Вплив Ethernet на мережеві технології у 2020 році

Переклад статті підготовлений спеціально для студентів курсу «Мережевий інженер». Набір на курс відкрито.

НАЗАД У МАЙБУТНЄ З ОДНОПАРНИМ ETHERNET 10 МБ/С — ПІТЕР ДЖОНС, ETHERNET ALLIANCE І CISCO

Це важко повірити, але Ethernet 10 Мбіт/с знову стає дуже популярною темою в нашій галузі. Мене запитують: «Чому ми повертаємось у 1980-ті роки?». Існує проста відповідь, і для тих з нас, хто працював у галузі в той час, він добре знайомий. У той час, перш ніж Ethernet став повсюдним, мережі були схожі на дикий захід. У кожної були свої протоколи, фізичні рівні, конектори тощо. Проте з того часу IT зосередило базовий набір технологій у напрямку Ethernet, який забезпечує безперебійний зв'язок для мільярдів людей.

Якщо я подивлюся на стелю в моєму офісі, побачу точки бездротового доступу, які підключаються до Ethernet. Я також побачу індикатори, датчики температури, HVAC пристрої, вихідне освітлення і багато інших типів пристроїв, які в свою чергу цього не роблять. Світ «Операційних технологій» виглядає як IT у 90-х роках, з таким широким діапазоном фізичних рівнів та протоколів, що здається ніби кожен винайшов свій власний (ось і зв'язок).

Пітер Джонс, Заслужений Інженер, Cisco

Однопарна мережа Ethernet 10 Мбіт/с (10SPE) була схвалена IEEE у листопаді 2019 року, додавши дві нові специфікації фізичного рівня для підтримки даних та живлення на 1000 м мідного кабелю з однією крученою парою, а також багатоканального підключення з 8 вузлами на 25 м кабелю . Ці атрибути роблять його унікальним для включення Ethernet в межах будівель і мереж промислової автоматизації. Проект Advanced Physical Layer (APL) ґрунтується на 10SPE для роботи в небезпечних зонах.

10SPE був розроблений для задоволення потреб користувачів у галузі автоматизації будівель та промисловості та спрощення та прискорення переходу на Ethernet. Це робить прийняття існуючих мережевих протоколів і сервісів проблемою, що легко вирішується, дозволяючи світові OT отримати доступ до переваг 30 років інновацій в галузі IT. Тепер галузь має можливість будувати єдину загальну мережеву інфраструктуру для об'єктів.

У рік, коли Ethernet виповнюється 40 років, я з перших днів натхненний швидкістю.

ETHERNET: ТЕХНОЛОГІЯ ГЛОБАЛЬНОГО СПОЛУЧЕННЯ — НАТАН ТРЕЙСІ, ETHERNET ALLIANCE І TE CONNECTIVITY

2020 принесе ще один еволюційний крок у зростанні та домінуванні Ethernet як глобальної технології зв'язку. Та ж базова технологія, яка забезпечувала економічно ефективний зв'язок локальної мережі в офісному секторі 40 років тому, продовжує знаходити застосування на нових ринках, оскільки кожен хоче отримати вигоду від вартості, продуктивності та гнучкості, які пропонує Ethernet.

Нові програми, які розвиватимуть рішення Ethernet у 2020 році, включають провідні мережі Ethernet у приватних та комерційних автомобілях зі швидкістю понад 10 Гбіт/с, а також розробку оптичних мереж Ethernet для транспортної промисловості. Більшості вже відомо про розвиток автономних транспортних засобів та їх вимоги. Однак датчикам, камерам і системам управління, які забезпечать таке диво інженерної думки, також знадобиться високопродуктивна мережа Ethernet для захисту пасажирів, яка також може надати всі мережеві переваги індивідуального клімат-контролю та окремих аудіо- та відео-розваг. У той же час мережа повинна забезпечувати пріоритезацію трафіку, пов'язаного з безпекою, над трафіком, пов'язаним із комфортом та розвагами..

