Multigigabit Ethernet: cos'è e perché è utile

Le reti Gigabit Ethernet sono sempre più parte del nostro quotidiano: conosciute anche come 1 GbE sono l’evoluzione del vecchio protocollo Fast Ethernet (massimo 100 Mbps) poiché permettono di trasferire dati fino a 1 Gbps su cavo Ethernet a patto di disporre di dispositivi compatibili.

Complice anche la disponibilità delle prime connessioni a banda ultralarga da 2,5 Gbps o più (XGS-PON permetterà di disporre di ben 10 Gbps simmetrici) si parla sempre più spesso di Multigigabit Ethernet.
Quali sono i vantaggi del nuovo standard di rete, quali sono le insidie e le cose da sapere? Proviamo a rispondere a queste e ad altre domande.

Perché c’è bisogno del collegamento Ethernet se si può usare il WiFi?

Nel caso dello spettro radio le comunicazioni sono sempre soggette a interferenze e il segnale può degradarsi rapidamente quanto più ci si muove da un ambiente all’altro e tanto più si sale con le frequenze (ad esempio WiFi sui 5 o 6 GHz).

Il cavo di rete ha un vantaggio innegabile: i dispositivi che lo utilizzano possono servirsene in modo esclusivo mentre lo spettro WLAN può essere condiviso da tanti dispositivi, anche quelli di privati e imprese vicini.
Parlando di WiFi mesh abbiamo già visto quanto sia preferibile realizzare il collegamento di backhauling via Ethernet anziché in modalità wireless.

L’utilizzo di un collegamento Ethernet allevia il carico sulla WLAN, specialmente quando la rete locale si trova continuamente a gestire importanti moli di traffico: si pensi allo streaming di contenuti video ad alta risoluzione.

Con un cavo Ethernet si può anche trasportare energia (Power-over-Ethernet, PoE) con la possibilità di alimentare telecamere di sorveglianza, basi WLAN e telefoni VoIP trasferendo i pacchetti dati con un’unica connessione RJ-45.

C’è davvero la necessità di trasferire i dati a 2,5 Gbps o più?

Se la connessione in fibra ottica messa a disposizione dall’operatore di telecomunicazioni fosse in grado di trasferire 2,5 Gbps o più è assolutamente necessario configurare la propria LAN in modo da poter sfruttare al massimo il collegamento dati ultrabroadband.

Ma anche se il collo di bottiglia fosse proprio la connessione del provider Internet e non si superassero i 300 Mbps guardare in ottica futura al Multigigabit Ethernet ha comunque senso. Perché?

Tutti coloro che copiano costantemente file molto grandi (registrazioni video, immagini di macchine virtuali, backup di PC e workstation,…) avanti e indietro tra dispositivi connessi in rete locale proprio grazie al Multigigabit Ethernet possono ridurre drasticamente i tempi di trasferimento dei dati e trarre vantaggio da velocità di trasferimento nettamente superiori.

Jumbo frame e ping

Con il termine jumbo frame si fa riferimento ai frame Ethernet con più di 1518 byte di payload, dimensione standard fissata dallo standard IEEE 802.3.
L’uso dei jumbo frame riduce l’overhead e il carico sulla CPU e tende a migliorare le prestazioni TCP. In rari casi, comunque, alcune incompatibilità possono portare a cali in termini di throughput se i jumbo frame sono attivati su hardware di produttori diversi.

Attivando jumbo frame da 9000 byte il throughput TCP massimo su una connessione 10 GbE può salire da 9,4 a 9,9 Gbps. Un miglioramento del 5% certamente misurabile che però difficilmente risulta evidente all’atto pratico.
Più marcato invece in minor carico sulla CPU: con un processore Core i3-6300 il lavoro che la CPU deve svolgere si abbassa fino al 10%.

Con le configurazioni Multigigabit Ethernet anche la latenza (Round Trip Time, RTT) tende a scendere anche se la differenza tra Gigabit Ethernet e 10 Gigabit Ethernet all’interno della LAN è così piccola (0,5 ms) che non ha senso neppure per i videogiocatori.

Gli svantaggi di Multigigabit Ethernet

Non è ovviamente tutto rose e fiori: passare a uno schema Multigigabit Ethernet porta con sé anche qualche svantaggio: innanzi tutto nuovi investimenti in hardware.

Per allestire una rete Multigigabit Ethernet sono necessari router e switch di ultima generazione (10 GbE per arrivare fino a 10 Gbps) e ovviamente cavi almeno Cat-6.
Alcune schede madri di fascia alta hanno già una connessione di rete a 2,5 Gbps ma le prestazioni garantite dalle schede di rete dei singoli PC possono in ogni caso costituire un collo di bottiglia. Il trasferimento dei dati avverrà sempre alla velocità più bassa: se il router e il dispositivo di destinazione sono compatibili 10 GbE il trasferimento dati da un dispositivo Ethernet 1 GbE non potrà mai superare i 950 Mbps circa (118 MB/s).

La tecnologia 10GBase-T, 10 Gbps via cavo di rame, esiste dal 2006 ma finora si è diffusa lentamente perché richiede un cablaggio Cat-6a per la lunghezza massima del segmento Ethernet di 100 metri.
NBase-T sta in alcuni casi sostituendo l’affermato standard Gigabit Ethernet supportando i “livelli intermedi” di 2,5 e 5 Gbps perché funziona anche sui vecchi cavi Cat-5e su lunghezze fino a 50 metri.

Chiunque aggiorni il proprio hardware adesso non dovrebbe però cadere nell’errore e accontentarsi di 2,5 Gbps ma guardare subito altrimenti una sostituzione dell’hardware potrebbe essere necessaria già tra qualche anno.

Più aumenta la banda e più crescono inoltre i requisiti in termini energetici: una porta Gigabit Ethernet può cavarsela con circa 0,3W sono necessari 2-3W per 10 Gbps su rame. Switch e router più performanti devono quindi spesso montare un dissipatore.