L'impatto di Ethernet sulle reti nel 2020

La traduzione dell'articolo è stata preparata appositamente per gli studenti del corso "Ingegnere di rete". Le iscrizioni al corso sono ora aperte.

RITORNO AL FUTURO CON ETHERNET A COPPIA SINGOLA DA 10MB/S - PETER JONES, ETHERNET ALLIANCE E CISCO

Può essere difficile da credere, ma Ethernet a 10Mbps sta diventando ancora una volta un argomento molto popolare nel nostro settore. La gente mi chiede: “Perché torniamo agli anni ’1980?” La risposta è semplice e, per chi di noi lavorava nel settore all’epoca, è familiare. In quell’epoca, prima che Ethernet diventasse onnipresente, il networking era come il selvaggio west. Ciascuno aveva i propri protocolli, livelli fisici, connettori, ecc. Tuttavia, da allora l’IT ha concentrato il nucleo delle tecnologie verso Ethernet, che fornisce comunicazioni senza soluzione di continuità a miliardi di persone.

Se guardo il soffitto del mio ufficio, vedo punti di accesso wireless che si collegano a Ethernet. Vedrò anche indicatori, sensori di temperatura, dispositivi HVAC, luci di uscita e molti altri tipi di dispositivi che a loro volta non lo fanno. Il mondo della "Operational Technology" assomiglia all'IT degli anni '90, con una gamma così ampia di livelli fisici e protocolli che sembra che ognuno abbia inventato il proprio (ecco il collegamento).

Peter Jones, illustre ingegnere, Cisco

10 Mbps Single Pair Ethernet (10SPE) è stato approvato dall'IEEE nel novembre 2019, aggiungendo due nuove specifiche del livello fisico per supportare dati e alimentare oltre 1000 m di cavo in rame a doppino intrecciato, nonché connettività multi-link con 8 nodi su 25 cavo da m. . Questi attributi lo rendono particolarmente adatto per abilitare Ethernet all'interno di edifici e reti di automazione industriale. Il progetto Advanced Physical Layer (APL) si basa su 10SPE per applicazioni in aree pericolose.

10SPE è stato sviluppato per soddisfare le esigenze degli utenti nel campo della building automation e dell'automazione industriale e semplificare e accelerare la transizione verso Ethernet. Ciò rende l’adozione dei protocolli e dei servizi di rete esistenti un problema facile da risolvere, consentendo al mondo OT di beneficiare di 30 anni di innovazione IT. L’industria ha ora l’opportunità di costruire un’unica infrastruttura di rete comune per le strutture.

Mentre Ethernet compie 40 anni, sono stato entusiasta della velocità fin dai primi giorni.

ETHERNET: TECNOLOGIA DI CONNETTIVITÀ GLOBALE - NATHAN TRACY, ETHERNET ALLIANCE E TE CONNECTIVITY

Il 2020 porterà un altro passo evolutivo nella crescita e nel dominio di Ethernet come tecnologia di comunicazione globale. La stessa tecnologia di base che 40 anni fa forniva comunicazioni LAN convenienti nel settore degli uffici continua a farsi strada in nuovi mercati poiché tutti vogliono beneficiare dei costi, delle prestazioni e della flessibilità offerti da Ethernet.

Le nuove applicazioni che evolveranno le soluzioni Ethernet nel 2020 includono reti Ethernet cablate nei veicoli residenziali e commerciali a velocità superiori a 10 Gbps, nonché lo sviluppo di reti Ethernet ottiche per il settore dei trasporti. La maggior parte è già a conoscenza dello sviluppo dei veicoli autonomi e delle loro esigenze. Tuttavia, i sensori, le telecamere e i sistemi di controllo che renderanno possibile una tale meraviglia ingegneristica richiederanno anche una rete Ethernet ad alte prestazioni per proteggere gli occupanti, che può anche fornire tutti i vantaggi in rete del controllo climatico individuale e dell’intrattenimento audio e video separato. Allo stesso tempo, la rete deve garantire che il traffico legato alla sicurezza abbia la priorità rispetto al traffico legato al comfort e all’intrattenimento..

Nathan Tracey, Responsabile, Standard di settore, TE Connectivity

Per le applicazioni industriali, commerciali, automobilistiche e domestiche, assisteremo a un'espansione delle prestazioni dichiarate di Power over Ethernet (PoE) man mano che nuove opzioni PoE verranno documentate e introdotte sul mercato per un'ampia gamma di nuove applicazioni e sistemi, dagli edifici intelligenti agli edifici intelligenti. elettrodomestici e Internet delle cose, sensori e controlli. Per garantire che i prodotti PoE commercializzati come conformi a questi livelli di prestazioni siano stati testati da laboratori terzi certificati, Ethernet Alliance avvierà la fase successiva del suo programma di certificazione PoE. Un’altra area di rapida adozione della nuova tecnologia Ethernet riguarda le applicazioni per connettere le nostre case e aziende alla rete centrale attraverso lo sviluppo della tecnologia Passive Optical Network (PON) di prossima generazione, che fornirà velocità aggregate di 50 Gbps su tutte le reti. raggiungendo almeno 50 km.

Verranno inoltre immesse sul mercato nuove velocità dati Ethernet più elevate per soddisfare le esigenze delle nuove applicazioni ad alta intensità video accessibili tramite reti cloud. Per eguagliare velocità di trasmissione dati come 100 Gbps, 200 Gbps e 400 Gbps, gli esperti di tecnologia stanno sviluppando nuovi materiali e nuove architetture che consentiranno a queste velocità di andare oltre ciò che non era possibile in passato. Utilizzando potenti strumenti di modellazione e basandosi sull’esperienza passata, ma con nuovi materiali, vedremo apparecchiature Ethernet, moduli ottici, connettori e cavi che consentiranno agli operatori di data center su vasta scala o cloud di raggiungere nuovi livelli di prestazioni e fornire nuovi servizi.

In effetti, il 2020 non sarà solo l’anno in cui IEEE 802.3 compirà 40 anni, ma anche l’anno della continua espansione e crescita delle applicazioni Ethernet, delle prestazioni e delle velocità dei dati di prossima generazione.

ETHERNET CONTINUERÀ AD ESPANDERSI IN NUOVI MERCATI: JIM THEODORAS, ETHERNET ALLIANCE E HG GENUINE USA

Nel 2020, Ethernet continuerà ad espandersi in nuovi mercati e applicazioni. Ethernet sta gradualmente sostituendo molti protocolli specializzati alternativi grazie ai suoi numerosi vantaggi e all'entità dei risparmi. E poiché i requisiti di larghezza di banda continuano a crescere in modo esponenziale, Ethernet non solo ha dovuto diventare più veloce, ma anche spostarsi verso formati di modulazione più complessi e una maggiore parallelizzazione. Invece di bit al secondo, ora parliamo di baud rate; i canali seriali sono ora canali N-seriali con marcatori di frame incorporati per garantire l'allineamento. Se facciamo un passo indietro e guardiamo al quadro generale, Ethernet si è evoluta da un collegamento di comunicazione punto a punto alla base di reti informatiche distribuite ovunque..

Jim Theodoras, vicepresidente della ricerca e sviluppo, HG Genuine USA

Più nel dettaglio, il 2020 segnerà un’altra pietra miliare per Ethernet con l’introduzione della linea di prodotti a 112 Gbps. Sebbene 100 Gigabit Ethernet non sia una novità, il raggiungimento di questa velocità sui collegamenti seriali non solo rende disponibile la terza generazione di prodotti 100 Gigabit Ethernet a costi ottimizzati, ma consente anche la seconda generazione di 400 Gigabit Ethernet e la prima 800 Gigabit al secondo. Nell’ecosistema Ethernet, tutto dovrà fare un balzo in avanti per operare più velocemente, in modo più ampio e in formati di modulazione più complessi. La prima generazione di ricetrasmettitori ottici client da 400 Gigabit basati su PAM8 28x4 Gbaud inizierà la spedizione. Contemporaneamente verranno presentati i primi client da 800 Gigabit/s in 8x100 Gigabit Ethernet e 2x400 Gigabit Ethernet. La promessa di collegamenti seriali più economici sotto forma di 400G-ZR sta finalmente per realizzarsi.

Poiché la maggior parte dei ricetrasmettitori ottici e dei cavi ottici attivi vengono consumati nelle reti locali, è opportuno ridurre al minimo i costi generali e collegare direttamente le ottiche ai circuiti integrati in silicio all'interno di queste fibre. Le ottiche co-confezionate sono lungi dall'essere pronte per la produzione, ma entro il 2020, dietro le quinte si svolgerà un lavoro fondamentale poiché l'industria Ethernet sposterà la sua forza tecnica e i fondi per lo sviluppo verso l'integrazione delle comunicazioni ottiche direttamente sul die di silicio.

ECOSISTEMA ETHERNET E CLOUD MACHINE LEARNING - ROB STONE, ETHERNET ALLIANCE E BROADCOM

La crescita della capacità della rete globale in tutti i settori è stata tradizionalmente guidata da due fattori principali; aggiunta di utenti e aggiunta di nuove applicazioni. Sebbene il numero di utenti continui a crescere, è sminuito dalle richieste di larghezza di banda guidate da nuove applicazioni che, in definitiva, richiedono l'uso di nuove tecnologie di rete per soddisfare la domanda. Una di queste classi di applicazioni che sta determinando una crescita esponenziale negli ultimi anni è l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico (ML), in particolare le reti neurali profonde convoluzionali.

L'implementazione di un sistema ML prevede due fasi. Innanzitutto, i modelli di rete neurale devono essere addestrati utilizzando set di dati di addestramento. Una volta che i modelli addestrati risultano sufficientemente accurati, vengono passati ai motori di inferenza, dove le applicazioni finali possono utilizzare il modello addestrato per prevedere (o "dedurre") i risultati data la classificazione di dati o query esterni..

Rob Stone, illustre ingegnere, Broadcom

Per accelerare il processo di addestramento ML, viene utilizzata la parallelizzazione che coinvolge diversi nodi di addestramento separati. Ciò si traduce in requisiti di rete rigorosi per la distribuzione dei dati di addestramento tra i nodi, nonché durante il successivo processo di addestramento poiché i parametri vengono scambiati tra i nodi per migliorare l'accuratezza del modello. Durante l'inferenza, l'applicazione finale enfatizza la restituzione rapida del risultato per ridurre al minimo la latenza visibile all'utente finale e pertanto una bassa latenza è fondamentale. Per questi motivi, tutti i principali operatori iperscalabili hanno ora implementato il proprio hardware ML e alcuni offrono il cloud ML come servizio per le applicazioni degli utenti finali. La concorrenza tra diversi servizi cloud ML sta costringendo gli operatori a continuare a investire negli aggiornamenti delle infrastrutture di rete per rimanere competitivi, il che a sua volta sta spingendo la comunità Ethernet a rispondere alle tecnologie che supportano maggiori requisiti di larghezza di banda con la sfida di mantenere un profilo di potenza e costi accettabile.

Tuttavia, questi sistemi ML interni sono inutili a meno che i dati di input non possano essere raccolti e inviati ai motori di inferenza per fare previsioni. Dispositivi come veicoli autonomi, IoT industriale e case intelligenti, uffici e città utilizzano una serie diversificata di tecnologie di connettività, wireless (reti personali nonché reti locali o WiFi), cablate compreso l'uso di tecnologie Power over Ethernet e cellulari (LTE e 5G). Tutte queste tecnologie sfruttano l'ecosistema Ethernet per creare soluzioni economicamente vantaggiose e altamente interoperabili.

Nathan Tracy attualmente fa parte del consiglio di amministrazione di Ethernet Alliance ed è stato attivamente coinvolto nell'organizzazione negli ultimi anni. È un tecnologo del team System Architecture e responsabile degli standard di settore per la business unit Dati e dispositivi di TE Connectivity, responsabile dello sviluppo di standard e della collaborazione con i clienti chiave per creare nuove architetture di sistema. Nathan è anche un membro attivo di diverse associazioni di settore, attualmente ricopre il ruolo di presidente e membro del consiglio di amministrazione dell'OIF e partecipa e contribuisce regolarmente a IEEE 802.3 e COBO.

Jim Theodoras è membro del consiglio di amministrazione di Ethernet e vicepresidente della ricerca e sviluppo presso HG Genuine USA. È un professionista esperto delle comunicazioni ottiche con una comprovata esperienza nella creazione di nuovi flussi di entrate attraverso una combinazione di creatività, analisi di mercato, coinvolgimento dei clienti, lavoro di squadra interfunzionale e supporto. Ha oltre 30 anni di esperienza nel settore dell'elettronica e dell'ottica, coprendo una vasta gamma di argomenti diversi. Jim è l'ex presidente della Ethernet Alliance ed ex redattore di comunicazioni ottiche per IEEE Communications Magazine. Detiene 20 brevetti nel campo delle telecomunicazioni e collabora spesso a pubblicazioni di settore.

Rob Stone, membro del Consiglio di amministrazione di Ethernet Alliance, è un illustre ingegnere del team Switch Architecture di Broadcom, specializzato in interconnessioni di data center, progettazione di protocolli e porte. Partecipa attivamente a numerose organizzazioni di settore, tra cui IEEE 802.3, COBO e altri moduli MSA, e ha presieduto il gruppo di lavoro tecnico MSA RCx e 25G Ethernet. Rob ha oltre 18 anni di esperienza nel settore portando la tecnologia delle comunicazioni sul mercato. Ha ricoperto incarichi tecnici e gestionali presso Intel, Infinera, Emcore, Skorpios e Bandwidth 9.

Peter Jones è Presidente del Consiglio di amministrazione di Ethernet Alliance e Distinguished Engineer nel gruppo Cisco Enterprise Hardware. Lavora su nuove tecnologie e architetture di sistema per i prodotti Cisco di commutazione, routing e wireless, nonché sui prodotti Cisco IoT Networking. È stato una figura chiave nello sviluppo degli switch serie Catalyst 3850, Catalyst 3650 e Catalyst 9000. Oltre al suo ruolo di presidente di Ethernet Alliance, Peter presiede anche il sottocomitato Ethernet Single Pair Ethernet di Ethernet Alliance, partecipa a IEEE 802.3, e presiede l'Alleanza NBASE-T.

Come da tradizione consolidata, aspettiamo i vostri commenti e invitiamo tutti a farlo webinar gratuito, all'interno del quale considereremo il funzionamento dei protocolli VRRP/HSRP. Analizzeremo i casi in cui è necessario utilizzare protocolli gateway ridondanti, esamineremo anche le differenze tra i protocolli e confronteremo il funzionamento di HSRP/VRRP con GLBP.

Fonte: habr.com