Натан Трейсі, Керуючий, Галузеві стандарти, TE Connectivity

Для промислових, комерційних, автомобільних та домашніх додатків ми побачимо розширення зазначеної продуктивності Power over Ethernet (PoE), оскільки нові варіанти PoE задокументовані та виведені на ринок для широкого спектру нових додатків та систем – від інтелектуальних будівель до побутової техніки та інтернету речей, датчиків та елементів керування. Щоб гарантувати, що продукти PoE, які продаються як відповідні цим рівням продуктивності, були перевірені сертифікованими сторонніми лабораторіями, Ethernet Alliance розгорне наступну фазу програми сертифікації PoE. Ще одна область швидкого впровадження нової технології Ethernet — це програми, що забезпечують можливість підключення наших будинків та підприємств до базової мережі за допомогою розробки технології пасивної оптичної мережі (Passive Optical Network — PON) наступного покоління, яка забезпечить сукупні швидкості рівня 50 Гбіт/с мереж. що досягає мінімум 50 км.

Також надходитимуть на ринок нові більш високі швидкості передачі даних Ethernet для задоволення потреб нових програм з інтенсивним використанням відео, доступних через «хмарні» мережі. Щоб відповідати швидкостям передачі даних, таким як 100 Гбіт/с, 200 Гбіт/с та 400 Гбіт/с, технологи розробляють нові матеріали та нові архітектури, які дозволять цим швидкостям долати те, що було неможливо у минулому. Використовуючи потужні інструменти моделювання та спираючись на минулий досвід, але з новими матеріалами, ми побачимо обладнання Ethernet, оптичні модулі, роз'єми та кабелі, які дозволяють операторам центрів обробки даних у гіпермасштабуванні чи «хмарі» підвищувати масштабування до нових рівнів продуктивності та надавати нові послуги.

Дійсно, 2020 буде не тільки роком, коли IEEE 802.3 виповниться 40 років, але і роком постійного розширення і зростання додатків Ethernet, продуктивності і швидкостей передачі даних наступного покоління.

ПРОДОВЖИТЬСЯ РОЗШИРЕННЯ ETHERNET НА НОВІ РИНКИ — ДЖИМ ТЕОДОРАС, ETHERNET ALLIANCE І HG GENUINE USA

У 2020 році Ethernet продовжить експансію на нові ринки та програми. Ethernet поступово витісняє багато альтернативних спеціалізованих протоколів через його численні переваги і масштаб економії. Оскільки вимоги до пропускної спроможності продовжують зростати в геометричній прогресії, Ethernet мав не лише стати швидше, а й перейти до більш складних форматів модуляції та більшої паралелізації. Замість бітів за секунду ми тепер говоримо про швидкість у бодах; послідовні канали тепер є N-послідовними каналами із вбудованими маркерами кадрів, щоб забезпечити вирівнювання. Якщо ми повернемося назад і подивимося на загальну картину, Ethernet перетворився з двоточкового каналу зв'язку на основу розподілених обчислювальних мереж всюди..

Джим Теодорас, Віце-президент з Дослідження та Розробки HG Genuine США

Більш детально, 2020 стане ще однією віхою для Ethernet з появою 112 Гбіт / с лінійкою продуктів. Незважаючи на те, що 100 Gigabit Ethernet не є новими, досягнення цієї швидкості в послідовних каналах не тільки робить доступним третє покоління оптимізованих за вартістю продуктів 100 Gigabit Ethernet, але також забезпечує друге покоління 400 Gigabit Ethernet і перше 800 Gigabit за секунду. В екосистемі Ethernet все має зробити стрибок вперед, щоб працювати швидше, ширше і в більш складному форматі модуляції. Розпочне постачання перше покоління 400-гігабітних клієнтських оптичних трансіверів на основі 8x28Gbaud PAM4. У той же час, перші 800 Gigabit/s клієнти будуть продемонстровані у 8×100 Gigabit Ethernet та 2×400 Gigabit Ethernet. Обіцянка дешевших послідовних ліній зв'язку у формі 400G-ZR нарешті має бути реалізована.

