Vplyv Ethernetu na sieťové technológie v roku 2020

Preklad článku bol pripravený špeciálne pre študentov kurzu "Sieťový inžinier". Prihlasovanie do kurzu je už otvorené.

SPÄŤ DO BUDÚCNOSŤ S JEDNOPÁROVÝM ETHERNETOM 10 MB/S – PETER JONES, ETHERNET ALLIANCE A CISCO

Možno je to ťažké uveriť, ale 10Mbps Ethernet sa opäť stáva veľmi populárnou témou v našom odvetví. Ľudia sa ma pýtajú: Prečo sa vraciame do osemdesiatych rokov? Existuje jednoduchá odpoveď a pre nás, ktorí sme v tom čase pracovali v tomto odvetví, je známa. V tej dobe, predtým ako sa Ethernet stal všadeprítomným, bolo vytváranie sietí ako na divokom západe. Každý z nich mal svoje vlastné protokoly, fyzické vrstvy, konektory atď. Avšak IT odvtedy sústredilo základnú sadu technológií na Ethernet, ktorý poskytuje bezproblémovú komunikáciu pre miliardy ľudí.

Ak sa pozriem na strop v mojej kancelárii, vidím bezdrôtové prístupové body, ktoré sa pripájajú k Ethernetu. Uvidím tiež indikátory, snímače teploty, zariadenia HVAC, osvetlenie východu a mnoho ďalších typov zariadení, ktoré to zase nerobia. Svet „operačnej technológie“ vyzerá ako IT v 90-tych rokoch s takou širokou škálou fyzických vrstiev a protokolov, že sa zdá, akoby si každý vymyslel svoje vlastné (tu je spojenie).

Peter Jones, vážený inžinier, Cisco

10 Mbps Single Pair Ethernet (10SPE) bol schválený IEEE v novembri 2019 a pridal dve nové špecifikácie fyzickej vrstvy na podporu dát a napájania viac ako 1000 m jedného krúteného párového medeného kábla, ako aj viaclinkové pripojenie s 8 uzlami nad 25. m kábel.. Vďaka týmto vlastnostiam je jedinečne vhodný na umožnenie Ethernetu v budovách a priemyselných automatizačných sieťach. Projekt Advanced Physical Layer (APL) je založený na 10SPE pre aplikácie v nebezpečných polohách.

10SPE bol vyvinutý tak, aby vyhovoval potrebám používateľov v oblasti automatizácie budov a priemyselnej automatizácie a zjednodušil a urýchlil prechod na Ethernet. Vďaka tomu je prijatie existujúcich sieťových protokolov a služieb ľahko riešiteľným problémom, čo umožňuje svetu OT ťažiť z 30 rokov inovácií IT. Odvetvie má teraz príležitosť vybudovať jednotnú spoločnú sieťovú infraštruktúru pre zariadenia.

Keď má Ethernet 40 rokov, už od prvých dní som bol nadšený z rýchlosti.

ETHERNET: GLOBÁLNA TECHNOLÓGIA PRIPOJENIA – NATHAN TRACY, ETHERNET ALIANCE A TE PRIPOJENIE

Rok 2020 prinesie ďalší evolučný krok v raste a dominancii Ethernetu ako globálnej komunikačnej technológie. Rovnaká základná technológia, ktorá pred 40 rokmi poskytovala nákladovo efektívnu LAN komunikáciu v kancelárskom sektore, si naďalej nachádza cestu na nové trhy, pretože každý chce ťažiť z nákladov, výkonu a flexibility, ktoré Ethernet ponúka.

Nové aplikácie, ktoré vyvinú ethernetové riešenia v roku 2020, zahŕňajú káblové ethernetové siete v obytných a úžitkových vozidlách s rýchlosťou vyššou ako 10 Gbps, ako aj vývoj optických ethernetových sietí pre dopravný priemysel. Väčšina už pozná vývoj autonómnych vozidiel a ich požiadavky. Senzory, kamery a riadiace systémy, ktoré umožnia takýto inžiniersky zázrak, si však budú vyžadovať aj vysokovýkonnú ethernetovú sieť na ochranu cestujúcich, ktorá môže tiež poskytnúť všetky sieťové výhody individuálnej klimatizácie a oddelenej audio a video zábavy. Sieť musí zároveň zabezpečiť, že prevádzka súvisiaca s bezpečnosťou má prednosť pred prevádzkou súvisiacou s pohodlím a zábavou..

Nathan Tracey, manažér pre priemyselné štandardy, TE Connectivity

Pre priemyselné, komerčné, automobilové a domáce aplikácie uvidíme rozšírenie uvádzaného výkonu Power over Ethernet (PoE), pretože nové možnosti PoE budú zdokumentované a uvedené na trh pre širokú škálu nových aplikácií a systémov – od inteligentných budov až po spotrebičov a internetu vecí, senzorov a ovládacích prvkov. Aby sa zaistilo, že produkty PoE, ktoré spĺňajú tieto výkonnostné úrovne, boli testované certifikovanými laboratóriami tretích strán, Ethernet Alliance spustí ďalšiu fázu svojho certifikačného programu PoE. Ďalšou oblasťou rýchleho prijatia novej ethernetovej technológie sú aplikácie na pripojenie našich domácností a firiem k základnej sieti prostredníctvom vývoja technológie pasívnej optickej siete (PON) novej generácie, ktorá bude poskytovať súhrnnú rýchlosť 50 Gb/s naprieč sieťami. dosahujúc aspoň 50 km.

Na trh prídu aj nové vyššie prenosové rýchlosti Ethernetu, ktoré uspokoja potreby nových aplikácií náročných na video, ktoré sú dostupné prostredníctvom cloudových sietí. Technológovia vyvíjajú nové materiály a nové architektúry, ktoré umožnia dosiahnuť rýchlosť prenosu dát, ako je 100 Gbps, 200 Gbps a 400 Gbps, čo v minulosti nebolo možné. Pomocou výkonných modelovacích nástrojov a stavajúc na minulých skúsenostiach, ale s novými materiálmi, uvidíme ethernetové vybavenie, optické moduly, konektory a káble, ktoré umožnia prevádzkovateľom hyperškálových alebo cloudových dátových centier škálovať na novú úroveň výkonu a poskytovať nové služby.

Rok 2020 bude nielen rokom 802.3. narodenín IEEE 40, ale aj rokom pokračujúceho rozširovania a rastu ethernetových aplikácií novej generácie, výkonu a rýchlosti prenosu dát.

ETHERNET BUDE NAĎALEJ EXPANDOVAŤ NA NOVÉ TRHY – JIM THEODORAS, ETHERNET ALLIANCE A HG GENUINE USA

V roku 2020 bude Ethernet pokračovať v expanzii na nové trhy a aplikácie. Ethernet postupne nahrádza mnoho alternatívnych špecializovaných protokolov vďaka svojim mnohým výhodám a rozsahu úspor. A keďže požiadavky na šírku pásma naďalej exponenciálne rastú, Ethernet sa musel nielen zrýchliť, ale aj prejsť na komplexnejšie modulačné formáty a väčšiu paralelizáciu. Namiesto bitov za sekundu teraz hovoríme o prenosovej rýchlosti; sériové kanály sú teraz N-sériové kanály so zabudovanými značkami snímok na zabezpečenie zarovnania. Ak odstúpime a pozrieme sa na celkový obraz, Ethernet sa vyvinul z komunikačného spojenia point-to-point na základ distribuovaných počítačových sietí všade..

Jim Theodoras, viceprezident pre výskum a vývoj, HG Genuine USA

Podrobnejšie, rok 2020 bude ďalším míľnikom pre Ethernet so zavedením produktového radu 112 Gbps. Hoci 100 Gigabit Ethernet nie je novinkou, dosiahnutie tejto rýchlosti na sériových linkách sprístupňuje nielen tretiu generáciu cenovo optimalizovaných 100 Gigabit Ethernet produktov, ale umožňuje aj druhú generáciu 400 Gigabit Ethernetu a prvých 800 Gigabitov za sekundu. V ethernetovom ekosystéme bude musieť všetko poskočiť dopredu, aby fungovalo rýchlejšie, širšie a v komplexnejších modulačných formátoch. Začne sa dodávať prvá generácia 400-gigabitových klientskych optických transceiverov založených na 8x28 Gbaud PAM4. Zároveň budú predvedení prví 800 Gigabit/s klienti v 8x100 Gigabit Ethernet a 2x400 Gigabit Ethernet. Prísľub lacnejších sériových liniek v podobe 400G-ZR sa konečne naplní.

Keďže väčšina optických transceiverov a aktívnych optických káblov sa spotrebuje v lokálnych sieťach, má zmysel iba minimalizovať réžiu a priamo pripojiť optiku ku kremíkovým integrovaným obvodom vo vnútri týchto vlákien. Spoločne zabalená optika nie je ani zďaleka pripravená na výrobu, ale do roku 2020 bude prebiehať kritická práca v zákulisí, pretože ethernetový priemysel presunie svoje technické svaly, ako aj prostriedky na vývoj smerom k integrácii optickej komunikácie priamo na kremíkovú matricu.

ETHERNETOVÝ EKOSYSTÉM A CLOUDOVÉ STROJOVÉ UČENIE – ROB STONE, ETHERNET ALIANCE A BROADCOM

Rast kapacity globálnej siete vo všetkých sektoroch tradične poháňali dva hlavné faktory; pridávanie používateľov a pridávanie nových aplikácií. Zatiaľ čo počet používateľov neustále rastie, je zakrpatený požiadavkami na šírku pásma poháňanými novými aplikáciami, ktoré v konečnom dôsledku vyžadujú použitie nových sieťových technológií na uspokojenie dopytu. Jednou z takýchto tried aplikácií, ktorá v posledných rokoch poháňa exponenciálny rast, je umelá inteligencia a strojové učenie (ML), najmä konvolučné hlboké neurónové siete.

Nasadenie systému ML zahŕňa dve fázy. Po prvé, modely neurónových sietí je potrebné trénovať pomocou tréningových dátových súborov. Keď sa zistí, že trénované modely sú dostatočne presné, sú odovzdané inferenčným motorom, kde koncové aplikácie môžu použiť trénovaný model na predpovedanie (alebo „odvodzovanie“) výsledkov vzhľadom na klasifikáciu externých údajov alebo dotazov..

Rob Stone, vážený inžinier, Broadcom

Na urýchlenie tréningového procesu ML sa používa paralelizácia zahŕňajúca niekoľko samostatných tréningových uzlov. To má za následok prísne sieťové požiadavky na distribúciu trénovacích údajov medzi uzlami, ako aj počas následného trénovacieho procesu, keď sa parametre medzi uzlami vymieňajú, aby sa zlepšila presnosť modelu. Počas vyvodzovania koncová aplikácia kladie dôraz na rýchle vrátenie výsledku, aby sa minimalizovala latencia viditeľná pre koncového používateľa, a preto je nízka latencia kritická. Z týchto dôvodov teraz všetci hlavní operátori hyperškálovania nasadili vlastný hardvér ML a niektorí ponúkajú cloudové ML ako službu pre aplikácie pre koncových používateľov. Konkurencia medzi rôznymi cloudovými službami ML núti operátorov pokračovať v investíciách do upgradov sieťovej infraštruktúry, aby zostali konkurencieschopné, čo zase vedie ethernetovú komunitu k tomu, aby reagovala na technológie, ktoré podporujú zvýšené požiadavky na šírku pásma, s problémami udržania prijateľného profilu výkonu a nákladov.

Tieto interné systémy ML sú však zbytočné, pokiaľ nie je možné zbierať vstupné údaje a odosielať ich do inferenčných nástrojov na predpovede. Zariadenia, ako sú autonómne vozidlá, priemyselný internet vecí a inteligentné domácnosti, kancelárie a mestá využívajú rôznorodú sadu technológií konektivity, bezdrôtové (osobné siete, ako aj lokálne siete alebo WiFi), káblové vrátane využitia technológií Power over Ethernet a mobilné (LTE a 5G). Všetky tieto technológie využívajú ekosystém Ethernet na vytváranie nákladovo efektívnych a vysoko interoperabilných riešení.

Nathan Tracy v súčasnosti pôsobí v predstavenstve Ethernet Alliance a v organizácii sa aktívne podieľa už niekoľko rokov. Je technológom v tíme System Architecture a vedúcim priemyselných štandardov pre obchodnú jednotku Data and Devices v TE Connectivity, zodpovedný za vývoj štandardov a prácu s kľúčovými klientmi pri vytváraní nových architektúr systému. Nathan je tiež aktívnym členom niekoľkých priemyselných asociácií, v súčasnosti pôsobí ako prezident a člen predstavenstva OIF a pravidelne sa zúčastňuje a prispieva do IEEE 802.3 a COBO.

Jim Theodoras je členom predstavenstva Ethernet a viceprezidentom výskumu a vývoja v HG Genuine USA. Je skúseným profesionálom v oblasti optickej komunikácie s preukázateľnou históriou vytvárania nových tokov príjmov prostredníctvom kombinácie kreativity, analýzy trhu, zapojenia zákazníkov, tímovej práce naprieč funkciami a podpory. Má viac ako 30 rokov skúseností v elektronickom a optickom priemysle, ktoré pokrývajú širokú škálu rôznych tém. Jim je bývalý prezident Ethernet Alliance a bývalý redaktor optickej komunikácie pre IEEE Communications Magazine. Je držiteľom 20 patentov v oblasti telekomunikácií a je častým prispievateľom do priemyselných publikácií.

Rob Stone, predstavenstvo Ethernet Alliance, je uznávaný inžinier v tíme architektúry prepínačov Broadcom, ktorý sa špecializuje na prepojenia dátových centier, protokoly a dizajn portov. Je aktívnym účastníkom v mnohých priemyselných organizáciách, vrátane IEEE 802.3, COBO a ďalších modulov MSA, a predsedal technickej pracovnej skupine MSA RCx a 25G Ethernet. Rob má viac ako 18-ročné skúsenosti s uvádzaním komunikačných technológií na trh. Zastával technické a manažérske pozície v spoločnostiach Intel, Infinera, Emcore, Skorpios a Bandwidth 9.

Peter Jones je predsedom predstavenstva Ethernet Alliance a významným inžinierom v skupine Cisco Enterprise Hardware. Pracuje na nových technológiách a systémových architektúrach pre Cisco prepínacie, smerovacie a bezdrôtové produkty, ako aj produkty Cisco IoT Networking. Bol kľúčovou postavou pri vývoji prepínačov série Catalyst 3850, Catalyst 3650 a Catalyst 9000. Okrem svojej úlohy predsedu Ethernet Alliance Peter tiež predsedá podvýboru Ethernet Alliance Single Pair Ethernet, podieľa sa na IEEE 802.3, a predsedá Aliancii NBASE-T.

Podľa zavedenej tradície čakáme na vaše pripomienky a pozývame všetkých bezplatný webinár, v rámci ktorej sa budeme zaoberať fungovaním protokolov VRRP/HSRP. Budeme analyzovať prípady, v ktorých je potrebné použiť redundantné protokoly brány, a tiež preskúmať rozdiely medzi protokolmi a porovnať fungovanie HSRP/VRRP s GLBP.

Zdroj: hab.com