L'impacte d'Ethernet a les xarxes el 2020

La traducció de l'article s'ha elaborat expressament per als alumnes del curs "Enginyer de xarxes". Les inscripcions al curs ja estan obertes.

TORNA AL FUTUR AMB ETHERNET DE 10MB/S D'UN PARELL ÚNIC - PETER JONES, ETHERNET ALLIANCE I CISCO

Pot ser difícil de creure, però Ethernet de 10 Mbps torna a ser un tema molt popular a la nostra indústria. La gent em pregunta: "Per què tornem als anys vuitanta?" Hi ha una resposta senzilla, i per als que vam treballar en el sector en aquell moment, és molt familiar. En aquella època, abans que Ethernet esdevingués omnipresent, la xarxa era com el salvatge oest. Cadascun tenia els seus propis protocols, capes físiques, connectors, etc. No obstant això, des d'aleshores, TI ha concentrat el conjunt bàsic de tecnologies cap a Ethernet, que proporciona comunicacions sense problemes per a milers de milions de persones.

Si miro el sostre de la meva oficina, veig punts d'accés sense fil que es connecten a Ethernet. També veurem indicadors, sensors de temperatura, dispositius HVAC, il·luminació de sortida i molts altres tipus de dispositius que al seu torn no ho fan. El món de la "Tecnologia operativa" s'assembla a la informàtica dels anys 90, amb una gamma tan àmplia de capes físiques i protocols que sembla com si cadascú s'hagués inventat el seu (aquí teniu la connexió).

Peter Jones, enginyer distingit, Cisco

L'IEEE va aprovar l'Ethernet de parell únic de 10 Mbps (10SPE) el novembre de 2019, afegint dues noves especificacions de capa física per donar suport a dades i alimentar més de 1000 m de cable de coure d'un sol parell trenat, així com connectivitat multienllaç amb 8 nodes més de 25 cable m.. Aquests atributs el fan especialment adequat per habilitar Ethernet dins d'edificis i xarxes d'automatització industrial. El projecte Advanced Physical Layer (APL) es basa en 10SPE per a aplicacions en ubicacions perilloses.

10SPE es va desenvolupar per satisfer les necessitats dels usuaris en el camp de l'automatització d'edificis i l'automatització industrial i simplificar i accelerar la transició a Ethernet. Això fa que l'adopció de protocols i serveis de xarxa existents sigui un problema fàcil de resoldre, permetent que el món de l'OT es beneficiï de 30 anys d'innovació informàtica. La indústria ara té l'oportunitat de construir una infraestructura de xarxa única i comuna per a les instal·lacions.

Quan Ethernet compleix 40 anys, m'he emocionat amb la velocitat des dels primers dies.

ETHERNET: TECNOLOGIA DE CONNECTIVITAT GLOBAL - NATHAN TRACY, ETHERNET ALLIANCE I TE CONNECTIVITAT

El 2020 portarà un altre pas evolutiu en el creixement i el domini d'Ethernet com a tecnologia de comunicacions global. La mateixa tecnologia bàsica que va proporcionar comunicacions LAN rendibles al sector d'oficines fa 40 anys continua entrant en nous mercats, ja que tothom vol beneficiar-se del cost, el rendiment i la flexibilitat que ofereix Ethernet.

Les noves aplicacions que faran evolucionar les solucions Ethernet el 2020 inclouen xarxes Ethernet cablejades en vehicles residencials i comercials a velocitats superiors a 10 Gbps, així com el desenvolupament de xarxes Ethernet òptiques per a la indústria del transport. La majoria de la gent ja coneix el desenvolupament dels vehicles autònoms i els seus requisits. Tanmateix, els sensors, les càmeres i els sistemes de control que permetran aquesta meravella d'enginyeria també requeriran una xarxa Ethernet d'alt rendiment per protegir els ocupants, que també pot proporcionar tots els avantatges en xarxa del control individual de la climatització i l'entreteniment d'àudio i vídeo separat. Al mateix temps, la xarxa ha de garantir que es prioritzi el trànsit relacionat amb la seguretat sobre el trànsit relacionat amb la comoditat i l'entreteniment..

Nathan Tracey, gerent, Standards de la indústria, TE Connectivity

Per a aplicacions industrials, comercials, d'automoció i domèstiques, veurem una expansió en el rendiment declarat de Power over Ethernet (PoE) a mesura que es documenten noves opcions PoE i es posen al mercat per a una àmplia gamma d'aplicacions i sistemes nous, des d'edificis intel·ligents fins a electrodomèstics i Internet de les coses, sensors i controls. Per garantir que els productes PoE comercialitzats que compleixen aquests nivells de rendiment hagin estat provats per laboratoris de tercers certificats, Ethernet Alliance llançarà la següent fase del seu programa de certificació PoE. Una altra àrea d'adopció ràpida de la nova tecnologia Ethernet és en les aplicacions per connectar les nostres llars i empreses a la xarxa principal mitjançant el desenvolupament de la tecnologia de xarxa òptica passiva (PON) de nova generació, que oferirà velocitats agregades de 50 Gbps a través de xarxes. arribant com a mínim a 50 km.

