De impact van Ethernet op netwerktechnologieën in 2020

De vertaling van het artikel is speciaal gemaakt voor de studenten van de cursus "Netwerktechnicus". De inschrijving voor de cursus is nu geopend.

TERUG NAAR DE TOEKOMST MET SINGLE-PAIR 10MB/S ETHERNET - PETER JONES, ETHERNET ALLIANCE EN CISCO

Het is misschien moeilijk te geloven, maar 10Mbps Ethernet wordt opnieuw een zeer populair onderwerp in onze branche. Mensen vragen mij: “Waarom gaan we terug naar de jaren tachtig?” Er is een eenvoudig antwoord, en voor degenen onder ons die destijds in de sector werkten, is het een bekend antwoord. In die tijd, voordat Ethernet alomtegenwoordig werd, leek netwerken op het wilde westen. Elk had zijn eigen protocollen, fysieke lagen, connectoren, enz. Sindsdien heeft IT echter de kern van de technologieën geconcentreerd op Ethernet, dat naadloze communicatie biedt voor miljarden mensen.

Als ik naar het plafond in mijn kantoor kijk, zie ik draadloze toegangspunten die verbinding maken met Ethernet. Ik zal ook indicatoren, temperatuursensoren, HVAC-apparaten, uitgangsverlichting en vele andere soorten apparaten zien die dit op hun beurt niet doen. De wereld van "Operationele Technologie" lijkt op IT in de jaren 90, met zo'n breed scala aan fysieke lagen en protocollen dat het lijkt alsof iedereen zijn eigen lagen heeft uitgevonden (hier is het verband).

Peter Jones, vooraanstaande ingenieur, Cisco

10 Mbps Single Pair Ethernet (10SPE) werd in november 2019 goedgekeurd door de IEEE, waarbij twee nieuwe specificaties voor de fysieke laag zijn toegevoegd ter ondersteuning van data en stroom over 1000 m enkelvoudig getwist paar koperen kabel, evenals multi-link-connectiviteit met 8 knooppunten over 25 m-kabel. . Deze eigenschappen maken het bij uitstek geschikt voor het mogelijk maken van Ethernet binnen gebouwen en industriële automatiseringsnetwerken. Het Advanced Physical Layer (APL)-project is gebaseerd op 10SPE voor toepassingen op gevaarlijke locaties.

10SPE is ontwikkeld om tegemoet te komen aan de behoeften van gebruikers op het gebied van gebouwautomatisering en industriële automatisering en om de transitie naar Ethernet te vereenvoudigen en te versnellen. Dit maakt de adoptie van bestaande netwerkprotocollen en -diensten een eenvoudig op te lossen probleem, waardoor de OT-wereld kan profiteren van 30 jaar IT-innovatie. De industrie heeft nu de mogelijkheid om één gemeenschappelijke netwerkinfrastructuur voor faciliteiten te bouwen.

Nu Ethernet 40 wordt, ben ik al sinds het begin enthousiast over snelheid.

ETHERNET: WERELDWIJDE CONNECTIVITEITSTECHNOLOGIE - NATHAN TRACY, ETHERNET ALLIANCE EN TE CONNECTIVITY

2020 zal een nieuwe evolutionaire stap betekenen in de groei en dominantie van Ethernet als mondiale communicatietechnologie. Dezelfde kerntechnologie die veertig jaar geleden kosteneffectieve LAN-communicatie in de kantoorsector mogelijk maakte, blijft zijn weg vinden naar nieuwe markten, omdat iedereen wil profiteren van de kosten, prestaties en flexibiliteit die Ethernet biedt.

Nieuwe toepassingen die Ethernet-oplossingen in 2020 zullen evolueren, zijn onder meer bekabelde Ethernet-netwerken in woon- en bedrijfsvoertuigen met snelheden van meer dan 10 Gbps, evenals de ontwikkeling van optische Ethernet-netwerken voor de transportsector. De meesten zijn al op de hoogte van de ontwikkeling van autonome voertuigen en hun vereisten. De sensoren, camera's en controlesystemen die een dergelijk technisch wonder mogelijk zullen maken, zullen echter ook een krachtig Ethernet-netwerk vereisen om de inzittenden te beschermen, dat ook alle netwerkvoordelen kan bieden van individuele klimaatbeheersing en afzonderlijk audio- en video-entertainment. Tegelijkertijd moet het netwerk ervoor zorgen dat veiligheidsgerelateerd verkeer voorrang krijgt boven comfort- en entertainmentgerelateerd verkeer..

Nathan Tracey, manager, industriestandaarden, TE Connectivity

Voor industriële, commerciële, automobiel- en thuistoepassingen zullen we een uitbreiding zien in de genoemde prestaties van Power over Ethernet (PoE) naarmate nieuwe PoE-opties worden gedocumenteerd en op de markt worden gebracht voor een breed scala aan nieuwe toepassingen en systemen - van slimme gebouwen tot apparaten en het internet der dingen, sensoren en bedieningselementen. Om ervoor te zorgen dat PoE-producten die op de markt worden gebracht en die aan deze prestatieniveaus voldoen, zijn getest door gecertificeerde externe laboratoria, zal de Ethernet Alliance de volgende fase van haar PoE-certificeringsprogramma uitrollen. Een ander gebied waarop nieuwe Ethernet-technologie snel wordt toegepast, betreft toepassingen om onze huizen en bedrijven met het kernnetwerk te verbinden door de ontwikkeling van de volgende generatie Passive Optical Network (PON)-technologie, die totale snelheden van 50 Gbps over netwerken zal leveren. tot minimaal 50 km.

Er zullen ook nieuwe hogere Ethernet-datasnelheden op de markt komen om te voldoen aan de behoeften van nieuwe video-intensieve applicaties die toegankelijk zijn via cloudnetwerken. Om datasnelheden als 100 Gbps, 200 Gbps en 400 Gbps te evenaren, ontwikkelen technologen nieuwe materialen en nieuwe architecturen die het mogelijk maken dat deze snelheden verder gaan dan wat in het verleden niet mogelijk was. Met behulp van krachtige modelleringstools en voortbouwend op ervaringen uit het verleden, maar met nieuwe materialen, zullen we Ethernet-apparatuur, optische modules, connectoren en kabels zien waarmee operators van hyperscale- of clouddatacenters kunnen opschalen naar nieuwe prestatieniveaus en nieuwe diensten kunnen leveren.

2020 zal niet alleen het jaar zijn dat IEEE 802.3 40 jaar wordt, maar ook het jaar van voortdurende expansie en groei in Ethernet-toepassingen, prestaties en datasnelheden van de volgende generatie.

ETHERNET ZAL BLIJVEN UITBREIDEN NAAR NIEUWE MARKTEN - JIM THEODORAS, ETHERNET ALLIANCE EN HG GENUINE USA

In 2020 zal Ethernet zich blijven uitbreiden naar nieuwe markten en toepassingen. Ethernet vervangt geleidelijk veel alternatieve gespecialiseerde protocollen vanwege de vele voordelen en de omvang van de besparingen. En omdat de bandbreedtevereisten exponentieel blijven groeien, moest Ethernet niet alleen sneller worden, maar ook evolueren naar complexere modulatieformaten en grotere parallellisatie. In plaats van bits per seconde praten we nu over baudrate; seriële kanalen zijn nu N-seriële kanalen met ingebouwde framemarkeringen om uitlijning te garanderen. Als we een stap terug doen en naar het grote geheel kijken, is Ethernet geëvolueerd van een point-to-point communicatieverbinding naar de basis van gedistribueerde computernetwerken overal ter wereld..

Jim Theodoras, vice-president van onderzoek en ontwikkeling, HG Authentic USA

Meer gedetailleerd: 2020 zal een nieuwe mijlpaal zijn voor Ethernet met de introductie van de 112 Gbps-productlijn. Hoewel 100 Gigabit Ethernet niet nieuw is, maakt het bereiken van deze snelheid op seriële verbindingen niet alleen de derde generatie kostengeoptimaliseerde 100 Gigabit Ethernet-producten beschikbaar, maar ook de tweede generatie 400 Gigabit Ethernet en de eerste 800 Gigabit per seconde. In het Ethernet-ecosysteem zal alles een sprong voorwaarts moeten maken om sneller, breder en in complexere modulatieformaten te kunnen werken. De eerste generatie 400-Gigabit optische clienttransceivers op basis van 8x28Gbaud PAM4 wordt leverbaar. Tegelijkertijd worden de eerste 800 Gigabit/s-clients gedemonstreerd in 8x100 Gigabit Ethernet en 2x400 Gigabit Ethernet. De belofte van goedkopere seriële verbindingen in de vorm van de 400G-ZR staat eindelijk op het punt werkelijkheid te worden.

Omdat de meeste optische transceivers en actieve optische kabels worden gebruikt in lokale netwerken, is het alleen maar zinvol om de overhead te minimaliseren en de optica rechtstreeks aan te sluiten op de silicium-IC's in deze vezels. Samenverpakte optica zijn nog lang niet klaar voor productie, maar in 2020 zal er achter de schermen cruciaal werk worden verricht nu de Ethernet-industrie haar technische kracht en ontwikkelingsfondsen verlegt naar de integratie van optische communicatie rechtstreeks op de siliciumchip.

ETHERNET-ECOSYSTEEM EN CLOUD MACHINE LEREN - ROB STONE, ETHERNET ALLIANCE EN BROADCOM

De groei van de mondiale netwerkcapaciteit in alle sectoren wordt traditioneel gedreven door twee belangrijke factoren; gebruikers toevoegen en nieuwe applicaties toevoegen. Hoewel het aantal gebruikers blijft groeien, valt het in het niet bij de vraag naar bandbreedte als gevolg van nieuwe toepassingen die uiteindelijk het gebruik van nieuwe netwerktechnologieën vereisen om aan de vraag te voldoen. Een voorbeeld van zo'n toepassingsklasse die de afgelopen jaren de exponentiële groei aanjaagt, is kunstmatige intelligentie en machinaal leren (ML), in het bijzonder convolutionele diepe neurale netwerken.

Het implementeren van een ML-systeem omvat twee fasen. Ten eerste moeten neurale netwerkmodellen worden getraind met behulp van trainingsdatasets. Zodra blijkt dat getrainde modellen voldoende nauwkeurig zijn, worden ze doorgegeven aan inferentie-engines, waar eindapplicaties het getrainde model kunnen gebruiken om resultaten te voorspellen (of "af te leiden") op basis van de classificatie van externe gegevens of query's..

Rob Stone, vooraanstaande ingenieur, Broadcom

Om het ML-trainingsproces te versnellen, wordt parallellisatie gebruikt waarbij verschillende afzonderlijke trainingsknooppunten betrokken zijn. Dit resulteert in strenge netwerkvereisten voor het distribueren van trainingsgegevens tussen knooppunten, evenals tijdens het daaropvolgende trainingsproces, aangezien parameters tussen knooppunten worden uitgewisseld om de nauwkeurigheid van het model te verbeteren. Tijdens de inferentie legt de eindtoepassing de nadruk op het snel retourneren van het resultaat om de voor de eindgebruiker zichtbare latentie te minimaliseren. Daarom is een lage latentie van cruciaal belang. Om deze redenen hebben alle grote hyperscale-operatoren nu hun eigen ML-hardware ingezet, en sommige bieden cloud-ML aan als een service voor eindgebruikersapplicaties. De concurrentie tussen verschillende ML-clouddiensten dwingt operators om te blijven investeren in upgrades van de netwerkinfrastructuur om concurrerend te blijven, wat op zijn beurt de Ethernet-gemeenschap ertoe aanzet te reageren op technologieën die hogere bandbreedtevereisten ondersteunen met de uitdaging van het handhaven van een acceptabel stroom- en kostenprofiel.

Deze interne ML-systemen zijn echter nutteloos tenzij de invoergegevens kunnen worden verzameld en naar inferentie-engines kunnen worden verzonden om voorspellingen te doen. Apparaten zoals autonome voertuigen, industriële IoT en slimme huizen, kantoren en steden maken gebruik van een gevarieerde reeks connectiviteitstechnologieën, draadloos (zowel persoonlijke netwerken als lokale netwerken of WiFi), bedraad, inclusief het gebruik van Power over Ethernet-technologieën, en mobiele netwerken. (LTE en 5G). Al deze technologieën maken gebruik van het Ethernet-ecosysteem om kosteneffectieve, zeer interoperabele oplossingen te creëren.

Nathan Tracy is momenteel lid van de raad van bestuur van de Ethernet Alliance en is de afgelopen jaren actief betrokken bij de organisatie. Hij is technoloog in het System Architecture-team en Industry Standards Lead voor de business unit Data and Devices bij TE Connectivity, verantwoordelijk voor het ontwikkelen van standaarden en het samenwerken met belangrijke klanten om nieuwe systeemarchitecturen te creëren. Nathan is ook een actief lid van verschillende brancheorganisaties, momenteel als president en bestuurslid van OIF en regelmatig aanwezig bij en bijdragend aan IEEE 802.3 en COBO.

Jim Theodoras is lid van de Ethernet-raad van bestuur en vice-president van onderzoek en ontwikkeling bij HG Authentic USA. Hij is een doorgewinterde optische communicatieprofessional met een bewezen staat van dienst in het creëren van nieuwe inkomstenstromen door een combinatie van creativiteit, marktanalyse, klantbetrokkenheid, crossfunctioneel teamwerk en ondersteuning. Hij heeft meer dan 30 jaar ervaring in de elektronica- en optica-industrie en bestrijkt een breed scala aan uiteenlopende onderwerpen. Jim is de voormalige president van de Ethernet Alliance en voormalig redacteur voor optische communicatie voor IEEE Communications Magazine. Hij heeft twintig patenten op het gebied van telecommunicatie en levert regelmatig bijdragen aan branchepublicaties.

Rob Stone, Raad van Bestuur van Ethernet Alliance, is een vooraanstaand ingenieur in het Switch Architecture-team van Broadcom, gespecialiseerd in datacenterverbindingen, protocollen en poortontwerp. Hij is een actieve deelnemer in een aantal brancheorganisaties, waaronder IEEE 802.3, COBO en andere MSA-modules, en is voorzitter van de MSA RCx en 25G Ethernet Technical Working Group. Rob heeft meer dan 18 jaar ervaring in de sector met het op de markt brengen van communicatietechnologie. Hij heeft technische en managementfuncties bekleed bij Intel, Infinera, Emcore, Skorpios en Bandwidth 9.

Peter Jones is voorzitter van de Raad van Bestuur van de Ethernet Alliance en een Distinguished Engineer in de Cisco Enterprise Hardware-groep. Hij werkt aan nieuwe technologieën en systeemarchitecturen voor Cisco-switching-, routing- en draadloze producten, evenals Cisco IoT Networking-producten. Hij was een sleutelfiguur in de ontwikkeling van de switches uit de Catalyst 3850-, Catalyst 3650- en Catalyst 9000-serie. Naast zijn rol als voorzitter van de Ethernet Alliance is Peter ook voorzitter van de Ethernet Alliance Single Pair Ethernet-subcommissie, neemt hij deel aan IEEE 802.3, en is voorzitter van de NBASE-T Alliance.

Volgens de gevestigde traditie wachten we op uw opmerkingen en nodigen we iedereen uit gratis webinar, waarbinnen we de werking van de VRRP/HSRP-protocollen zullen beschouwen. We zullen gevallen analyseren waarin het nodig is om redundante gateway-protocollen te gebruiken, en ook de verschillen tussen de protocollen onderzoeken en de werking van HSRP/VRRP vergelijken met GLBP.

Bron: www.habr.com