El impacto de Ethernet en las redes en 2020

La traducción del artículo fue preparada específicamente para estudiantes del curso. "Ingeniero de redes". La inscripción para el curso ya está abierta.

REGRESO AL FUTURO CON ETHERNET DE 10 MB/S DE UN PAR - PETER JONES, ETHERNET ALLIANCE Y CISCO

Puede resultar difícil de creer, pero Ethernet de 10 Mbps se está convirtiendo una vez más en un tema muy popular en nuestra industria. La gente me pregunta: "¿Por qué volvemos a los años 1980?" Hay una respuesta simple, y para aquellos de nosotros que trabajamos en la industria en ese momento, nos resulta familiar. En esa época, antes de que Ethernet se volviera omnipresente, las redes eran como el salvaje oeste. Cada uno tenía sus propios protocolos, capas físicas, conectores, etc. Sin embargo, desde entonces, TI ha concentrado el conjunto central de tecnologías en Ethernet, que proporciona comunicaciones fluidas para miles de millones de personas.

Si miro al techo de mi oficina, veo puntos de acceso inalámbricos que se conectan a Ethernet. También veré indicadores, sensores de temperatura, dispositivos HVAC, iluminación de salida y muchos otros tipos de dispositivos que a su vez no hacen esto. El mundo de la "tecnología operativa" se parece a la TI de los años 90, con una gama tan amplia de capas físicas y protocolos que parece como si cada uno hubiera inventado el suyo propio (aquí está la conexión).

Peter Jones, ingeniero distinguido, Cisco

El IEEE aprobó Ethernet de par único de 10 Mbps (10SPE) en noviembre de 2019, añadiendo dos nuevas especificaciones de capa física para admitir datos y alimentación a través de 1000 m de cable de cobre de par trenzado único, así como conectividad multienlace con 8 nodos en 25 m cable. . Estos atributos lo hacen especialmente adecuado para habilitar Ethernet dentro de edificios y redes de automatización industrial. El proyecto Advanced Physical Layer (APL) se basa en 10SPE para aplicaciones en ubicaciones peligrosas.

10SPE fue desarrollado para satisfacer las necesidades de los usuarios en el campo de la automatización de edificios y la automatización industrial y simplificar y acelerar la transición a Ethernet. Esto hace que la adopción de protocolos y servicios de red existentes sea un problema fácil de resolver, lo que permite que el mundo OT se beneficie de 30 años de innovación en TI. La industria ahora tiene la oportunidad de construir una infraestructura de red única y común para las instalaciones.

Ahora que Ethernet cumple 40 años, he estado entusiasmado con la velocidad desde el principio.

ETHERNET: TECNOLOGÍA DE CONECTIVIDAD GLOBAL - NATHAN TRACY, ETHERNET ALLIANCE Y TE CONNECTIVITY

2020 traerá otro paso evolutivo en el crecimiento y dominio de Ethernet como tecnología de comunicaciones global. La misma tecnología central que proporcionó comunicaciones LAN rentables en el sector de oficinas hace 40 años continúa abriéndose camino en nuevos mercados, ya que todos quieren beneficiarse del costo, el rendimiento y la flexibilidad que ofrece Ethernet.

Las nuevas aplicaciones que evolucionarán las soluciones Ethernet en 2020 incluyen redes Ethernet cableadas en vehículos residenciales y comerciales a velocidades superiores a 10 Gbps, así como el desarrollo de redes Ethernet ópticas para la industria del transporte. La mayoría ya conoce el desarrollo de vehículos autónomos y sus requisitos. Sin embargo, los sensores, cámaras y sistemas de control que harán posible tal maravilla de la ingeniería también requerirán una red Ethernet de alto rendimiento para proteger a los ocupantes, que también puede proporcionar todos los beneficios en red del control climático individual y el entretenimiento de audio y video por separado. Al mismo tiempo, la red debe garantizar que el tráfico relacionado con la seguridad tenga prioridad sobre el tráfico relacionado con la comodidad y el entretenimiento..

Nathan Tracey, Gerente, Estándares de la Industria, TE Connectivity

Para aplicaciones industriales, comerciales, automotrices y domésticas, veremos una expansión en el rendimiento declarado de Power over Ethernet (PoE) a medida que se documenten y saquen al mercado nuevas opciones de PoE para una amplia gama de nuevas aplicaciones y sistemas, desde edificios inteligentes hasta electrodomésticos e Internet de las Cosas, sensores y controles. Para garantizar que los productos PoE comercializados que cumplen con estos niveles de rendimiento hayan sido probados por laboratorios externos certificados, Ethernet Alliance implementará la siguiente fase de su programa de certificación PoE. Otra área de rápida adopción de la nueva tecnología Ethernet son las aplicaciones para conectar nuestros hogares y empresas a la red central mediante el desarrollo de tecnología de red óptica pasiva (PON) de próxima generación, que ofrecerá velocidades agregadas de 50 Gbps en todas las redes. alcanzando al menos 50 km.

