsar i dagsläget inte på wimax, även om man har byggt ett testnät och utvärderat tekniken.
”Vi har ambition att vara en av de första operatörerna i världen med 4g baserat på 3gpp lte”
– I nuläget är det inte aktuellt med wimax på vår hemmamarknad, säger Johan Wickman.
Teliasonera satsar generellt sett stort på mobilt bredband berättar Johan Wickman, men det är alltså inte wimax.
I stället är det 3gpp (3rd generation partnership project) som gäller. 3gpp är inte någon ieee-standard, utan ett samarbete mellan organisationer som verkar inom telekommunikation.
Även om umts, 3gpp, lte och liknande mobiltjänster – som alla bygger på gsm-nätet – är framtiden för Teliasonera och liknande operatörer verkar det finnas en gemensam framtid i 4g. Framtiden för wimax ligger därför också i 4g, men wimax är bara ett av flera alternativ för trådlös kommunikation inom 4g. Johan Wickman är dock tydlig med att det inte är wimax-alternativet som gäller för Teliasonera.
– Vi har ambitionen att vara en av de första operatörerna i världen med 4g baserat på 3gpp lte, säger Johan Wickman.
Även om Teliasonera inte satsar på wimax finns det andra som gör det. Cisco har en rad produkter som certifierats för wimax wave 2, bland annat basstationerna Cisco BWX 8305 och Cisco BWX 2305.
802.16m - 100 megabit per sekund
I Sverige har Intel köpt ett frekvensområde och företaget är förhållandevis ensamt om att vilja satsa på wimax i Sverige (se faktarutan till vänster). Intel ser också wimax som fjärde generationens mobila nätverk och ett starkt alternativ till andra 4g-tekniker som exempelvis lte. Den standard från IEEE som kommer att föreslås är 802.16m.
Med 802.16m pratar vi om hastigheter på upp till 100 megabit per sekund för mobila enheter och upp till hela en gigabit per sekund för enheter som inte rör sig.
Oavsett standard för 4g är en sak säker: Operatörerna och leverantörerna har inte gett upp sina egna alternativ och det är inte omöjligt att vi får se två standarder sida vid sida.
Grafik: Jonas Englund
» Så går du vidare, länkar:
