В соответствии с этим данный обзор впервые предлагает сравнение полномасштабных решений, а не отдельных концентраторов или сетевых плат.

Вообще говоря, речь идет о четырех вариантах: 100VG-AnyLAN, 100Base-T (Fast Ethernet), Asynchronous Transfer Mode и FDDI. Оборудование для 100Base-T отличается наибольшим разнообразием. 100Base-T использует ту же схему разбиения на кадры, что и Ethernet на 10 Мбит/с, и, кроме того, применяет те же две пары проводов между узлом и концентратором. 100VG-AnyLAN использует все четыре пары проводов. Для FDDI нужна оптоволоконная проводка, к тому же здесь необходимы большие затраты. В этом обзоре мы сравнивали 100Base-TX и 100VG-AnyLAN с коммутацией на уровне сегмента друг с другом, а также с 10Base-T с коммутацией на уровне сегмента и с коммутацией на уровне настольной системы. За основу для сравнения был принят разделяемый 10Base-T. Мы не тестировали ни FDDI, ни ATM, так как лишь немногие наши читатели считают возможным использовать столь дорогие технологии в настольных системах.

С чего начать

Прежде всего нужно определить узкие места сети, так что, если вы еще не приобрели анализатор пакетов - самое время сделать это сейчас. Без анализа вы просто выбросите деньги на ветер.

"Я советую произвести тщательный анализ потребностей приложений, - говорит Эрих Гюнтер, директор по технологическому развитию в Electrotek Concepts. - Прежде чем переходить на 100VG, мы попытались максимально достоверно выявить узкие места и пришли к выводу, что проблемы возникали действительно на транспортном уровне. Модернизация до 100VG-AnyLAN позволила увеличить производительность практически в три раза".

Принимая решение, вы должны прогнозировать развитие компании как минимум на пять лет вперед.

"Предполагается увеличение сетевого трафика на 25-50% вследствие более активного использования Web, баз данных и настольного видео, - рассказывает Грег Скотт, администратор ИС в College of Business. - Я надеюсь, что 100 Мбит/с будет достаточно в 2000 году, хотя и не уверен в этом".

Предварительное планирование

После анализа настает время перепроектирования инфраструктуры сети. Новые технологии потребуют новых концентраторов и сетевых плат, возможно, новых коммутаторов, а в некоторых случаях и замены проводки.

"Мы с самого начала проложили проводку Категории 5, и все, что от нас потребовалось, - это добавить концентратор и модернизировать коммутатор Ethernet, - объясняет довольный Гюнтер. - Если вы не вполне уверены в качестве проводки, значит, она скорее всего не пригодна для технологий на 100 Мбит/с".

Пользуйтесь малейшей возможностью для модернизации, например, производите ее посредством добавления переключаемых плат на 10/100 Мбит/с в сервер при его профилактическом отключении. Затяните потуже пояс и покупайте для всех вновь приобретаемых станций переключаемые платы на 10/100 Мбит/с.

Определите, какие концентраторы надо будет заменить. Прежде чем браться за модернизацию, разберитесь в топологии. Будет обидно, если после модернизации операционная система и компьютер откажутся работать в сети.

"Пришлось подождать пару месяцев прежде, чем мы получили 32-разрядный PCI-драйвер для Windows 95, но у нас имелись все необходимые драйверы для NetWare, OS/2, DOS, Windows 3.1 и SCO", - сказал Джерри Хертцлер, администратор сети в Campus Crusade.

В поисках решения

Данный обзор рассматривает скоростные сетевые технологии с точки зрения видео по требованию. Однако большинство полученных нами результатов вполне применимы и к другим приложениям, требующим высокой пропускной способности. Мы надеемся, что данный обзор будет полезен всем, кто собирается модернизировать свою сеть.

Конечно, вы вряд ли обрадуетесь видео, если оно "забьет" все остальные жизненно важные приложения. Имея это в виду, мы сконцентрировали внимание на способности технологии доставлять видео приемлемого качества в настольную систему без ущерба для передачи файлов и печати. Другим немаловажным, на наш взгляд, фактором является простота модернизации инфраструктуры сети. Поэтому мы проверяли, насколько просто мигрировать от стандартного сегмента 10Base-T к той или иной технологии.

Победитель далеко обогнал конкурента - 100VG-AnyLAN, специально создававшийся для работы с чувствительными ко времени приложениями; оказалось к тому же относительно просто установить в существующих сетях 100Base-T при умеренных затратах. Это, возможно, удивит тех, кто предрекал скорую смерть 100VG-AnyLAN и провозглашал Fast Ethernet несомненным победителем в заочном состязании высокоскоростных технологий.

