تأثير إيثرنت على الشبكات في عام 2020

تم إعداد ترجمة المقال خصيصًا لطلاب الدورة "مهندس الشبكة". التسجيل للدورة مفتوح الآن.

العودة إلى المستقبل مع زوج واحد من شبكة إيثرنت بسرعة 10 ميجابايت/ثانية - بيتر جونز، وETHERNET ALLIANCE وCISCO

قد يكون من الصعب تصديق ذلك، ولكن شبكة إيثرنت بسرعة 10 ميجا بت في الثانية أصبحت مرة أخرى موضوعًا شائعًا للغاية في صناعتنا. يسألني الناس: "لماذا نعود إلى الثمانينيات؟" هناك إجابة بسيطة، وهي مألوفة بالنسبة لأولئك الذين عملوا في الصناعة في ذلك الوقت. في تلك الحقبة، قبل أن تصبح شبكة Ethernet في كل مكان، كانت الشبكات مثل الغرب المتوحش. وكان لكل منها بروتوكولاته الخاصة، وطبقاته المادية، وموصلاته، وما إلى ذلك. ومع ذلك، قامت تكنولوجيا المعلومات منذ ذلك الحين بتركيز المجموعة الأساسية من التقنيات نحو شبكة إيثرنت، التي توفر اتصالات سلسة لمليارات الأشخاص.

إذا نظرت إلى السقف في مكتبي، أرى نقاط وصول لاسلكية تتصل بشبكة إيثرنت. سأرى أيضًا المؤشرات وأجهزة استشعار درجة الحرارة وأجهزة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء وإضاءة الخروج والعديد من أنواع الأجهزة الأخرى التي بدورها لا تفعل ذلك. يبدو عالم "التكنولوجيا التشغيلية" مثل تكنولوجيا المعلومات في التسعينيات، مع مجموعة واسعة من الطبقات والبروتوكولات المادية التي تبدو كما لو أن كل شخص قد اخترع بروتوكولاته الخاصة (هذا هو الاتصال).

بيتر جونز، مهندس متميز، شركة سيسكو

تمت الموافقة على شبكة إيثرنت أحادية الزوج بسرعة 10 ميجابت في الثانية (10SPE) من قبل IEEE في نوفمبر 2019، مما أضاف مواصفات جديدة للطبقة المادية لدعم البيانات والطاقة لأكثر من 1000 متر من الكابلات النحاسية الفردية الملتوية، بالإضافة إلى اتصال متعدد الوصلات مع 8 عقد أكثر من 25 عقدة م كابل.. هذه السمات تجعلها مناسبة بشكل فريد لتمكين شبكة إيثرنت داخل المباني وشبكات الأتمتة الصناعية. يعتمد مشروع الطبقة الفيزيائية المتقدمة (APL) على 10SPE لتطبيقات المواقع الخطرة.

تم تطوير 10SPE لتلبية احتياجات المستخدمين في مجال أتمتة المباني والأتمتة الصناعية وتبسيط وتسريع الانتقال إلى Ethernet. وهذا يجعل اعتماد بروتوكولات وخدمات الشبكة الحالية مشكلة سهلة الحل، مما يسمح لعالم التكنولوجيا التشغيلية بالاستفادة من 30 عامًا من الابتكار في مجال تكنولوجيا المعلومات. تتمتع الصناعة الآن بفرصة بناء بنية تحتية مشتركة لشبكة واحدة للمرافق.

مع بلوغ Ethernet عامها الأربعين، كنت متحمسًا بشأن السرعة منذ الأيام الأولى.

إيثرنت: تقنية الاتصال العالمية - ناثان تريسي، تحالف إيثرنت واتصالات الشركة المصرية للاتصالات

سيجلب عام 2020 خطوة تطورية أخرى في نمو وهيمنة الإيثرنت كتقنية اتصالات عالمية. نفس التقنية الأساسية التي وفرت اتصالات LAN فعالة من حيث التكلفة في قطاع المكاتب منذ 40 عامًا لا تزال تجد طريقها إلى أسواق جديدة حيث يرغب الجميع في الاستفادة من التكلفة والأداء والمرونة التي توفرها شبكة Ethernet.

تشمل التطبيقات الجديدة التي ستطور حلول إيثرنت في عام 2020 شبكات إيثرنت السلكية في المركبات السكنية والتجارية بسرعات تزيد عن 10 جيجابت في الثانية، بالإضافة إلى تطوير شبكات إيثرنت الضوئية لصناعة النقل. معظمهم يدركون بالفعل تطور المركبات ذاتية القيادة ومتطلباتها. ومع ذلك، فإن أجهزة الاستشعار والكاميرات وأنظمة التحكم التي ستمكن مثل هذه الأعجوبة الهندسية ستتطلب أيضًا شبكة إيثرنت عالية الأداء لحماية الركاب، والتي يمكنها أيضًا توفير جميع المزايا الشبكية للتحكم الفردي في المناخ والترفيه المنفصل للصوت والفيديو. وفي الوقت نفسه، يجب أن تضمن الشبكة إعطاء الأولوية لحركة المرور المتعلقة بالأمن على حركة المرور المتعلقة بالراحة والترفيه..

ناثان تريسي، مدير معايير الصناعة، TE Connectivity

بالنسبة للتطبيقات الصناعية والتجارية والسيارات والمنزلية، سنشهد توسعًا في الأداء المعلن للطاقة عبر الإيثرنت (PoE) حيث يتم توثيق خيارات PoE الجديدة وطرحها في السوق لمجموعة واسعة من التطبيقات والأنظمة الجديدة - من المباني الذكية إلى الأجهزة وإنترنت الأشياء وأجهزة الاستشعار وأجهزة التحكم. للتأكد من أن منتجات PoE التي يتم تسويقها على أنها تلبي مستويات الأداء هذه قد تم اختبارها من قبل مختبرات خارجية معتمدة، سيقوم Ethernet Alliance بإطلاق المرحلة التالية من برنامج شهادة PoE الخاص به. هناك مجال آخر للاعتماد السريع لتقنية إيثرنت الجديدة يتمثل في تطبيقات ربط منازلنا وشركاتنا بالشبكة الأساسية من خلال تطوير تقنية الشبكة الضوئية السلبية (PON) من الجيل التالي، والتي ستوفر سرعات إجمالية تبلغ 50 جيجابت في الثانية عبر الشبكات. تصل إلى 50 كم على الأقل.

سيتم أيضًا طرح معدلات بيانات إيثرنت أعلى جديدة في السوق لتلبية احتياجات التطبيقات الجديدة كثيفة الفيديو والتي يمكن الوصول إليها من خلال الشبكات السحابية. لمطابقة معدلات البيانات مثل 100 جيجابت في الثانية، و200 جيجابت في الثانية، و400 جيجابت في الثانية، يقوم التقنيون بتطوير مواد جديدة وبنيات جديدة تسمح لهذه السرعات بتجاوز ما لم يكن ممكنًا في الماضي. باستخدام أدوات النمذجة القوية والبناء على الخبرة السابقة، ولكن باستخدام مواد جديدة، سنرى معدات Ethernet والوحدات الضوئية والموصلات والكابلات التي تمكن مشغلي مراكز البيانات فائقة النطاق أو السحابية من الارتقاء إلى مستويات جديدة من الأداء وتقديم خدمات جديدة.

في الواقع، لن يكون عام 2020 هو العام الذي يبلغ فيه IEEE 802.3 عامه الأربعين فحسب، بل سيكون أيضًا عام التوسع والنمو المستمر في تطبيقات Ethernet والأداء ومعدلات البيانات من الجيل التالي.

سوف تستمر شبكة ETHERNET في التوسع في أسواق جديدة - JIM Theodoras، ETHERNET ALLIANCE وHG GENUINE USA

وفي عام 2020، ستواصل شبكة Ethernet التوسع في أسواق وتطبيقات جديدة. تحل شبكة Ethernet تدريجياً محل العديد من البروتوكولات المتخصصة البديلة نظرًا لمزاياها العديدة وحجم التوفير الذي توفره. ومع استمرار نمو متطلبات النطاق الترددي بشكل كبير، لم يكن على شبكة Ethernet أن تصبح أسرع فحسب، بل كانت أيضًا تتجه نحو تنسيقات تعديل أكثر تعقيدًا وموازاة أكبر. بدلاً من البتات في الثانية، نتحدث الآن عن معدل الباود؛ أصبحت القنوات التسلسلية الآن قنوات N-serial مع علامات إطار مدمجة لضمان المحاذاة. إذا عدنا إلى الوراء ونظرنا إلى الصورة الكبيرة، فقد تطورت شبكة إيثرنت من رابط اتصال من نقطة إلى نقطة إلى أساس شبكات الحوسبة الموزعة في كل مكان..

جيم ثيودوراس، نائب رئيس قسم البحث والتطوير بشركة HG Original USA

وبمزيد من التفاصيل، سيكون عام 2020 بمثابة علامة فارقة أخرى لشبكة إيثرنت مع تقديم خط إنتاج بسرعة 112 جيجابت في الثانية. على الرغم من أن 100 جيجابت إيثرنت ليس جديدًا، فإن تحقيق هذه السرعة على الروابط التسلسلية لا يتيح فقط الجيل الثالث من منتجات 100 جيجابت إيثرنت ذات التكلفة المثلى، ولكنه يتيح أيضًا الجيل الثاني من 400 جيجابت إيثرنت وأول 800 جيجابت في الثانية. في نظام Ethernet البيئي، يجب أن يقفز كل شيء إلى الأمام للعمل بشكل أسرع وأوسع وبتنسيقات تعديل أكثر تعقيدًا. سيبدأ شحن الجيل الأول من أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية للعميل بسعة 400 جيجابت المستندة إلى 8x28Gbaud PAM4. وفي الوقت نفسه، سيتم عرض أول عملاء بسرعة 800 جيجابت/ثانية في 8x100 جيجابت إيثرنت و2x400 جيجابت إيثرنت. إن الوعد بروابط تسلسلية أرخص على شكل 400G-ZR على وشك أن يتحقق أخيرًا.

نظرًا لأن معظم أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية والكابلات الضوئية النشطة يتم استهلاكها في شبكات المنطقة المحلية، فمن المنطقي تقليل الحمل الزائد وتوصيل البصريات مباشرة بوحدات السيليكون المرحلية الموجودة داخل هذه الألياف. إن البصريات المعبأة بشكل مشترك بعيدة كل البعد عن أن تكون جاهزة للإنتاج، ولكن بحلول عام 2020، سيحدث عمل حاسم خلف الكواليس حيث تقوم صناعة إيثرنت بتحويل عضلاتها التقنية بالإضافة إلى أموال التطوير نحو دمج الاتصالات البصرية مباشرة في قالب السيليكون.

نظام إيثرنت البيئي وتعلم الآلة السحابية - Rob Stone وETHERNET ALLIANCE وBROADCOM

كان النمو في قدرة الشبكة العالمية في جميع القطاعات مدفوعًا تقليديًا بعاملين رئيسيين؛ إضافة مستخدمين وإضافة تطبيقات جديدة. وبينما يستمر عدد المستخدمين في النمو، فإنه يتضاءل أمام متطلبات عرض النطاق الترددي المدفوعة بالتطبيقات الجديدة التي تتطلب في النهاية استخدام تقنيات الشبكات الجديدة لتلبية الطلب. أحد هذه الفئات من التطبيقات التي تدفع النمو الهائل في السنوات الأخيرة هو الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي (ML)، وخاصة الشبكات العصبية العميقة التلافيفية.

يتضمن نشر نظام تعلم الآلة مرحلتين. أولاً، تحتاج نماذج الشبكات العصبية إلى التدريب باستخدام مجموعات بيانات التدريب. بمجرد العثور على أن النماذج المدربة دقيقة بما فيه الكفاية، يتم تمريرها إلى محركات الاستدلال، حيث يمكن للتطبيقات النهائية استخدام النموذج المدرب للتنبؤ (أو "استنتاج") النتائج بالنظر إلى تصنيف البيانات أو الاستعلامات الخارجية..

روب ستون، مهندس متميز، Broadcom

لتسريع عملية التدريب على تعلم الآلة، يتم استخدام الموازاة التي تتضمن عدة عقد تدريب منفصلة. وينتج عن ذلك متطلبات شبكة صارمة لتوزيع بيانات التدريب بين العقد، وكذلك أثناء عملية التدريب اللاحقة حيث يتم تبادل المعلمات بين العقد لتحسين دقة النموذج. أثناء الاستدلال، يؤكد التطبيق النهائي على إرجاع النتيجة بسرعة لتقليل زمن الوصول المرئي للمستخدم النهائي، وبالتالي فإن زمن الوصول المنخفض يعد أمرًا بالغ الأهمية. لهذه الأسباب، قام جميع مشغلي النطاق الكبير الآن بنشر أجهزة التعلم الآلي الخاصة بهم، ويقدم البعض التعلم الآلي السحابي كخدمة لتطبيقات المستخدم النهائي. تجبر المنافسة بين مختلف خدمات التعلم الآلي السحابية المشغلين على مواصلة الاستثمار في ترقيات البنية التحتية للشبكة لتظل قادرة على المنافسة، الأمر الذي يدفع بدوره مجتمع إيثرنت للاستجابة للتقنيات التي تدعم متطلبات النطاق الترددي المتزايد مع تحديات الحفاظ على ملف تعريف مقبول للطاقة والتكلفة.

ومع ذلك، فإن أنظمة تعلم الآلة الداخلية هذه تكون عديمة الفائدة ما لم يتم جمع البيانات المدخلة وإرسالها إلى محركات الاستدلال لإجراء التنبؤات. تستخدم الأجهزة مثل المركبات المستقلة وإنترنت الأشياء الصناعي والمنازل الذكية والمكاتب والمدن مجموعة متنوعة من تقنيات الاتصال، واللاسلكية (شبكات المنطقة الشخصية وكذلك شبكات المنطقة المحلية أو WiFi)، والسلكية بما في ذلك استخدام تقنيات الطاقة عبر الإيثرنت، والخلوية (LTE و 5G). تستفيد كل هذه التقنيات من النظام البيئي لشبكة Ethernet لإنشاء حلول فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتشغيل البيني بشكل كبير.

يعمل ناثان تريسي حاليًا في مجلس إدارة Ethernet Alliance وقد شارك بنشاط في المنظمة على مدار السنوات العديدة الماضية. وهو تقني في فريق هندسة النظام وقائد معايير الصناعة لوحدة أعمال البيانات والأجهزة في TE Connectivity، وهو مسؤول عن تطوير المعايير والعمل مع العملاء الرئيسيين لإنشاء بنيات نظام جديدة. ناثان هو أيضًا عضو نشط في العديد من جمعيات الصناعة، ويعمل حاليًا كرئيس وعضو مجلس إدارة في OIF ويحضر ويساهم بانتظام في IEEE 802.3 وCOBO.

جيم ثيودوراس هو عضو في مجلس إدارة Ethernet ونائب رئيس البحث والتطوير في شركة HG حقيقية بالولايات المتحدة الأمريكية. إنه متخصص متمرس في مجال الاتصالات البصرية ويتمتع بسجل حافل في إنشاء مصادر إيرادات جديدة من خلال مزيج من الإبداع وتحليل السوق وإشراك العملاء والعمل الجماعي متعدد الوظائف والدعم. يتمتع بخبرة تزيد عن 30 عامًا في مجال الإلكترونيات والبصريات، ويغطي مجموعة واسعة من المواضيع المتنوعة. جيم هو الرئيس السابق لتحالف Ethernet ومحرر الاتصالات البصرية السابق لمجلة IEEE Communications. وهو يحمل 20 براءة اختراع في مجال الاتصالات وهو مساهم متكرر في المنشورات الصناعية.

روب ستون، مجلس إدارة Ethernet Alliance، هو مهندس متميز في فريق Switch Architecture في Broadcom، وهو متخصص في التوصيلات البينية لمراكز البيانات والبروتوكول وتصميم المنافذ. وهو مشارك نشط في عدد من المنظمات الصناعية، بما في ذلك IEEE 802.3 وCOBO ووحدات MSA الأخرى، وترأس مجموعة العمل الفنية MSA RCx و25G Ethernet. يتمتع روب بأكثر من 18 عامًا من الخبرة في مجال جلب تكنولوجيا الاتصالات إلى السوق. وقد شغل مناصب فنية وإدارية في Intel وInfinera وEmcore وSkorpios وBandwidth 9.

بيتر جونز هو رئيس مجلس إدارة تحالف Ethernet ومهندس متميز في مجموعة Cisco Enterprise Hardware. وهو يعمل على التقنيات الجديدة وبنيات الأنظمة لمنتجات Cisco للتبديل والتوجيه واللاسلكية، بالإضافة إلى منتجات Cisco IoT Networking. لقد كان شخصية رئيسية في تطوير محولات سلسلة Catalyst 3850 وCatalyst 3650 وCatalyst 9000. بالإضافة إلى دوره كرئيس لتحالف Ethernet، يرأس بيتر أيضًا اللجنة الفرعية لـ Ethernet Alliance Single Pair Ethernet، ويشارك في IEEE 802.3، ويرأس تحالف NBASE-T.

وفقا للتقاليد الراسخة، نحن في انتظار تعليقاتكم وندعو الجميع لذلك ندوة مجانية على الويب، حيث سننظر في تشغيل بروتوكولات VRRP/HSRP. سنقوم بتحليل الحالات التي يكون من الضروري فيها استخدام بروتوكولات البوابة المتكررة، كما سنفحص الاختلافات بين البروتوكولات ونقارن تشغيل HSRP/VRRP مع GLBP.

المصدر: www.habr.com