L'impact d'Ethernet sur les réseaux en 2020

La traduction de l'article a été préparée spécifiquement pour les étudiants du cours "Ingénieur réseau". Les inscriptions au cours sont maintenant ouvertes.

RETOUR VERS LE FUTUR AVEC UNE SEULE PAIRE 10MB/S ETHERNET - PETER JONES, ETHERNET ALLIANCE ET CISCO

Cela peut paraître difficile à croire, mais l'Ethernet 10 Mbps redevient un sujet très populaire dans notre secteur. Les gens me demandent : « Pourquoi retournons-nous aux années 1980 ? Il existe une réponse simple, et pour ceux d’entre nous qui travaillaient dans l’industrie à l’époque, elle est familière. À cette époque, avant qu’Ethernet ne devienne omniprésent, les réseaux étaient comme le Far West. Chacun avait ses propres protocoles, couches physiques, connecteurs, etc. Cependant, l'informatique a depuis concentré l'ensemble des technologies de base vers Ethernet, qui fournit des communications transparentes à des milliards de personnes.

Si je regarde le plafond de mon bureau, je vois des points d'accès sans fil qui se connectent à Ethernet. Je verrai également des indicateurs, des capteurs de température, des appareils CVC, des éclairages de sortie et de nombreux autres types d'appareils qui, à leur tour, ne font pas cela. Le monde de la « technologie opérationnelle » ressemble à l'informatique des années 90, avec une telle diversité de couches physiques et de protocoles qu'il semble que chacun ait inventé le sien (voici le lien).

Peter Jones, ingénieur émérite, Cisco

L'Ethernet à paire unique 10 Mbps (10SPE) a été approuvé par l'IEEE en novembre 2019, ajoutant deux nouvelles spécifications de couche physique pour prendre en charge les données et l'alimentation sur 1000 8 m de câble en cuivre à paire torsadée unique, ainsi qu'une connectivité multi-liaison avec 25 nœuds sur 10 m de câble. . Ces attributs le rendent particulièrement adapté à l'activation d'Ethernet dans les bâtiments et les réseaux d'automatisation industrielle. Le projet Advanced Physical Layer (APL) est basé sur XNUMXSPE pour les applications en zones dangereuses.

10SPE a été développé pour répondre aux besoins des utilisateurs dans le domaine de l'automatisation des bâtiments et de l'automatisation industrielle et pour simplifier et accélérer la transition vers Ethernet. Cela fait de l’adoption des protocoles et services réseau existants un problème facile à résoudre, permettant au monde OT de bénéficier de 30 ans d’innovation informatique. L'industrie a désormais la possibilité de construire une infrastructure réseau unique et commune pour les installations.

Alors qu'Ethernet fête ses 40 ans, je suis enthousiasmé par la vitesse depuis le début.

ETHERNET : TECHNOLOGIE DE CONNECTIVITÉ MONDIALE - NATHAN TRACY, ETHERNET ALLIANCE ET TE CONNECTIVITY

2020 marquera une nouvelle étape évolutive dans la croissance et la domination d’Ethernet en tant que technologie de communication mondiale. La même technologie de base qui fournissait des communications LAN rentables dans le secteur des bureaux il y a 40 ans continue de se frayer un chemin sur de nouveaux marchés, car tout le monde souhaite bénéficier du coût, des performances et de la flexibilité qu'offre Ethernet.

Les nouvelles applications qui feront évoluer les solutions Ethernet en 2020 incluent les réseaux Ethernet filaires dans les véhicules résidentiels et commerciaux à des vitesses supérieures à 10 Gbit/s, ainsi que le développement de réseaux Ethernet optiques pour le secteur des transports. La plupart sont déjà conscients du développement des véhicules autonomes et de leurs exigences. Cependant, les capteurs, caméras et systèmes de contrôle qui permettront une telle merveille d'ingénierie nécessiteront également un réseau Ethernet haute performance pour protéger les occupants, qui peut également offrir tous les avantages en réseau d'une climatisation individuelle et d'un divertissement audio et vidéo séparé. Dans le même temps, le réseau doit garantir que le trafic lié à la sécurité soit prioritaire sur le trafic lié au confort et au divertissement..

Nathan Tracey, responsable des normes industrielles, TE Connectivity

Pour les applications industrielles, commerciales, automobiles et domestiques, nous assisterons à une expansion des performances déclarées de l'alimentation par Ethernet (PoE) à mesure que de nouvelles options PoE seront documentées et mises sur le marché pour un large éventail de nouvelles applications et systèmes - des bâtiments intelligents aux appareils électroménagers et Internet des objets, capteurs et commandes. Pour garantir que les produits PoE commercialisés comme répondant à ces niveaux de performances ont été testés par des laboratoires tiers certifiés, Ethernet Alliance déploiera la prochaine phase de son programme de certification PoE. Un autre domaine d'adoption rapide de la nouvelle technologie Ethernet concerne les applications permettant de connecter nos foyers et nos entreprises au réseau central grâce au développement de la technologie de réseau optique passif (PON) de nouvelle génération, qui offrira des vitesses globales de 50 Gbit/s sur les réseaux. atteignant au moins 50 km.

De nouveaux débits de données Ethernet plus élevés seront également commercialisés pour répondre aux besoins des nouvelles applications à forte intensité vidéo accessibles via les réseaux cloud. Pour correspondre à des débits de données tels que 100 Gbit/s, 200 Gbit/s et 400 Gbit/s, les technologues développent de nouveaux matériaux et de nouvelles architectures qui permettront à ces vitesses d'aller au-delà de ce qui n'était pas possible dans le passé. En utilisant des outils de modélisation puissants et en nous appuyant sur l'expérience passée, mais avec de nouveaux matériaux, nous verrons des équipements Ethernet, des modules optiques, des connecteurs et des câbles qui permettront aux opérateurs de centres de données hyperscale ou cloud d'atteindre de nouveaux niveaux de performances et de fournir de nouveaux services.

En effet, 2020 ne sera pas seulement l'année où l'IEEE 802.3 fêtera ses 40 ans, mais aussi l'année d'une expansion et d'une croissance continues des applications, des performances et des débits de données Ethernet de nouvelle génération.

ETHERNET CONTINUERA À SE DÉVELOPPER SUR DE NOUVEAUX MARCHÉS - JIM THEODORAS, ETHERNET ALLIANCE ET HG GENUINE USA

En 2020, Ethernet continuera à se développer sur de nouveaux marchés et applications. Ethernet remplace progressivement de nombreux protocoles spécialisés alternatifs en raison de ses nombreux avantages et de l'ampleur des économies. Et comme les besoins en bande passante continuent de croître de façon exponentielle, Ethernet devait non seulement devenir plus rapide, mais également évoluer vers des formats de modulation plus complexes et une plus grande parallélisation. Au lieu de bits par seconde, nous parlons désormais de débit en bauds ; les canaux série sont désormais des canaux série N avec des marqueurs de trame intégrés pour garantir l'alignement. Si nous prenons du recul et regardons la situation dans son ensemble, Ethernet a évolué d'une liaison de communication point à point à la base des réseaux informatiques distribués partout dans le monde..

Jim Theodoras, vice-président de la recherche et du développement, HG Genuine USA

Plus en détail, 2020 sera une autre étape importante pour Ethernet avec l'introduction de la gamme de produits 112 Gbit/s. Bien que le 100 Gigabit Ethernet ne soit pas nouveau, atteindre cette vitesse sur les liaisons série rend non seulement disponible la troisième génération de produits 100 Gigabit Ethernet à coût optimisé, mais permet également la deuxième génération de 400 Gigabit Ethernet et la première 800 Gigabit par seconde. Dans l’écosystème Ethernet, tout devra évoluer pour fonctionner plus rapidement, plus largement et dans des formats de modulation plus complexes. La première génération d'émetteurs-récepteurs optiques clients 400 Gigabit basés sur 8x28 Gbaud PAM4 va commencer à être commercialisée. Parallèlement, les premiers clients 800 Gigabit/s seront présentés en 8x100 Gigabit Ethernet et 2x400 Gigabit Ethernet. La promesse de liaisons série moins chères sous la forme du 400G-ZR est enfin sur le point de se réaliser.

Étant donné que la plupart des émetteurs-récepteurs optiques et des câbles optiques actifs sont utilisés dans les réseaux locaux, il est logique de minimiser les frais généraux et de connecter directement l'optique aux circuits intégrés en silicium à l'intérieur de ces fibres. Les optiques co-packagées sont loin d'être prêtes pour la production, mais d'ici 2020, un travail crucial aura lieu en coulisses alors que l'industrie Ethernet réorientera ses capacités techniques ainsi que ses fonds de développement vers l'intégration des communications optiques directement sur la puce en silicium.

ÉCOSYSTÈME ETHERNET ET MACHINE LEARNING CLOUD - ROB STONE, ETHERNET ALLIANCE ET BROADCOM

La croissance de la capacité des réseaux mondiaux dans tous les secteurs est traditionnellement motivée par deux facteurs principaux : ajouter des utilisateurs et ajouter de nouvelles applications. Alors que le nombre d'utilisateurs continue de croître, il est éclipsé par les demandes de bande passante entraînées par les nouvelles applications qui nécessitent en fin de compte l'utilisation de nouvelles technologies de réseau pour répondre à la demande. L’une de ces classes d’applications qui connaît une croissance exponentielle ces dernières années est l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique (ML), en particulier les réseaux de neurones profonds convolutifs.

Le déploiement d'un système ML implique deux phases. Premièrement, les modèles de réseaux neuronaux doivent être entraînés à l’aide d’ensembles de données d’entraînement. Une fois que les modèles entraînés s'avèrent suffisamment précis, ils sont transmis aux moteurs d'inférence, où les applications finales peuvent utiliser le modèle entraîné pour prédire (ou « déduire ») les résultats compte tenu de la classification des données ou requêtes externes..

Rob Stone, ingénieur distingué, Broadcom

Pour accélérer le processus de formation ML, la parallélisation est utilisée impliquant plusieurs nœuds de formation distincts. Cela entraîne des exigences réseau strictes pour la distribution des données de formation entre les nœuds, ainsi que pendant le processus de formation ultérieur, car les paramètres sont échangés entre les nœuds pour améliorer la précision du modèle. Lors de l'inférence, l'application finale met l'accent sur le renvoi rapide du résultat afin de minimiser la latence visible pour l'utilisateur final. Une faible latence est donc essentielle. Pour ces raisons, tous les principaux opérateurs hyperscale ont désormais déployé leur propre matériel de ML, et certains proposent le Cloud ML en tant que service pour les applications des utilisateurs finaux. La concurrence entre les différents services cloud ML oblige les opérateurs à continuer d'investir dans la mise à niveau de l'infrastructure réseau pour rester compétitifs, ce qui pousse la communauté Ethernet à répondre aux technologies qui prennent en charge des besoins accrus en bande passante avec les défis de maintenir un profil de puissance et de coût acceptable.

Cependant, ces systèmes de ML internes sont inutiles à moins que les données d'entrée puissent être collectées et envoyées aux moteurs d'inférence pour faire des prédictions. Les appareils tels que les véhicules autonomes, l'IoT industriel et les maisons intelligentes, les bureaux et les villes utilisent un ensemble diversifié de technologies de connectivité, sans fil (réseaux personnels ainsi que réseaux locaux ou WiFi), câblés, y compris l'utilisation des technologies Power over Ethernet, et cellulaires. (LTE et 5G). Toutes ces technologies exploitent l'écosystème Ethernet pour créer des solutions rentables et hautement interopérables.

Nathan Tracy siège actuellement au conseil d'administration d'Ethernet Alliance et est activement impliqué dans l'organisation depuis plusieurs années. Il est technologue au sein de l'équipe Architecture système et responsable des normes industrielles pour l'unité commerciale Données et appareils chez TE Connectivity, responsable de l'élaboration de normes et de la collaboration avec des clients clés pour créer de nouvelles architectures système. Nathan est également un membre actif de plusieurs associations industrielles, il est actuellement président et membre du conseil d'administration de l'OIF et participe et contribue régulièrement à l'IEEE 802.3 et au COBO.

Jim Theodoras est membre du conseil d'administration d'Ethernet et vice-président de la recherche et du développement chez HG Genuine USA. Il est un professionnel chevronné des communications optiques avec une expérience éprouvée dans la création de nouvelles sources de revenus grâce à une combinaison de créativité, d'analyse de marché, d'engagement client, de travail d'équipe interfonctionnel et de support. Il possède plus de 30 ans d’expérience dans l’industrie de l’électronique et de l’optique, couvrant un large éventail de sujets divers. Jim est l'ancien président d'Ethernet Alliance et ancien rédacteur en chef des communications optiques pour IEEE Communications Magazine. Il détient 20 brevets dans le domaine des télécommunications et contribue fréquemment à des publications industrielles.

Rob Stone, membre du conseil d'administration d'Ethernet Alliance, est un ingénieur distingué de l'équipe Switch Architecture de Broadcom, spécialisé dans les interconnexions des centres de données, la conception de protocoles et de ports. Il participe activement à un certain nombre d'organisations industrielles, notamment IEEE 802.3, COBO et d'autres modules MSA, et a présidé le groupe de travail technique MSA RCx et Ethernet 25G. Rob possède plus de 18 ans d'expérience dans l'industrie de la mise sur le marché des technologies de communication. Il a occupé des postes techniques et de direction chez Intel, Infinera, Emcore, Skorpios et Bandwidth 9.

Peter Jones est président du conseil d'administration d'Ethernet Alliance et ingénieur émérite du groupe Cisco Enterprise Hardware. Il travaille sur les nouvelles technologies et architectures système pour les produits de commutation, de routage et sans fil Cisco, ainsi que sur les produits Cisco IoT Networking. Il a joué un rôle clé dans le développement des commutateurs des séries Catalyst 3850, Catalyst 3650 et Catalyst 9000. En plus de son rôle de président de l'Ethernet Alliance, Peter préside également le sous-comité Ethernet à paire unique de l'Ethernet Alliance, participe à l'IEEE 802.3, et préside l'Alliance NBASE-T.

Selon la tradition établie, nous attendons vos commentaires et invitons chacun à webinaire gratuit, au sein duquel nous considérerons le fonctionnement des protocoles VRRP/HSRP. Nous analyserons les cas dans lesquels il est nécessaire d'utiliser des protocoles de passerelle redondants, examinerons également les différences entre les protocoles et comparerons le fonctionnement de HSRP/VRRP avec GLBP.

Source: habr.com