Как мы тестировали

Видео по требованию - это, как правило, дополнение к другим сетевым приложениям, поэтому мы проверяли не только способность каждого решения доставлять видео, но и качество поддержки других сетевых приложений.

С целью определения влияния видео на сетевой трафик были модернизированы два сетевых сегмента, в каждом из которых одни клиенты осуществляли контрольную передачу файлов и печать, а другие работали с видео.

Для поддержки модернизированных сегментов пришлось проложить коммутируемые магистрали и установить высокоскоростные серверы. Мы внимательно изучили процесс создания цифрового видео из множества возможных реализаций видео на клиентских машинах, а также выбрали в сети всего несколько продуктов.

Оценивая каждое решение, мы учитывали простоту миграции от существующих сетей 10Base-T, настройку, скорость и цену.

Испытательный стенд

Клиенты


Поскольку качественное видео требует наличия мощного центрального процессора, а высокоскоростные сетевые платы, которые мы собирались использовать, разработаны для шины PCI, в качестве клиентов были выбраны 10 машин Dimension XPS P90 и 10 машин Dimension XPS P166c компании Dell Computer с 16 Мбайт оперативной памяти. Четыре клиента (две системы P90 и две системы P166c) выполняли передачу файлов и печать, они были сконфигурированы под MS-DOS 6.22, Windows 3.11 и NetWare Client Requester 1.21 для DOS и Windows. Оставшиеся 16 клиентов предназначались для работы с видео и были сконфигурированы с той же системой запросов NetWare и Windows 95. Для воспроизведения видеоклипов в кодировке MPEG-1 видеоклиенты Dimension XPS P90 оснащались платой для декодирования Realmagic MPEG компании Sigma Designs, а на видеоклиенты Dimension XPS P166c загружались программные декодеры SoftPEG 2.0 компании CompCore Multimedia. На всех клиентах мы установили последнюю версию 1.20B загружаемых модулей NetWare с дополнительными возможностями разбивки пакетов в сетях на 100 Мбит/с.

Серверы


Мы совместили сервер файлов и печати NetWare 4.1 с NetServer LF P/66 компании Hewlett-Packard. Дабы преодолеть "эффект бутылочного горлышка" при обмене данными с диском, мы сконфигурировали сервер с 64 Мбайт оперативной памяти и добавили массив из пяти дисков SCSI-2 RAID-5 при помощи контроллера DPT PM3224W PCI SCSI с аппаратно реализованной кэш-памятью, объемом 12 Мбайт. В качестве видеосервера мы имели возможность использовать Archistrat 4s Server P166 компании Panda Project, также под NetWare 4.1. Сервер имел центральный процессор Pentium с частотой 166 МГц, 128 Мбайт оперативной памяти и контроллер Mylex DAC960LB PCI RAID с аппаратно реализованной кэш-памятью на 16 Мбайт и подключенным массивом из шести дисков Fast и Wide SCSI-2 RAID-0 с дисководами 7200-rpm AV. Мы изменили несколько параметров изготовителя на обоих серверах для оптимизации пропускной способности.

Особое внимание уделялось дисковой подсистеме, так как поставщики видеосерверов указывают на скорость дисковой подсистемы видеосервера, как на один из важнейших аспектов в конфигурировании видеосервера. В конце концов наши усилия были вознаграждены, так как нам пришлось в четверо увеличить изначально предполагаемую нагрузку для установления различий между Fast Ethernet и 100VG-AnyLAN. Даже при передаче свыше 70 Мбайт данных в секунду оказалось, что видеосервер Archistrat загружен только на 20-25%.

Производительность и цена

Миграция от 10Base-T


Большая часть средств при модернизации уходит на реструктуризацию сетевой инфраструктуры. При сопоставлении затрат мы предполагали, что сеть поддерживает кабель для 10Base-T и что клиенты работают в разделяемой, а не коммутируемой среде. Чем меньше усилий необходимо было приложить для изменения сети, имея в виду поддержку конкретной сетевой технологии, тем выше поднималась оценка в этой категории. Баллы начислялись за использование двух пар (вместо четырех), за возможность работы с проводкой Категорий 3 или 4 (а не исключительно Категории 5), за поддержку правил для повторителей 10Base-T (пять сегментов с четырьмя промежуточными повторителями), а также за гибкость на случай будущего наращивания системы.

Полбалла прибавлялось в том случае, если длина сегмента была больше, чем у 10Base-T и за поддержку кадров Token Ring.

Оценка удовлетворительно ставилась за два балла, хорошо - за три балла, очень хорошо - за четыре и отлично - за пять баллов. Получившее один балл решение признавалось неудовлетворительным, а ноль баллов - неприемлемым.

В категории настройки мы ставили оценку на основании субъективного опыта по установке и конфигурации каждого из решений, учитывая, насколько просто реализовать решение с разделяемой сетью 10Base-T в качестве исходной. Оценку удовлетворительно получало решение, работавшее несмотря на трудности при установке. Также имели значение простота установки отдельных продуктов; наличие возможности самоконфигурации; необходимость обращения за помощью к поставщику; наличие или отсутствие драйверов, помимо включенных вместе с продуктом, и эффективность предоставляемых поставщиками инструментов управления и диагностирования.

Скорость


Высококачественное видео бесполезно, если оно не обеспечивает возможности прочитать электронную почту или распечатать отчет.

Продукты испытывались при решении нескольких наиболее распространенных задачах - открытие и редактирование файла, печать и т.п. из популярных приложений. Мы разработали тестовые сценарии для Microsoft Word и Excel, Novell WordPerfect, Borland Paradox и dBase, Lotus cc:Mail, 1-2-3 и Freelance Graphics, Harvard Graphics от Software Publishing и файл объемом около 7 Мбайт. Паузы между сценариями отсутствовали, так что каждый клиент представлял 10-15 реальных пользователей. Результатом проведения тестов на операции с файлами и печать был весьма неравномерный трафик, что весьма характерно сегодня для большинства корпоративных сетей.

Сценарии разрабатывались и для видеотестов с целью автоматизации открытия и воспроизведения видеоклипов, находящихся на видеосервере. Результаты измерялись двумя способами, в зависимости от того, использовали мы программный или аппаратный кодек (кодер/декодер). Программные кодеки отбрасывают кадры, если не успевают их обрабатывать для воспроизведения в реальном времени. Такой метод приводит к понижению качества воспроизведения видео, но имеет одно несомненное достоинство: продолжительность клипа при воспроизведении совпадает с реальной. Мы выбрали программные кодеки с контролем числа отброшенных кадров. Затем вычислялось среднее число кадров в секунду по числу реально воспроизведенных кадров. Тестируемые аппаратные кодеки просто делали паузу, если данные запаздывали, так что длительность воспроизведения клипа превосходила его реальную длину при сильной загрузке сети. Поэтому при определении производительности машин с аппаратными кодеками мы засекали время воспроизведения клипа и использовали его и общее число кадров в клипе для вычисления средней скорости.

Так как нам приходилось использовать два различных метода измерений, были выведены средние результаты по всем клиентам. Качество воспроизведения определялось посредством визуального наблюдения воспроизведения при различной загруженности. В силу поточной природы видео, видеотесты порождали вполне предсказуемый трафик, и, таким образом, мы могли точно вычислить нагрузку посредством умножения скорости воспроизведения клипа на число клиентов.

Тестовая конфигурация


Для каждого решения было выполнено четыре идентичных набора тестов. Вначале измерили, сколько времени требовалось четырем клиентам файлов и печати на выполнение тестов в незагруженной сети, а затем добавляли 4, 8 и 16 видеоклиентов. Все видеоклиенты проигрывали 10-минутный MPEG-1-клип со скоростью 1,44 Мбит/с. Все клиенты были поровну разделены между двумя сетевыми сегментами.

Тай-брейк


Решения на базе 10Base-T с коммутацией на уровне настольной системы, на базе 100Base-TX с коммутацией на уровне сегмента и на базе 100VG-AnyLAN с коммутацией на уровне сегмента показали практически одинаковые результаты в основном тесте. Мы решили увеличить нагрузку на сеть с тем, чтобы определить пределы возможностей решений. Мы установили всех клиентов в один сетевой сегмент, удвоили нагрузку, но все три решения по-прежнему оставались на высоте. Тогда мы решили сконфигурировать видеоклиентов на использование клипов со значительно более высокой скоростью передачи данных. Клиенты P90 с аппаратными кодеками воспроизводили клип MPEG-1 на 3 Мбит/с, а клиенты с программными кодеками - файл .AVI на 4 Мбит/с. Оба имели продолжительность 5 мин. 16 видеоклиентов теперь порождали во время воспроизведения непрерывный сетевой трафик в 62,4 Мбит/с, в чем легко было удостовериться при помощи AdvanceStack Manager. Этот дополнительный тест наконец-то позволил нам выявить победителя.

Оценка скорости


Решение признавалось удовлетворительным, если при четырех работающих видеоклиентах клиенты файлов и печати выполняли свои задания с той же скоростью, что и в случае базового решения с разделяемым 10Base-T, и при этом видеоклиенты получали вполне приемлемое по качеству видео. Решение считалось неудовлетворительным, если добавление видеоклиентов приводило к ухудшению передачи файлов и замедлению печати; если к тому же видео отличалось низким качеством, то решение считалось неприемлемым. В случае, когда в основном тесте все 16 клиентов могли работать одновременно, решение признавалось хорошим; если при этом не снижались качество передачи файлов, а также воспроизведение видео и не страдала скорость печати, оно расценивалось как очень хорошее. Оценка отлично ставилась, только когда решение выдерживало дополнительный тест.

Цена


При оценке затрат мы учитывали то, что большинство сетей используют разделяемый 10Base-T. Мы оценивали стоимость каждого решения, исходя из цен на все необходимые для модернизации базового решения компоненты, таких как сетевые платы, концентраторы и коммутаторы для настольных систем, а также магистральный коммутатор. Если решение требовало установки новых или модернизированных плат, то мы включали в стоимость затраты на их установку. Стоимость прокладки кабеля Категории 5, серверов и рабочих станций не учитывалась.

Цена получала наивысшую оценку, если была меньше 16 тыс. долл., и признавалась очень хорошей, если колебалась в диапазоне от 16 до 21 тыс. долл., хорошей - от 21 до 26 тыс. долл., удовлетворительной - от 26 до 31 тыс. долл., неудовлетворительной - от 31 до 36 тыс. долл. и неприемлемой, если составляла свыше 36 тыс. долл.

Обзор технологии

Разделяемый 10Base-T

Мы выбрали разделяемый 10Base-T в качестве базового решения ввиду широкого распространения этой технологии. В основе стандарта Ethernet IEEE 802.3u лежит метод контроля доступа к среде CSMA/CD. Согласно правилам, CSMA/CD-узлы сети транслируют пакеты всем другим станциям в сегменте Ethernet, а передаваемый с данными адрес гарантирует, что получает сообщение и отвечает на него только адресат. Если две станции пытаются осуществить передачу одновременно, то каждая из них вслед за тем определяет, что среда занята. В этом случае они отменяют передачу, ждут в течение случайного периода времени и затем повторяют попытку.

Недоброжелатели утверждали, что CSMA/CD не пригоден для практического применения, но к вящему их неудовольствию этот метод оказался очень даже жизнеспособным в мире 10 Мбит/с. Более того, падение цен на коммутируемый Ethernet в расчете на порт уменьшило влияние коллизий.

Изначально трафик Ethernet передавался по толстому (толстый Ethernet), а затем по тонкому (тонкий Ethernet) коаксиальному кабелю. Но Ethernet набрал силу, только когда поставщики адаптировали протокол Ethernet для работы с неэкранированной витой парой (UTP). UTP - это обычный телефонный провод, используемый до этого практически исключительно для передачи голоса. Он дешевле и проще в установке, чем коаксиал, и к тому же был уже установлен во многих офисах. 10Base-T (также известный, как IEEE 802.3i) использует только две из четырех пар кабеля UTP.

С появлением 10Base-T концентраторы стали основным средством соединения узлов. Концентраторы не только служили одиночными повторителями, увеличивая расстояние между рабочими станциями, они создавали звездчатую топологию, упрощающую проектирование и диагностику сети. Обнаружить неисправность в концентраторе гораздо проще, чем при старой линейной шинной конфигурации Ethernet, когда разрыв кабеля или поломка сетевой памяти выводили из строя целый сегмент, причем на обнаружение сбоя приходилось тратить несколько часов.

Разделяемый 10Base-T устанавливал определенные ограничения на протяженность сегмента и число повторителей. Максимальная протяженность коллизионного домена 10Base-T была равна 2500 метров при 5 сегментах по 500 метров с четырьмя повторителями. Три из пяти сегментов могли иметь другие узлы помимо повторителей, так что два сегмента использовались исключительно как промежуточные звенья между повторителями.

10Base-T с коммутацией на уровне сегмента

Недостатком обычных концентраторов является то, что все устройства, подсоединенные к концентратору, конкурируют за получение части полосы пропускания объединительной панели концентратора. В качестве одного из решений подобной проблемы можно предложить увеличение скорости объединительной панели, а затем предоставить каждому сегменту сети канал на 10 Мбит/с целиком - это называется коммутацией на уровне сегмента. Соединение между сегментами осуществляется внутри концентратора посредством высокоскоростного виртуального моста или коммутатора - он передает пакеты по месту назначения на основе адресной информации, содержащейся в пакете. Благодаря сосредоточению трафика между сегментами внутри концентратора, администраторы сетей могут оптимизировать производительность сети за счет локализации наиболее "популярных" узлов в разных сегментах. Коммутация на уровне настольной системы, когда каждой настольной системе предоставляется отдельный канал Ethernet, появилась одновременно с коммутацией на уровне сегмента - то есть около двух лет назад. Цена в расчете на порт коммутирующего концентратора была высокой, так что многие предпочитали коммутацию на уровне сегмента.

10Base-T с коммутацией на уровне настольной системы

С падением цен на коммутирующие концентраторы Ethernet в расчете на порт, выделение одного порта для отдельного устройства стало экономически оправданным. Максимальная скорость передачи осталась прежней - 10 Мбит/с, но теперь каждый ПК может использовать ее всю целиком. Кроме того, коммутация на уровне настольной системы сводит вероятность коллизий между пакетами практически на нет.

100Base-TX с коммутацией на уровне сегмента

Используя кадры тех же типов, что и Ethernet на 10 Мбит/с, 100Base-T (также известный, как IEEE 802.3u или Fast Ethernet) обеспечивает простоту интеграции с сетями FDDI и другими высокоскоростными технологиями. Однако эта гибкость имеет свою цену. При высокой скорости передачи время полного завершения передачи пакета в 100Base-T много короче, так что любая другая информация в коллизионном домене, для обеспечения нормальной работы, должна посылаться передающему узлу намного быстрее.

Как следствие - максимальная протяженность коллизионного домена 100Base-T составляет обычно только 205 метров вместо 2500 метров в сетях 10Base-T. Кроме того, для 100Base-TX (одна из реализаций 100Base-T) требуется проводка Категории 5 - этот тип медного кабеля применяется во многих новейших кабельных системах, тем не менее большая часть существующих сетей по-прежнему работает на проводке Категории 3. (Другая реализация, 100Base-T4, работает на четырех парах кабеля Категории 5, но, согласно обзору InfoWorld, интерес к этому стандарту невелик.)

100VG-AnyLAN с коммутацией на уровне сегмента

Если Ethernet никогда не предназначался для передачи трафика с установлением приоритетов, например для передачи видео, то 100VG-AnyLAN с коммутацией на уровне сегмента разрабатывался специально для обеспечения наивысшей производительности чувствительных ко времени приложений. Два основных рекламируемых достоинства 100VG-AnyLAN - это, во-первых, замена стохастического метода управления доступом к среде CSMA/CD на детерминистскую вырожденную (на базе концентратора) схему с передачей маркера, исключающую коллизии, а, во-вторых, архитектура DPA с установлением приоритетности пакетов в зависимости от типа приложения (например видеопакеты пользуются приоритетом по сравнению с файловыми или печатными пакетами). Еще одно несомненное достоинство - то, что 100VG-AnyLAN был одобрен в прошлом году IEEE как стандарт 802.12.

С технологической точки зрения, DPA представляет собой метод доступа, при котором узлы подают запрос (или требование) концентратору на отправку пакета. Каждый запрос помечается, как имеющий обычный приоритет либо как обладающий высоким приоритетом. Запросы с высоким приоритетом удовлетворяются в первую очередь. Это гарантирует, что видеокадры будут получены адресатом вовремя.

100VG-AnyLAN использует стандартные типы кадров Ethernet, а ввиду модификации метода контроля доступа к среде может передавать также и кадры Token Ring, причем с той же скоростью - 100 Мбит/с. В отличие от 100Base-TX, 100VG-AnyLAN работает по кабелю Категории 3, хотя при этом он и применяет все четыре пары. При работе по кабелю Категории 5 расстояние между повторителями может равняться 200 метрам, а общая протяженность сети - 4000 метрам.

Видео по сети?

Характеристики видеоклипа как такового, конфигурация клиентов и пропускная способность - все это оказывает влияние на качество воспроизведения видеоклиентом сервера.

Трудные для обработки данные

Понять, как видео реализуется в сети, можно только познакомившись с тем, как цифровой клип создается. Видеоролик состоит из отдельных кадров. При воспроизведении с условленной частотой они производят впечатление движущегося изображения. Цифровое видео устроено точно так же, при этом каждый кадр оцифровывается отдельно с заданным разрешением и глубиной цвета.

Вообще говоря, стандартная скорость воспроизведения составляет 30 кадров в секунду. Стандартное разрешение VGA равно 640х480 пикселов при глубине в 256 цветов (8 разрядов кодировки цвета для каждого пиксела). Если вы потрудитесь перемножить все эти цифры, то получите, что без сжатия одноминутный ролик полноэкранного видео занимает 527 Мбайт! Воспроизведение его по сети потребует пропускной способности свыше 70 Мбайт/с! Даже если уменьшить число цветов и разрешение, то необходимая пропускная способность будет по-прежнему превышать возможности обычных сетей и ПК.

Compresso Ultimato

К счастью, большая часть видеоданных повторяется из кадра в кадр, так что требуемая скорость передачи может быть существенно снижена за счет сжатия видеопотоков без заметной потери качества. Обычная степень сжатия 200:1 соответствует гораздо более реальной пропускной способности, равной 1,5 Мбит/с, для высококачественного воспроизведения видео с изображением в четверть экрана VGA.

Любая схема сжатия предполагает компромисс между степенью сжатия и производительностью, это особенно важно в случае видео, потому что оно должно распаковываться в реальном времени. Таким образом, стандарты на видеокодеки (кодеры/декодеры) должны быть оптимизированы либо с точки зрения качества, либо в отношении пропускной способности.

Исторически поддержка высококачественных стандартов осуществлялась посредством аппаратных кодеков. Аппаратные кодеки имеют один или более цифровых сигнальных процессоров со встроенными алгоритмами распаковки. Для низкокачественных приложений поставщики реализовывали чисто программные кодеки. Однако сегодня даже самые мощные ЦПУ не в силах справиться с задачами кодека высококачественного видео вместе со своими основными функциями.

Наиболее распространенными стандартами являются Indeo компании Intel, QuickTime компании Apple, MPEG и Video 1 компании Microsoft. Проведение исчерпывающего сравнения кодеков выходит далеко за рамки данного анализа. Мы выбрали MPEG-1 потому, что этот стандарт обеспечивает наилучшее качество при мощности потока данных лишь немногим большей, чем у конкурирующих стандартов.

Если вы хотите сами провести тестирование кодеков, то компания Doceo Publishing предлагает инструмент для оценки программных кодеков Video Compression Sampler.

Программный против аппаратного

Различия в качестве воспроизведения между аппаратными и программными декодерами MPEG оказались разительными. Программному декодеру SoftPEG 2.0 компании CompCore Multimedia требовался по меньшей мере клиент с Pentium 120 для достижения скорости 30 кадров в секунду при воспроизведении. Аппаратный декодер Realmagic Maxima компании Sigma Designs представлял собой 16-битный адаптер ISA, подсоединяемый к видеоадаптеру через внешний кабель. Качество воспроизведения Realmagic было много лучше, чем у SoftPEG, и сравнимо с тем, которое мы видим на экране телевизора. Различные решения реагировали на рост загруженности сети по-разному. SoftPEG отбрасывал видеокадры в попытке сохранить меньший по размерам аудиопоток целым - это сделано для того, чтобы SoftPEG мог работать в системах с недостаточной тактовой частотой ЦПУ. Плата декодера Realmagic рассчитана на бесперебойное поступление данных. Однако, когда в тестах сеть перестала своевременно справляться с возросшей нагрузкой, Realmagic просто делал паузу и ждал поступления данных - в результате звук был заметно прерывистым, а изображение подергивалось. Тем не менее мы пришли к заключению, что Realmagic представляет собой гораздо лучшее решение, хотя и более дорогое.

Следующая остановка сеть

Термин "видео по требованию" означает, что вы можете смотреть, что хотите и когда хотите. Мы использовали самый примитивный метод для обеспечения видеосервисов в сети, скопировав файлы MPEG-1 на жесткий диск сервера, откуда клиенты считывали их по сети. Это означает, что каждый пользователь создавал индивидуально поток данных 1.44 Мбит/с.

Выпускаемые некоторыми компаниями продукты позволяют одновременно работать в сети гораздо большему количеству видеоклиентов, чем в наших тестах. Кроме того, они обеспечивают такие возможности, как ограничение числа видеосеансов с тем, чтобы избежать перегрузки сети. Так, компания Starlight Networks предлагает нестандартный транспортный протокол для передачи видеотрафика плюс алгоритмы управления полосой пропускания на видеосервере. Starware компании Starlight выполняется как загружаемый модуль на серверах NetWare. Starlight предлагает также версии для других платформ, в том числе Sun Solaris.

Вглядываясь в магический кристалл

MPEG быстро становится стандартом де-факто для высококачественного цифрового видео. MPEG-2 - это стандарт на полноэкранное видео телевизионного качества при темпе передачи данных в 4 Мбит/с. На горизонте стандарт MPEG-4 для приложений с низкой полосой пропускания, таких как видеоконференции.

Microsoft также берет MPEG на вооружение. Технология ActiveMovie, наследница Video for Windows, является набором API для видеосервисов. Кроме того, она предоставляет программные декодеры MPEG-1, прозрачную поддержку аппаратных декодеров MPEG-2 и набор сервисов специально для воспроизведения видео и аудио в кодировке MPEG. Ряд возможностей нацелены специально на упрощение воспроизведения аудио и видео по сети Internet. ActiveMovie для Windows 95 и Windows NT должно появиться уже в июне.

В связи с недавним объявлением Intel об расширениях MMX для процессора Pentium, производительность ActiveMovie, Indio и других мультимедийных продуктов должна резко возрасти. MMX - это дополнительный набор из 57 команд для ускорения алгоритмов, часто используемых в мультимедиа и коммуникационных приложениях. Передача ряда этих функций ЦПУ вместе с добавлением новых типов данных и методик обработки, также предназначенных для мультимедиа-приложений, должна дать скачок в производительности систем на базе Intel при работе с видео. Однако приложения (например кодеки) должны быть модифицированы для поддержки этих расширений.

Качество услуг: сетевая нирвана?

Качество услуг особенно важно при работе в сети с чувствительными ко времени приложениями, например мультимедиа. Обычные сетевые приложения, как, например, сервисы файлов и печати, и даже клиент/серверные приложения могут вполне работать с той или иной степенью задержки в сети. В противоположность им приложения для мультимедиа зависят от точности синхронизации: цифровое видео и звук должны доставляться с требуемым качеством для воспроизведения "в реальном времени". Сбои в доставке сказываются на таких приложениях гораздо сильнее, приводя к паузам при воспроизведении звука и подергиванию видеоизображения.

Вот здесь как раз уместно вспомнить о интерфейсах прикладного программирования качества услуг. Если приложение может затребовать гарантированный диапазон полосы пропускания, создав "твердый канал" для прохождения данных, то развертывание чувствительных ко времени приложений не составит труда при наличии приложений, ОС и сетевого оборудования для активного управления полосой пропускания. Звучит великолепно, но на деле это означает необходимость гораздо более глубокой координации между приложениями, сетевыми ОС, концентраторами, коммутаторами, маршрутизаторами и другими устройствами в сети для поддержки передачи пакетов с установлением приоритетов. Отсутствие гарантированного качества услуг - это одно из величайших затруднений на пути широкомасштабного распространения цифрового видео и звука, тем не менее полноценные стандарты на качество услуг до сих пор не появились.

Не стоит, однако, отчаиваться - значительный прогресс в этой области налицо. В этом обзоре стандарт 100VG-AnyLAN с коммутацией на уровне сегмента и коммутирующие концентраторы LinkSwitch компании 3Com воплощают в жизнь некоторые возможности создания базы по реализации качества услуг. Как показывают результаты тестов, архитектура с установлением приоритета по требованию 100VG-AnyLAN оказалась лучшей, так как она позволяет устанавливать высокий приоритет портам на концентраторах и коммутаторах 100VG-AnyLAN. Эти порты принимали высококачественное аудио и видео без снижения качества воспроизведения, даже когда нагрузка на сеть достигала 70 Мбит/с, в то время как производительность остальных клиентов постепенно снижалась. Технология PACE с возможностью управления приоритетным доступом компании 3Com имеет сходные амбиции. В коммутируемых конфигурациях 10/100Base-T PACE реализует модификации стандартного метода доступа CSMA/CD для уменьшения числа коллизий и, как следствие, времени задержки. Наши тесты показали, что применение PACE давало лишь небольшой положительный эффект, которого явно недостаточно для использования видео в дополнительных тестах. PACE разработана и запатентована 3Com, но компания предоставляет лицензии на технологию другим компаниям для применения ее в их сетевых платах и концентраторах.

И Hewlett-Packard, и 3Com твердо уверены в том, что их технологии по обеспечению качества услуг станут гораздо более эффективными при наличии поддержки на уровне приложений. В настоящее время обе технологии реализуются на уровне портов: любой трафик через порт с высоким приоритетом рассматривается концентратором и коммутатором как приоритетный. Это означает также, что сами пакеты не модифицируются, в результате радиус действия этой технологии ограничивается поддерживающими ее коммутаторами. Реализация поддержки на уровне приложений позволит включать информацию о приоритете непосредственно в пакеты, увеличивая тем самым радиус действия.