También llegarán al mercado nuevas velocidades de datos Ethernet más altas para satisfacer las necesidades de nuevas aplicaciones con uso intensivo de vídeo accesibles a través de redes en la nube. Para igualar velocidades de datos como 100 Gbps, 200 Gbps y 400 Gbps, los tecnólogos están desarrollando nuevos materiales y nuevas arquitecturas que permitirán que estas velocidades vayan más allá de lo que no era posible en el pasado. Utilizando potentes herramientas de modelado y basándose en experiencias pasadas, pero con nuevos materiales, veremos equipos Ethernet, módulos ópticos, conectores y cables que permitirán a los operadores de centros de datos de hiperescala o de nube escalar a nuevos niveles de rendimiento y ofrecer nuevos servicios.

De hecho, 2020 no solo será el año en que IEEE 802.3 cumpla 40 años, sino también el año de expansión y crecimiento continuos en aplicaciones, rendimiento y velocidades de datos de Ethernet de próxima generación.

ETHERNET SEGUIRÁ EXPANDIENDO A NUEVOS MERCADOS - JIM THEODORAS, ETHERNET ALLIANCE Y HG GENUINE USA

En 2020, Ethernet seguirá expandiéndose a nuevos mercados y aplicaciones. Ethernet está reemplazando gradualmente a muchos protocolos especializados alternativos debido a sus numerosas ventajas y escala de ahorro. Y a medida que los requisitos de ancho de banda continúan creciendo exponencialmente, Ethernet no sólo tuvo que volverse más rápida, sino también avanzar hacia formatos de modulación más complejos y una mayor paralelización. En lugar de bits por segundo, ahora hablamos de velocidad en baudios; Los canales seriales ahora son canales N-serial con marcadores de cuadros incorporados para garantizar la alineación. Si damos un paso atrás y miramos el panorama general, Ethernet ha evolucionado desde un enlace de comunicación punto a punto hasta la base de redes informáticas distribuidas en todas partes..

Jim Theodoras, vicepresidente de investigación y desarrollo, HG Genuine USA

Más detalladamente, 2020 será otro hito para Ethernet con la introducción de la línea de productos de 112 Gbps. Aunque 100 Gigabit Ethernet no es nuevo, lograr esta velocidad en enlaces seriales no solo hace que esté disponible la tercera generación de productos 100 Gigabit Ethernet con costos optimizados, sino que también permite la segunda generación de 400 Gigabit Ethernet y los primeros 800 Gigabit por segundo. En el ecosistema Ethernet, todo tendrá que dar un salto adelante para operar de forma más rápida, más amplia y en formatos de modulación más complejos. Comenzará a distribuirse la primera generación de transceptores ópticos de cliente de 400 Gigabit basados ​​en PAM8 de 28x4 Gbaud. Al mismo tiempo, se mostrarán los primeros clientes de 800 Gigabit/s en 8x100 Gigabit Ethernet y 2x400 Gigabit Ethernet. La promesa de enlaces serie más baratos en forma del 400G-ZR finalmente está a punto de hacerse realidad.

Dado que la mayoría de los transceptores ópticos y los cables ópticos activos se consumen en redes de área local, tiene sentido minimizar los gastos generales y conectar directamente la óptica a los circuitos integrados de silicio dentro de estas fibras. Las ópticas empaquetadas en conjunto están lejos de estar listas para producción, pero para 2020, se realizará un trabajo crítico entre bastidores a medida que la industria de Ethernet cambie su fuerza técnica y sus fondos de desarrollo hacia la integración de comunicaciones ópticas directamente en la matriz de silicio.

ECOSISTEMA ETHERNET Y APRENDIZAJE MÁQUINA EN LA NUBE - ROB STONE, ETHERNET ALLIANCE Y BROADCOM

El crecimiento de la capacidad de la red global en todos los sectores ha estado tradicionalmente impulsado por dos factores principales; agregar usuarios y agregar nuevas aplicaciones. Si bien el número de usuarios continúa creciendo, se ve eclipsado por las demandas de ancho de banda impulsadas por nuevas aplicaciones que, en última instancia, requieren el uso de nuevas tecnologías de red para satisfacer la demanda. Una de esas clases de aplicaciones que está impulsando un crecimiento exponencial en los últimos años es la inteligencia artificial y el aprendizaje automático (ML), en particular las redes neuronales profundas convolucionales.

La implementación de un sistema ML implica dos fases. En primer lugar, los modelos de redes neuronales deben entrenarse utilizando conjuntos de datos de entrenamiento. Una vez que se determina que los modelos entrenados son suficientemente precisos, se pasan a motores de inferencia, donde las aplicaciones finales pueden usar el modelo entrenado para predecir (o "inferir") resultados dada la clasificación de consultas o datos externos..

Rob Stone, ingeniero distinguido, Broadcom

Para acelerar el proceso de entrenamiento de ML, se utiliza la paralelización que involucra varios nodos de entrenamiento separados. Esto da como resultado requisitos de red estrictos para distribuir datos de entrenamiento entre nodos, así como durante el proceso de entrenamiento posterior a medida que se intercambian parámetros entre nodos para mejorar la precisión del modelo. Durante la inferencia, la aplicación final hace hincapié en devolver el resultado rápidamente para minimizar la latencia visible para el usuario final y, por lo tanto, una latencia baja es fundamental. Por estas razones, todos los principales operadores de hiperescala han implementado su propio hardware de aprendizaje automático y algunos ofrecen aprendizaje automático en la nube como servicio para aplicaciones de usuario final. La competencia entre diferentes servicios en la nube de ML está obligando a los operadores a continuar invirtiendo en actualizaciones de infraestructura de red para seguir siendo competitivos, lo que a su vez está impulsando a la comunidad Ethernet a responder a tecnologías que soportan mayores requisitos de ancho de banda con los desafíos de mantener un perfil de costos y energía aceptable.

Sin embargo, estos sistemas internos de ML son inútiles a menos que los datos de entrada puedan recopilarse y enviarse a motores de inferencia para hacer predicciones. Dispositivos como vehículos autónomos, IoT industrial y hogares, oficinas y ciudades inteligentes utilizan un conjunto diverso de tecnologías de conectividad, inalámbricas (redes de área personal así como redes de área local o WiFi), cableadas, incluido el uso de tecnologías Power over Ethernet, y celulares. (LTE y 5G). Todas estas tecnologías aprovechan el ecosistema Ethernet para crear soluciones rentables y altamente interoperables.

Nathan Tracy actualmente forma parte de la junta directiva de Ethernet Alliance y ha participado activamente en la organización durante los últimos años. Es tecnólogo en el equipo de Arquitectura de sistemas y líder de estándares industriales para la unidad de negocios de datos y dispositivos de TE Connectivity, responsable de desarrollar estándares y trabajar con clientes clave para crear nuevas arquitecturas de sistemas. Nathan también es miembro activo de varias asociaciones industriales, actualmente se desempeña como presidente y miembro de la junta directiva de OIF y asiste y contribuye regularmente con IEEE 802.3 y COBO.

Jim Theodoras es miembro de la junta directiva de Ethernet y vicepresidente de investigación y desarrollo de HG Genuine USA. Es un profesional experimentado en comunicaciones ópticas con un historial comprobado en la creación de nuevas fuentes de ingresos mediante una combinación de creatividad, análisis de mercado, participación del cliente, trabajo en equipo multifuncional y soporte. Tiene más de 30 años de experiencia en la industria electrónica y óptica, cubriendo una amplia gama de temas diversos. Jim es el ex presidente de Ethernet Alliance y ex editor de comunicaciones ópticas de la revista IEEE Communications. Posee 20 patentes en el campo de las telecomunicaciones y colabora frecuentemente con publicaciones de la industria.

Rob Stone, junta directiva de Ethernet Alliance, es un distinguido ingeniero del equipo de arquitectura de conmutadores de Broadcom, que se especializa en interconexiones de centros de datos, protocolos y diseño de puertos. Es un participante activo en varias organizaciones de la industria, incluidos IEEE 802.3, COBO y otros módulos de MSA, y ha presidido el Grupo de trabajo técnico de MSA RCx y 25G Ethernet. Rob tiene más de 18 años de experiencia en la industria llevando tecnología de comunicaciones al mercado. Ha ocupado puestos técnicos y de gestión en Intel, Infinera, Emcore, Skorpios y Bandwidth 9.

Peter Jones es presidente de la junta directiva de Ethernet Alliance e ingeniero distinguido en el grupo Cisco Enterprise Hardware. Trabaja en nuevas tecnologías y arquitecturas de sistemas para productos inalámbricos, de enrutamiento y conmutación de Cisco, así como en productos de redes IoT de Cisco. Fue una figura clave en el desarrollo de los conmutadores de las series Catalyst 3850, Catalyst 3650 y Catalyst 9000. Además de su papel como presidente de Ethernet Alliance, Peter también preside el subcomité Ethernet de par único de Ethernet Alliance, participa en IEEE 802.3, y preside la Alianza NBASE-T.

Como es tradición, esperamos sus comentarios e invitamos a todos a seminario web gratuito, dentro del cual consideraremos el funcionamiento de los protocolos VRRP/HSRP. Analizaremos casos en los que es necesario utilizar protocolos de gateway redundantes, y también examinaremos las diferencias entre los protocolos y compararemos el funcionamiento de HSRP/VRRP con GLBP.

Fuente: habr.com