També arribaran al mercat noves tarifes de dades Ethernet més altes per satisfer les necessitats de noves aplicacions intensives de vídeo accessibles a través de xarxes de núvol. Per igualar les taxes de dades com ara 100 Gbps, 200 Gbps i 400 Gbps, els tecnòlegs estan desenvolupant nous materials i noves arquitectures que permetran que aquestes velocitats vagin més enllà del que no era possible en el passat. Utilitzant potents eines de modelatge i aprofitant l'experiència passada, però amb nous materials, veurem equips Ethernet, mòduls òptics, connectors i cables que permeten als operadors de centres de dades d'hiperescala o núvol escalar-se a nous nivells de rendiment i oferir nous serveis.

De fet, el 2020 no només serà l'any que IEEE 802.3 compleixi 40 anys, sinó també l'any de l'expansió i el creixement continuats de les aplicacions, el rendiment i les taxes de dades d'Ethernet de nova generació.

ETHERNET SEGUIRÀ EXPANDANT-SE A NOUS MERCATS: JIM THEODORAS, ETHERNET ALLIANCE I HG GENUINE USA

El 2020, Ethernet continuarà expandint-se a nous mercats i aplicacions. Ethernet està substituint gradualment molts protocols especialitzats alternatius a causa dels seus nombrosos avantatges i escala d'estalvi. I a mesura que els requisits d'amplada de banda continuen creixent de manera exponencial, Ethernet no només havia d'anar més ràpid, sinó també avançar cap a formats de modulació més complexos i una paral·lelització més gran. En lloc de bits per segon, ara parlem de velocitat de transmissió; Els canals en sèrie són ara canals en sèrie N amb marcadors de marc integrats per garantir l'alineació. Si fem un pas enrere i mirem el panorama general, Ethernet ha evolucionat des d'un enllaç de comunicació punt a punt a la base de xarxes informàtiques distribuïdes arreu..

Jim Theodoras, vicepresident d'Investigació i Desenvolupament, HG Genuine USA

Amb més detall, el 2020 serà una altra fita per a Ethernet amb la introducció de la línia de productes de 112 Gbps. Tot i que 100 Gigabit Ethernet no és nou, aconseguir aquesta velocitat en enllaços sèrie no només posa a disposició la tercera generació de productes 100 Gigabit Ethernet optimitzats per costos, sinó que també permet la segona generació de 400 Gigabit Ethernet i els primers 800 Gigabit per segon. A l'ecosistema Ethernet, tot haurà de saltar endavant per funcionar més ràpid, més ampli i en formats de modulació més complexos. La primera generació de transceptors òptics de client de 400 Gigabit basats en 8x28Gbaud PAM4 començarà a enviar-se. Al mateix temps, es demostraran els primers clients de 800 Gigabit/s en 8x100 Gigabit Ethernet i 2x400 Gigabit Ethernet. La promesa d'enllaços en sèrie més barats en forma de 400G-ZR finalment està a punt de complir-se.

Com que la majoria de transceptors òptics i cables òptics actius es consumeixen a les xarxes d'àrea local, només té sentit minimitzar la sobrecàrrega i connectar directament l'òptica als circuits integrats de silici dins d'aquestes fibres. L'òptica envasada conjuntament està lluny d'estar preparada per a la producció, però l'any 2020, hi haurà un treball crític entre bastidors, ja que la indústria d'Ethernet canvia el seu múscul tècnic i els fons de desenvolupament per integrar les comunicacions òptiques directament a la matriu de silici.

ECOSISTEMA ETHERNET I APRENENTATGE MÀQUIN AL NÚV: ROB STONE, ETHERNET ALLIANCE I BROADCOM

El creixement de la capacitat de la xarxa global en tots els sectors ha estat tradicionalment impulsat per dos factors principals; afegir usuaris i afegir noves aplicacions. Tot i que el nombre d'usuaris continua creixent, es veu eclipsat per les demandes d'ample de banda impulsades per les noves aplicacions que, finalment, requereixen l'ús de noves tecnologies de xarxa per satisfer la demanda. Una d'aquestes classes d'aplicacions que està impulsant un creixement exponencial en els darrers anys és la intel·ligència artificial i l'aprenentatge automàtic (ML), especialment les xarxes neuronals profundes convolucionals.

El desplegament d'un sistema ML implica dues fases. En primer lloc, els models de xarxes neuronals s'han d'entrenar mitjançant conjunts de dades d'entrenament. Un cop es troba que els models entrenats són prou precisos, es passen a motors d'inferència, on les aplicacions finals poden utilitzar el model entrenat per predir (o "inferir") resultats donada la classificació de dades o consultes externes..

Rob Stone, enginyer distingit, Broadcom

Per accelerar el procés d'entrenament ML, s'utilitza la paral·lelització que inclou diversos nodes d'entrenament separats. Això es tradueix en requisits de xarxa estrictes per distribuir dades d'entrenament entre nodes, així com durant el procés d'entrenament posterior, ja que els paràmetres s'intercanvien entre nodes per millorar la precisió del model. Durant la inferència, l'aplicació final posa èmfasi en retornar el resultat ràpidament per minimitzar la latència visible per a l'usuari final i, per tant, una latència baixa és fonamental. Per aquests motius, tots els principals operadors d'hiperescala ara han desplegat el seu propi maquinari ML i alguns ofereixen ML al núvol com a servei per a aplicacions d'usuari final. La competència entre diferents serveis al núvol de ML està obligant els operadors a continuar invertint en actualitzacions d'infraestructura de xarxa per seguir sent competitius, la qual cosa, al seu torn, està impulsant la comunitat Ethernet a respondre a tecnologies que admeten requisits d'ample de banda més grans amb els reptes de mantenir un perfil de potència i cost acceptable.

Tanmateix, aquests sistemes interns de ML són inútils tret que les dades d'entrada es puguin recollir i enviar a motors d'inferència per fer prediccions. Dispositius com ara vehicles autònoms, IoT industrial i cases intel·ligents, oficines i ciutats utilitzen un conjunt divers de tecnologies de connectivitat, sense fil (xarxes d'àrea personal, així com xarxes d'àrea local o WiFi), amb cable, inclòs l'ús de tecnologies Power over Ethernet i cel·lulars. (LTE i 5G). Totes aquestes tecnologies aprofiten l'ecosistema Ethernet per crear solucions rendibles i altament interoperables.

Actualment, Nathan Tracy forma part del consell d'administració de l'Ethernet Alliance i ha participat activament en l'organització durant els darrers anys. És tecnòleg del grup d'arquitectura de sistemes i responsable d'estàndards de la indústria per a la unitat de negoci de dades i dispositius de TE Connectivity, responsable de desenvolupar estàndards i treballar amb clients clau per crear noves arquitectures de sistemes. Nathan també és membre actiu de diverses associacions de la indústria, actualment és president i membre del consell d'OIF i assisteix regularment i contribueix a IEEE 802.3 i COBO.

Jim Theodoras és membre de la junta directiva d'Ethernet i vicepresident d'investigació i desenvolupament a HG Genuine USA. És un experimentat professional de les comunicacions òptiques amb una trajectòria demostrada en la creació de nous fluxos d'ingressos mitjançant una combinació de creativitat, anàlisi de mercat, implicació del client, treball en equip multifuncional i suport. Té més de 30 anys d'experiència en la indústria de l'electrònica i l'òptica, abastant una àmplia gamma de temes diversos. Jim és l'antic president de l'Ethernet Alliance i antic editor de comunicacions òptiques de IEEE Communications Magazine. Té 20 patents en l'àmbit de les telecomunicacions i col·labora habitualment en publicacions del sector.

Rob Stone, Consell d'Administració d'Ethernet Alliance, és un enginyer distingit de l'equip d'Arquitectura de commutació de Broadcom, especialitzat en interconnexions de centres de dades, protocol i disseny de ports. És un participant actiu en diverses organitzacions de la indústria, com ara IEEE 802.3, COBO i altres mòduls MSA, i ha presidit el grup de treball tècnic MSA RCx i 25G Ethernet. Rob té més de 18 anys d'experiència en la indústria aportant tecnologia de comunicacions al mercat. Ha ocupat càrrecs tècnics i directius a Intel, Infinera, Emcore, Skorpios i Bandwidth 9.

Peter Jones és president del Consell d'Administració de l'Ethernet Alliance i un enginyer distingit del grup Cisco Enterprise Hardware. Treballa en noves tecnologies i arquitectures de sistemes per a productes de commutació, enrutament i sense fil de Cisco, així com productes de xarxa Cisco IoT. Va ser una figura clau en el desenvolupament dels commutadors de la sèrie Catalyst 3850, Catalyst 3650 i Catalyst 9000. A més del seu paper com a president de l'Ethernet Alliance, Peter també presideix el subcomitè Ethernet Alliance Single Pair Ethernet, participa en IEEE 802.3, i presideix l'Aliança NBASE-T.

Segons la tradició establerta, esperem els vostres comentaris i convidem a tothom seminari web gratuït, dins del qual considerarem el funcionament dels protocols VRRP/HSRP. Analitzarem casos en què sigui necessari utilitzar protocols de passarel·la redundants, i també examinarem les diferències entre els protocols i compararem el funcionament de HSRP/VRRP amb GLBP.

Font: www.habr.com