Der Einfluss von Ethernet auf die Vernetzung im Jahr 2020

Die Übersetzung des Artikels wurde speziell für die Studierenden des Kurses erstellt "Netzwerktechniker". Die Anmeldung für den Kurs ist bereits möglich.

ZURÜCK IN DIE ZUKUNFT MIT 10 MB/S SINGLE PAIR ETHERNET – PETER JONES, ETHERNET ALLIANCE UND CISCO

Man kann es kaum glauben, aber 10 Mbit/s Ethernet wird in unserer Branche wieder zu einem sehr beliebten Thema. Die Leute fragen mich: „Warum gehen wir zurück in die 1980er Jahre?“ Es gibt eine einfache Antwort, und für diejenigen von uns, die damals in der Branche gearbeitet haben, ist sie sehr vertraut. In dieser Zeit, bevor Ethernet allgegenwärtig wurde, glichen Netzwerke dem Wilden Westen. Jedes hatte seine eigenen Protokolle, physikalischen Schichten, Anschlüsse usw. Seitdem hat die IT jedoch einen Kernsatz von Technologien auf Ethernet konzentriert, das Milliarden von Menschen eine unterbrechungsfreie Kommunikation ermöglicht.

Wenn ich in meinem Büro an die Decke schaue, sehe ich drahtlose Zugangspunkte, die eine Verbindung zu Ethernet herstellen. Ich werde auch Indikatoren, Temperatursensoren, HVAC-Geräte, Ausgangsbeleuchtung und viele andere Arten von Geräten sehen, bei denen dies nicht der Fall ist. Die Welt der „Operational Technology“ ähnelt der IT der 90er Jahre, mit einer so breiten Palette an physikalischen Schichten und Protokollen, dass es scheint, als hätte jeder sein eigenes erfunden (hier ist der Link).

Peter Jones, angesehener Ingenieur, Cisco

10 Mbit/s Single Pair Ethernet (10SPE) wurde im November 2019 vom IEEE genehmigt und fügt zwei neue Spezifikationen für die physikalische Schicht hinzu, um Daten und Strom über 1000 m eines einzelnen Twisted-Pair-Kupferkabels und 8-Knoten-Multilink über 25 m Kabel zu unterstützen. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet es sich hervorragend für die Bereitstellung von Ethernet in Gebäuden und industriellen Automatisierungsnetzwerken. Das Advanced Physical Layer (APL)-Projekt basiert auf 10SPE für Arbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen.

10SPE wurde entwickelt, um die Anforderungen von Benutzern der Gebäude- und Industrieautomation zu erfüllen und den Übergang zu Ethernet zu vereinfachen und zu beschleunigen. Dies macht die Übernahme bestehender Netzwerkprotokolle und -dienste zu einem leicht zu lösenden Problem und ermöglicht der OT-Welt, die Vorteile von 30 Jahren IT-Innovation zu nutzen. Jetzt hat die Branche die Möglichkeit, eine einzige gemeinsame Netzwerkinfrastruktur für Objekte aufzubauen.

In dem Jahr, in dem Ethernet 40 Jahre alt wird, war ich von Anfang an von der Geschwindigkeit begeistert.

ETHERNET: GLOBALE KONNEKTIVITÄTSTECHNOLOGIE – NATHAN TRACY, ETHERNET ALLIANCE UND TE CONNECTIVITY

Das Jahr 2020 wird einen weiteren Evolutionsschritt im Wachstum und der Dominanz von Ethernet als globale Kommunikationstechnologie bringen. Die gleiche zugrunde liegende Technologie, die vor 40 Jahren für kostengünstige LAN-Kommunikation im Bürosektor sorgte, findet weiterhin ihren Weg in neue Märkte, da jeder von den Kosten, der Leistung und der Flexibilität profitieren möchte, die Ethernet bietet.

Zu den neuen Anwendungen, die Ethernet-Lösungen im Jahr 2020 vorantreiben werden, gehören kabelgebundene Ethernet-Netzwerke in Privat- und Nutzfahrzeugen mit Geschwindigkeiten von mehr als 10 Gbit/s sowie die Entwicklung optischer Ethernet-Netzwerke für die Transportindustrie. Den meisten ist die Entwicklung autonomer Fahrzeuge und deren Anforderungen bereits bekannt. Allerdings erfordern die Sensoren, Kameras und Steuerungssysteme, die ein solches Wunder der Technik ermöglichen, auch ein leistungsstarkes Ethernet-Netzwerk zum Schutz der Passagiere, das auch alle vernetzten Vorteile der persönlichen Klimatisierung und diskreten Audio- und Videounterhaltung bieten kann. Gleichzeitig muss das Netzwerk sicherstellen, dass der sicherheitsrelevante Verkehr Vorrang vor dem Komfort- und Unterhaltungsverkehr hat..

Nathan Tracy, Geschäftsführer, Industriestandards, TE Connectivity

Für Industrie-, Gewerbe-, Automobil- und Heimanwendungen werden wir eine Ausweitung der spezifizierten Power over Ethernet (PoE)-Leistung erleben, da neue PoE-Optionen dokumentiert und für eine Vielzahl neuer Anwendungen und Systeme, von intelligenten Gebäuden bis hin zu Privathaushalten, auf den Markt gebracht werden Haushaltsgeräte und das Internet der Dinge, Sensoren und Steuerungen. Um sicherzustellen, dass PoE-Produkte, die diese Leistungsniveaus erfüllen, von zertifizierten Drittlabors validiert wurden, wird die Ethernet Alliance die nächste Phase des PoE-Zertifizierungsprogramms einführen. Ein weiterer Bereich der schnellen Einführung der neuen Ethernet-Technologie sind Anwendungen, die es unseren Haushalten und Unternehmen ermöglichen, sich mit dem Kernnetzwerk zu verbinden, und zwar durch die Entwicklung der PON-Technologie (Passive Optical Network) der nächsten Generation, die Gesamtgeschwindigkeiten von 50 Gbit/s liefern wird Netzwerke mit einer Reichweite von mindestens 50 km.

Außerdem werden neue, höhere Ethernet-Datenraten auf den Markt kommen, um den Anforderungen neuer videointensiver Anwendungen gerecht zu werden, die über Cloud-Netzwerke verfügbar sind. Um Datenraten wie 100 Gbit/s, 200 Gbit/s und 400 Gbit/s zu erreichen, entwickeln Technologen neue Materialien und neue Architekturen, die es ermöglichen, mit diesen Geschwindigkeiten das zu erreichen, was in der Vergangenheit nicht möglich war. Mit leistungsstarken Modellierungstools und aufbauend auf früheren Erfahrungen, aber mit neuem Material, werden wir Ethernet-Hardware, optische Module, Anschlüsse und Kabel sehen, die es Betreibern von Hyperscale- oder Cloud-Rechenzentren ermöglichen, neue Leistungsniveaus zu erreichen und neue Dienste bereitzustellen.

Tatsächlich wird 2020 nicht nur das Jahr sein, in dem IEEE 802.3 40 Jahre alt wird, sondern auch das Jahr der kontinuierlichen Expansion und des Wachstums bei Ethernet-Anwendungen, Leistung und Datenraten der nächsten Generation.

ETHERNET WIRD WEITER IN NEUE MÄRKTE EXPANDIERT – JIM THEODORAS, ETHERNET ALLIANCE UND HG GENUINE USA

Im Jahr 2020 wird Ethernet weiter in neue Märkte und Anwendungen expandieren. Aufgrund seiner vielen Vorteile und Skaleneffekte ersetzt Ethernet nach und nach viele alternative proprietäre Protokolle. Und da der Bandbreitenbedarf weiterhin exponentiell wächst, musste Ethernet nicht nur schneller werden, sondern auch auf komplexere Modulationsformate und mehr Parallelisierung umsteigen. Anstelle von Bits pro Sekunde sprechen wir jetzt von der Baudrate; Serielle Verbindungen sind jetzt N-serielle Verbindungen mit eingebetteten Rahmenmarkierungen, um die Ausrichtung sicherzustellen. Wenn wir zurückgehen und das Gesamtbild betrachten, hat sich Ethernet von einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung zum Rückgrat verteilter Computernetzwerke überall entwickelt..

Jim Theodoras, Vizepräsident für Forschung und Entwicklung HG Genuine USA

Genauer gesagt wird 2020 mit der Einführung der 112-Gbit/s-Produktlinie ein weiterer Meilenstein für Ethernet sein. Obwohl 100-Gigabit-Ethernet nichts Neues ist, macht das Erreichen dieser Geschwindigkeit in seriellen Verbindungen nicht nur die dritte Generation kostenoptimierter 100-Gigabit-Ethernet-Produkte verfügbar, sondern ermöglicht auch die zweite Generation von 400-Gigabit-Ethernet und die ersten 800 Gigabit pro Sekunde. Im Ethernet-Ökosystem muss alles einen Sprung nach vorne machen, um schneller, breiter und in einem komplexeren Modulationsformat zu funktionieren. Die erste Generation optischer 400-Gigabit-Client-Transceiver auf Basis von 8x28GBaud PAM4 wird ausgeliefert. Gleichzeitig werden die ersten 800-Gigabit/s-Clients in 8x100-Gigabit-Ethernet und 2x400-Gigabit-Ethernet vorgeführt. Das Versprechen billigerer serieller Verbindungen in Form von 400G-ZR sollte endlich wahr werden.

Da die meisten optischen Transceiver und aktiven optischen Kabel in lokalen Netzwerken verbraucht werden, ist es nur sinnvoll, den Overhead zu minimieren und die Optik direkt mit den Silizium-ICs in diesen Fasern zu verbinden. Gemeinsam verpackte Optiken sind noch lange nicht serienreif, aber bis 2020 wird hinter den Kulissen sehr wichtige Arbeit geleistet, da die Ethernet-Industrie ihre technischen Stärken und Entwicklungsgelder auf die direkte Integration optischer Kommunikation auf einem Siliziumchip verlagert.

ETHERNET-ÖKOSYSTEM UND CLOUD MACHINE LEARNING – ROB STONE, ETHERNET ALLIANCE UND BROADCOM

Das Wachstum der WAN-Kapazität in allen Sektoren wird traditionell von zwei Hauptfaktoren angetrieben; Hinzufügen von Benutzern und Hinzufügen neuer Anwendungen. Während die Anzahl der Benutzer weiter wächst, wird sie von den Bandbreitenanforderungen durch neue Anwendungen überschattet, die letztendlich den Einsatz neuer Netzwerktechnologien erfordern, um die Nachfrage zu befriedigen. Eine solche Anwendungsklasse, die in den letzten Jahren ein exponentielles Wachstum verzeichnet hat, ist künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen (ML), insbesondere tiefe neuronale Faltungsnetze.

Die Bereitstellung eines ML-Systems umfasst zwei Schritte. Zunächst müssen neuronale Netzwerkmodelle mithilfe von Trainingsdatensätzen trainiert werden. Sobald sich herausstellt, dass die trainierten Modelle ausreichend genau sind, werden sie an Inferenz-Engines weitergeleitet, wo Endanwendungen das trainierte Modell verwenden können, um anhand der Klassifizierung externer Daten oder Abfragen Ergebnisse vorherzusagen (oder „abzuleiten“)..

Rob Stone, angesehener Ingenieur, Broadcom

Um den Lernprozess von ML zu beschleunigen, wird die Parallelisierung mehrerer separater Lernknoten verwendet. Dies stellt eine große Belastung für das Netzwerk dar, die Trainingsdaten zwischen den Knoten zu verteilen, und auch während des nachfolgenden Trainingsprozesses, da die Parameter zwischen den Knoten ausgetauscht werden, um die Genauigkeit des Modells zu verbessern. Während der Ausgabe legt die Endanwendung Wert darauf, das Ergebnis schnell zurückzugeben, um die vom Endbenutzer wahrgenommene Latenz zu minimieren. Daher ist eine niedrige Latenz von entscheidender Bedeutung. Aus diesen Gründen haben mittlerweile alle großen Hyperscale-Betreiber ihre eigene ML-Hardware bereitgestellt und einige bieten cloudbasiertes ML als Service für Endbenutzeranwendungen an. Der Wettbewerb zwischen verschiedenen ML-Cloud-Diensten zwingt Betreiber dazu, weiterhin in Netzwerkinfrastruktur-Upgrades zu investieren, um wettbewerbsfähig zu bleiben, was wiederum die Ethernet-Community dazu ermutigt, auf Technologien zu reagieren, die erhöhte Bandbreitenanforderungen unterstützen, mit der Herausforderung, ein akzeptables Leistungs- und Kostenprofil aufrechtzuerhalten.

Diese internen ML-Systeme sind jedoch nutzlos, es sei denn, Eingaben können gesammelt und an Inferenz-Engines gesendet werden, um Vorhersagen zu treffen. Geräte wie autonome Fahrzeuge, industrielles IoT und Smart Homes, Büros und Städte nutzen eine Vielzahl von Konnektivitätstechnologien, drahtlos (persönliche Netzwerke sowie lokale Netzwerke oder WiFi), verkabelt, einschließlich der Verwendung von Power-over-Ethernet-Technologien und Mobilfunk (LTE und 5G). Alle diese Technologien stützen sich stark auf das Ethernet-Ökosystem, um kostengünstige, hochgradig interoperable Lösungen zu schaffen.

Nathan Tracy ist derzeit Mitglied des Vorstands der Ethernet Alliance und seit einigen Jahren aktives Mitglied der Organisation. Er ist Technologe in der Systemarchitekturgruppe und Industriestandardsleiter für den Geschäftsbereich Daten und Geräte bei TE Connectivity. Er ist für die Entwicklung von Standards und die Zusammenarbeit mit Schlüsselkunden bei der Entwicklung neuer Systemarchitekturen verantwortlich. Nathan ist außerdem aktives Mitglied mehrerer Industrieverbände, fungiert derzeit als Präsident und Vorstandsmitglied des OIF und besucht regelmäßig IEEE 802.3 und COBO und trägt dazu bei.

Jim Theodoras ist Ethernet-Vorstandsmitglied und Vizepräsident für Forschung und Entwicklung bei HG Genuine USA. Er ist ein erfahrener Fachmann für optische Kommunikation mit einer wohlverdienten Erfolgsgeschichte bei der Schaffung neuer Einnahmequellen durch eine Kombination aus Kreativität, Marktanalyse, Kundeneinbindung, funktionsübergreifender Teamarbeit und Begleitung. Er verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Elektronik- und Optikindustrie und deckt ein breites Themenspektrum ab. Jim ist ehemaliger Präsident der Ethernet Alliance und ehemaliger Redakteur für optische Kommunikation beim IEEE Communications Magazine. Er ist Inhaber von 20 Telekommunikationspatenten und schreibt regelmäßig Beiträge für Branchenpublikationen.

Rob Stone, Vorstand der Ethernet Alliance, ist ein angesehener Ingenieur im Switching-Architekturteam von Broadcom, spezialisiert auf die Entwicklung von Datencenterverbindungen, Protokollen und Ports. Er ist aktives Mitglied einer Reihe von Branchenorganisationen, darunter IEEE 802.3, COBO und anderen MSA-Modulen, und leitete MSA RCx und die technische Arbeitsgruppe 25G Ethernet. Rob verfügt über mehr als 18 Jahre Branchenerfahrung bei der Markteinführung von Kommunikationstechnologie. Er hatte technische und Managementpositionen bei Intel, Infinera, Emcore, Skorpios und Bandwidth 9 inne.

Peter Jones ist Vorstandsvorsitzender der Ethernet Alliance und Distinguished Engineer der Cisco Enterprise Hardware Group. Er arbeitet an neuen Technologien und Systemarchitekturen für Cisco Switching-, Routing- und Wireless-Produkte sowie Cisco IoT Networking-Produkte. Er war eine Schlüsselfigur bei der Entwicklung der Switches der Serien Catalyst 3850, Catalyst 3650 und Catalyst 9000. Zusätzlich zu seiner Rolle als Vorsitzender der Ethernet Alliance ist Peter auch Vorsitzender des Single Pair Ethernet-Unterausschusses der Ethernet Alliance, beteiligt sich an IEEE 802.3, und Vorsitzender der NBASE-T Alliance.

Gemäß einer etablierten Tradition warten wir auf Ihre Kommentare und laden alle dazu ein kostenloses Webinar, in dem wir den Betrieb der VRRP / HSRP-Protokolle betrachten. Schauen wir uns die Fälle an, in denen die Verwendung redundanter Gateway-Protokolle erforderlich ist, untersuchen wir die Unterschiede in den Protokollen und vergleichen wir die Funktionsweise von HSRP/VRRP mit GLBP.

Source: habr.com