По нашему мнению, 100VG-AnyLAN подходит лучше для реализации поддержки на уровне приложений, потому что его система каналов уже поддерживает DPA на сетевом уровне как на клиенте, так и на сервере.

И Hewlett-Packard, и 3Com заявляют о том, что они работают с Microsoft и Novell над включением своих QOS API в сетевые ОС этих компаний, но, к сожалению, ни один поставщик не может с уверенностью сказать, когда эта возможность станет наконец доступной.


КРАТКИЕ ИТОГИ ТЕСТИРОВАНИЯ

Оценки
8.6
100VG-AnyLAN с коммутацией

на уровне сегмента
6.2
100Base-TX с коммутацией
на уровне сегмента
5.7
10Base-T с коммутацией
на уровне настольной системы
5.6
10Base-T с коммутацией
на уровне сегмента
4.3
Разделяемый 10Base-T

Передавать видео через большинство сетей - то же самое, что пытаться выпить озеро Онтарио через соломинку. Модернизация сети позволит сменить соломинку на брандсбойт. Однако открытие шлюзов для видео предполагает наличие целого ряда продуктов, иными словами, целостного решения. В наших испытаниях решение на базе 100VG-AnyLAN обошло своего не в меру амбициозного соперника - 100Base-TX (Fast Ethernet) - при работе с такими чувствительными ко времени приложениями, как видео.

Требования цифрового видео к полосе пропускания превосходят возможности стандартных сетевых конфигураций - видеоконференции не имеют смысла, если тормозят работу бухгалтерии. Мы тестировали предполагаемые решения на предмет одновременной поддержки видео и обычных приложений.

В качестве исходной точки для сравнения был выбран старый добрый разделяемый 10Base-T. Хотя в нашем обзоре основное внимание уделено подключению настольных систем, каждое решение включало коммутируемую магистраль для поддержки избыточного трафика в результате увеличения полосы пропускания настольных систем. Поточная природа видео делает его более чувствительным к задержкам, чем обычные сетевые приложения, поэтому мы отдавали предпочтение коммутации перед маршрутизацией.

Все решения на 100 Мбит/с с честью выдержали наш основной тест, однако в дополнительном тесте 100VG-AnyLAN с коммутацией на уровне сегмента показал-таки свое превосходство. 100VG-AnyLAN не так быстро, как 100Base-TX, справлялся с передачей файлов и печатью, но его детерминистский метод распределения полосы пропускания, в отличие от других решений, обеспечивал хорошую масштабируемость и качественное видео во всех тестах.Данный метод доступа распределяет приоритеты по портам (например наивысший приоритет получит чувствительноый ко времени трафик). Распределение приоритетов позволяет масштабировать сеть предсказуемым образом и обеспечивать надлежащее качество услуг. 100VG-AnyLAN обладает также большей гибкостью при миграции от 10Base-T, если кабельная проводка четырехпарная. И, наконец, низкие цены Hewlett-Packard делают это решение особенно привлекательным.

Решение на базе 100Base-TX с коммутацией на уровне сегмента оказалось самым быстрым из всех, но множественный метод доступа с контролем несущей и предотвращением конфликтов не смог выдержать огромную нагрузку на сеть в дополнительном тесте. В его защиту можно сказать, что 100Base-TX начал "барахлить", только когда коэффициент загруженности достиг 80 процентов - ничего подобного 10Base-T даже и не снилось. Жесткие требования к проводке со стороны 100Base-TX сильно затрудняют переход от 10Base-T. Документация по реализации полнодуплексного режима была признана нами неудовлетворительной, что весьма прискорбно, так как в некоторых ситуациях полный дуплекс позволяет увеличить производительность практически вдвое.

10Base-T с коммутацией на уровне настольной системы показал достаточно неплохую производительность. Данное решение почти ничем не уступало решениям со 100 Мбит/с в нашем основном тесте, но при этом не выдержало дополнительный, что, впрочем, неудивительно. Однако нельзя с уверенностью сказать, что это решение будет работать и с другими приложениями, требующими широкой полосы пропускания.

Оказалось, что 10Base-T с коммутацией на уровне сегмента несколько лучше базового решения. При добавлении клиентов к разделяемому сегменту на 10 Мбит/с это решение быстро становилось неприемлемым. Признать его жизнеспособным по отношению к видеорешениям нельзя.

Наш тест для базового решения - разделяемого 10Base-T - подтвердил очевидное: ни файлы, ни печать, ни видео не могут обрабатываться адекватно при жесткой конкуренции за полосу пропускания. Эта стандартная конфигурация не могла справиться удовлетворительно с простейшим из наших тестов на работу с видео.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями