Impactul Ethernet asupra tehnologiilor de rețea în 2020

Traducerea articolului a fost pregătită special pentru studenții cursului "Inginer de retea". Înscrierile la curs sunt acum deschise.

ÎNAPOI ÎN VIITOR CU O SINGĂ PERECHE 10MB/S ETHERNET - PETER JONES, ETHERNET ALLIANCE ȘI CISCO

Poate fi greu de crezut, dar Ethernetul de 10 Mbps devine din nou un subiect foarte popular în industria noastră. Oamenii mă întreabă: „De ce ne întoarcem în anii 1980?” Există un răspuns simplu, iar pentru cei dintre noi care lucrau în industrie la acea vreme, este foarte familiar. În acea epocă, înainte ca Ethernet să devină omniprezent, rețelele erau ca vestul sălbatic. Fiecare avea propriile protocoale, straturi fizice, conectori etc. Cu toate acestea, IT-ul a concentrat de atunci setul de bază de tehnologii către Ethernet, care oferă comunicații fără întreruperi pentru miliarde de oameni.

Dacă mă uit la tavanul biroului meu, văd puncte de acces wireless care se conectează la Ethernet. Voi vedea și indicatoare, senzori de temperatură, dispozitive HVAC, iluminare de ieșire și multe alte tipuri de dispozitive care la rândul lor nu fac acest lucru. Lumea „Tehnologiei operaționale” arată ca IT-ul anilor 90, cu o gamă atât de largă de straturi fizice și protocoale, încât parcă fiecare și-a inventat-o ​​pe ale lor (iată conexiunea).

Peter Jones, inginer distins, Cisco

10 Mbps Single Pair Ethernet (10SPE) a fost aprobat de IEEE în noiembrie 2019, adăugând două noi specificații ale stratului fizic pentru a suporta date și alimentare a peste 1000 m de cablu de cupru cu o singură pereche torsadată, precum și conectivitate multi-link cu 8 noduri peste 25 cablu m.. Aceste atribute îl fac deosebit de potrivit pentru activarea Ethernetului în clădiri și rețele de automatizare industrială. Proiectul Advanced Physical Layer (APL) se bazează pe 10SPE pentru aplicații în locații periculoase.

10SPE a fost dezvoltat pentru a răspunde nevoilor utilizatorilor din domeniul automatizării clădirilor și al automatizării industriale și pentru a simplifica și accelera tranziția la Ethernet. Acest lucru face ca adoptarea protocoalelor și serviciilor de rețea existente să fie o problemă ușor de rezolvat, permițând lumii OT să beneficieze de 30 de ani de inovație IT. Industria are acum oportunitatea de a construi o singură infrastructură de rețea comună pentru facilități.

Când Ethernet împlinește 40 de ani, am fost entuziasmat de viteză încă de la început.

ETHERNET: TEHNOLOGIE GLOBAL CONNECTIVITY - NATHAN TRACY, ETHERNET ALLIANCE ȘI TE CONNECTIVITY

2020 va aduce un alt pas evolutiv în creșterea și dominația Ethernet ca tehnologie globală de comunicații. Aceeași tehnologie de bază care a furnizat comunicații LAN rentabile în sectorul de birouri în urmă cu 40 de ani continuă să își găsească drumul pe noi piețe, deoarece toată lumea dorește să beneficieze de costul, performanța și flexibilitatea oferite de Ethernet.

Noile aplicații care vor evolua soluțiile Ethernet în 2020 includ rețele Ethernet cu fir în vehicule rezidențiale și comerciale la viteze mai mari de 10 Gbps, precum și dezvoltarea rețelelor Ethernet optice pentru industria transporturilor. Majoritatea sunt deja conștienți de dezvoltarea vehiculelor autonome și de cerințele acestora. Cu toate acestea, senzorii, camerele și sistemele de control care vor permite o astfel de minune inginerească vor necesita, de asemenea, o rețea Ethernet de înaltă performanță pentru a proteja ocupanții, care poate oferi, de asemenea, toate beneficiile în rețea ale controlului individual al climatizării și divertismentului audio și video separat. În același timp, rețeaua trebuie să se asigure că traficul legat de securitate este prioritizat față de traficul de confort și divertisment..

Nathan Tracey, manager, Standarde industriale, TE Connectivity

Pentru aplicații industriale, comerciale, auto și casnice, vom observa o extindere a performanței declarate a Power over Ethernet (PoE), pe măsură ce noi opțiuni PoE sunt documentate și aduse pe piață pentru o gamă largă de aplicații și sisteme noi - de la clădiri inteligente la electrocasnice și Internet of Things, senzori și comenzi. Pentru a se asigura că produsele PoE comercializate ca îndeplinesc aceste niveluri de performanță au fost testate de laboratoare terțe certificate, Ethernet Alliance va lansa următoarea fază a programului său de certificare PoE. Un alt domeniu de adoptare rapidă a noii tehnologii Ethernet este în aplicațiile de conectare a caselor și afacerilor noastre la rețeaua de bază prin dezvoltarea tehnologiei PON (Pasive Optical Network) de ultimă generație, care va oferi viteze agregate de 50 Gbps în rețele. ajungand la minim 50 km.

De asemenea, vor veni pe piață noi rate mai mari de date Ethernet pentru a răspunde nevoilor noilor aplicații video intensive accesibile prin rețelele cloud. Pentru a se potrivi cu rate de date precum 100 Gbps, 200 Gbps și 400 Gbps, tehnologii dezvoltă noi materiale și noi arhitecturi care vor permite acestor viteze să depășească ceea ce nu era posibil în trecut. Folosind instrumente puternice de modelare și bazându-ne pe experiența trecută, dar cu materiale noi, vom vedea echipamente Ethernet, module optice, conectori și cabluri care le permit operatorilor de centre de date hiperscale sau cloud să crească la noi niveluri de performanță și să ofere noi servicii.

Într-adevăr, 2020 nu va fi doar anul în care IEEE 802.3 împlinește 40 de ani, ci și anul expansiunii și creșterii continue a aplicațiilor Ethernet de generație următoare, a performanței și a ratelor de date.

ETHERNET VA CONTINUA SĂ SE EXPANDEȘTE PE NOI PIEȚE - JIM THEODORAS, ETHERNET ALLIANCE ȘI HG GENUINE USA

În 2020, Ethernet va continua să se extindă pe noi piețe și aplicații. Ethernet înlocuiește treptat multe protocoale specializate alternative datorită numeroaselor sale avantaje și amplorii economiilor. Și pe măsură ce cerințele de lățime de bandă continuă să crească exponențial, Ethernet nu numai că a trebuit să devină mai rapid, ci și să treacă către formate de modulare mai complexe și o paralelizare mai mare. În loc de biți pe secundă, vorbim acum despre baud rate; Canalele seriale sunt acum canale N-seriale cu markeri de cadru încorporați pentru a asigura alinierea. Dacă ne dăm înapoi și ne uităm la imaginea de ansamblu, Ethernet a evoluat de la o legătură de comunicație punct la punct la baza rețelelor de calcul distribuite peste tot..

Jim Theodoras, vicepreședinte pentru cercetare și dezvoltare, HG Genuine USA

Mai detaliat, 2020 va fi o altă piatră de hotar pentru Ethernet odată cu introducerea liniei de produse de 112 Gbps. Deși 100 Gigabit Ethernet nu este nou, atingerea acestei viteze pe conexiunile seriale nu numai că face disponibilă cea de-a treia generație de produse 100 Gigabit Ethernet optimizate din punct de vedere al costurilor, dar permite și a doua generație de 400 Gigabit Ethernet și primul 800 Gigabit pe secundă. În ecosistemul Ethernet, totul va trebui să sară înainte pentru a funcționa mai rapid, mai amplu și în formate de modulație mai complexe. Prima generație de transceiver-uri optice pentru client de 400 Gigabit, bazate pe 8x28Gbaud PAM4, va începe livrarea. În același timp, primii clienți de 800 Gigabit/s vor fi demonstrați în 8x100 Gigabit Ethernet și 2x400 Gigabit Ethernet. Promisiunea unor legături seriale mai ieftine sub forma 400G-ZR este în sfârșit pe cale să fie realizată.

Deoarece majoritatea transceiver-urilor optice și a cablurilor optice active sunt consumate în rețelele locale, este logic să minimizați supraîncărcarea și să conectați direct optica la circuitele integrate de siliciu din interiorul acestor fibre. Optica co-ambalată este departe de a fi pregătită pentru producție, dar până în 2020, lucrările esențiale se vor desfășura în culise, pe măsură ce industria Ethernet își schimbă mușchiul tehnic, precum și fondurile de dezvoltare către integrarea comunicațiilor optice direct pe matrița de siliciu.

ECOSISTEMUL ETHERNET ȘI ÎNVĂȚAREA MAȘINĂ DE CLOUD - ROB STONE, ALIANȚA ETHERNET ȘI BROADCOM

Creșterea capacității rețelei globale în toate sectoarele a fost în mod tradițional determinată de doi factori principali; adăugarea de utilizatori și adăugarea de noi aplicații. În timp ce numărul de utilizatori continuă să crească, acesta este micșorat de cerințele de lățime de bandă determinate de noile aplicații care necesită, în cele din urmă, utilizarea de noi tehnologii de rețea pentru a satisface cererea. O astfel de clasă de aplicații care conduce la creșterea exponențială în ultimii ani este inteligența artificială și învățarea automată (ML), în special rețelele neuronale profunde convoluționale.

Implementarea unui sistem ML implică două faze. În primul rând, modelele de rețele neuronale trebuie antrenate folosind seturi de date de antrenament. Odată ce modelele antrenate se dovedesc a fi suficient de precise, ele sunt transmise motoarelor de inferență, unde aplicațiile finale pot folosi modelul antrenat pentru a prezice (sau „deduce”) rezultate având în vedere clasificarea datelor sau interogărilor externe..

Rob Stone, inginer distins, Broadcom

Pentru a accelera procesul de antrenament ML, paralelizarea este utilizată implicând mai multe noduri de antrenament separate. Acest lucru are ca rezultat cerințe stricte de rețea pentru distribuirea datelor de antrenament între noduri, precum și în timpul procesului de antrenament ulterior, deoarece parametrii sunt schimbați între noduri pentru a îmbunătăți acuratețea modelului. În timpul inferenței, aplicația finală accentuează returnarea rapidă a rezultatului pentru a minimiza latența vizibilă pentru utilizatorul final și, prin urmare, latența scăzută este esențială. Din aceste motive, toți operatorii mari de hiperscale și-au implementat acum propriul hardware ML, iar unii oferă cloud ML ca serviciu pentru aplicațiile utilizatorilor finali. Concurența dintre diferitele servicii cloud ML obligă operatorii să continue să investească în upgrade-uri ale infrastructurii de rețea pentru a rămâne competitive, ceea ce, la rândul său, determină comunitatea Ethernet să răspundă la tehnologiile care acceptă cerințe crescute de lățime de bandă, cu provocările de a menține un profil de putere și cost acceptabil.

Cu toate acestea, aceste sisteme interne ML sunt inutile, cu excepția cazului în care datele de intrare pot fi colectate și trimise la motoare de inferență pentru a face predicții. Dispozitive precum vehiculele autonome, IoT industrial și casele inteligente, birourile și orașele utilizează un set divers de tehnologii de conectivitate, fără fir (rețele personale, precum și rețele locale sau WiFi), cu fir, inclusiv utilizarea tehnologiilor Power over Ethernet și celulare. (LTE și 5G). Toate aceste tehnologii folosesc ecosistemul Ethernet pentru a crea soluții rentabile, foarte interoperabile.

Nathan Tracy face parte în prezent în consiliul de administrație al Alianței Ethernet și a fost implicat activ în organizație în ultimii ani. Este tehnolog în echipa System Architecture și Industry Standards Lead pentru unitatea de afaceri Date și Dispozitive de la TE Connectivity, responsabil pentru dezvoltarea standardelor și lucrul cu clienții cheie pentru a crea noi arhitecturi de sistem. Nathan este, de asemenea, un membru activ al mai multor asociații din industrie, fiind în prezent președinte și membru al consiliului de administrație al OIF și participând în mod regulat și contribuind la IEEE 802.3 și COBO.

Jim Theodoras este membru al consiliului de administrație Ethernet și vicepreședinte pentru cercetare și dezvoltare la HG Genuine USA. Este un profesionist experimentat în comunicații optice, cu o experiență dovedită în crearea de noi fluxuri de venituri printr-o combinație de creativitate, analiză de piață, implicarea clienților, munca în echipă interfuncțională și suport. Are peste 30 de ani de experiență în industria electronică și optică, acoperind o gamă largă de subiecte diverse. Jim este fostul președinte al Alianței Ethernet și fost editor de comunicații optice pentru IEEE Communications Magazine. El deține 20 de brevete în domeniul telecomunicațiilor și este un colaborator frecvent la publicațiile din industrie.

Rob Stone, Consiliul de Administrație al Alianței Ethernet, este un inginer distins în echipa Broadcom Switch Architecture, specializat în interconexiuni de centre de date, design de protocol și porturi. El este un participant activ într-un număr de organizații din industrie, inclusiv IEEE 802.3, COBO și alte module MSA și a prezidat Grupul de lucru tehnic MSA RCx și 25G Ethernet. Rob are peste 18 ani de experiență în industrie în aducerea pe piață a tehnologiei de comunicații. A ocupat funcții tehnice și de management la Intel, Infinera, Emcore, Skorpios și Bandwidth 9.

Peter Jones este președintele Consiliului de administrație al Alianței Ethernet și un inginer distins în grupul Cisco Enterprise Hardware. Lucrează la noi tehnologii și arhitecturi de sistem pentru produse Cisco de comutare, rutare și wireless, precum și produse Cisco IoT Networking. El a fost o persoană cheie în dezvoltarea switch-urilor din seria Catalyst 3850, Catalyst 3650 și Catalyst 9000. Pe lângă rolul său de președinte al Alianței Ethernet, Peter prezidează și subcomitetul Ethernet Alliance Single Pair Ethernet, participă la IEEE 802.3, și prezidează Alianța NBASE-T.

Conform tradiției consacrate, așteptăm comentariile voastre și îi invităm pe toți webinar gratuit, în cadrul căruia vom avea în vedere funcționarea protocoalelor VRRP/HSRP. Vom analiza cazurile în care este necesară utilizarea protocoalelor gateway redundante și, de asemenea, vom examina diferențele dintre protocoale și vom compara funcționarea HSRP/VRRP cu GLBP.

Sursa: www.habr.com