Оскільки більшість оптичних трансіверів і активних оптичних кабелів споживається в локальних обчислювальних мережах, має сенс лише мінімізувати накладні витрати і безпосередньо підключати оптику до кремнієвих IC усередині цих волокон. Спільно упакована оптика далека від готовності до виробництва, але до 2020 року дуже важлива робота виконуватиметься за лаштунками, оскільки індустрія Ethernet зміщує свою технічну міць, а також кошти на розробку у напрямку інтеграції оптичних комунікацій безпосередньо на кремнієву матрицю.

ЕКОСИСТЕМА ETHERNET І ХУМАЧНЕ МАШИННЕ НАВЧАННЯ — РОБ СТОУН, ETHERNET ALLIANCE І BROADCOM

Зростання пропускної спроможності глобальної мережі в усіх секторах зазвичай обумовлено двома основними чинниками; додавання користувачів та додавання нових програм. Незважаючи на те, що кількість користувачів продовжує зростати, він затьмарюється вимогами до пропускної спроможності, зумовленими новими додатками, які, зрештою, вимагають використання нових мережевих технологій для задоволення попиту. Одним з таких класів додатків, який стимулює експоненційне зростання в останні роки, є штучний інтелект і машинне навчання (ML), зокрема глибокі згорткові нейронні мережі.

Розгортання системи ML включає два етапи. По-перше, моделі нейронної мережі необхідно навчати з використанням навчальних наборів даних. Як тільки навчені моделі визнані досить точними, вони передаються в механізми виведення, де кінцеві додатки можуть використовувати навчену модель для прогнозування (або виведення) результатів за умови класифікації зовнішніх даних або запитів..

Роб Стоун, Заслужений Інженер, Broadcom

Щоб прискорити процес навчання ML, використовується розпаралелювання за участю кількох окремих вузлів навчання. Це призводить до жорстких вимог до мережі для розподілу навчальних даних між вузлами, а також під час наступного навчального процесу, оскільки параметри обмінюються між вузлами підвищення точності моделі. Під час виведення кінцевий додаток підкреслює швидке повернення результату, щоб мінімізувати затримку, видиму кінцевого користувача, і тому низька затримка є критичною. З цих причин усі великі оператори гіпермасштабування тепер розгорнули власне апаратне забезпечення ML, а деякі пропонують хмарний ML як послугу додатків кінцевого користувача. Конкуренція між різними хмарними сервісами ML змушує операторів продовжувати інвестувати в модернізацію мережевої інфраструктури, щоб залишатися конкурентоспроможними, що, своєю чергою, спонукає співтовариство Ethernet реагувати на технології, що підтримують підвищені вимоги до пропускної спроможності, з проблемами збереження прийнятного профілю потужності та вартості.

Однак ці внутрішні ML-системи марні, якщо вхідні дані не можуть бути зібрані і відправлені в механізми логічного висновку для виконання прогнозів. Такі пристрої, як автономні транспортні засоби, промислові IoT та інтелектуальні будинки, офіси та міста, використовують різноманітний набір технологій підключення, бездротової (персональні мережі, а також локальні мережі або WiFi), провідні, включаючи використання технологій Power over Ethernet, та стільниковий зв'язок ( LTE та 5G). Всі ці технології значною мірою використовують екосистему Ethernet для створення економічно ефективних рішень із широкими можливостями взаємодії.

Натан Трейсі в даний час входить до ради директорів Ethernet Alliance і бере активну участь у роботі організації протягом останніх декількох років. Він є технологом у групі системної архітектури та керівником галузевих стандартів для бізнес-підрозділу «Дані та Пристрої» у TE Connectivity, відповідає за розробку стандартів та роботу з ключовими клієнтами для створення нових системних архітектур. Натан також є активним членом кількох галузевих асоціацій, в даний час є президентом і членом ради директорів OIF, а також регулярно відвідуючи та вносячи внесок у IEEE 802.3 та COBO.

Джим Теодорас є членом ради директорів Ethernet та віце-президентом з досліджень та розробок у HG Genuine USA. Він є досвідченим професіоналом у галузі оптичного зв'язку із заслуженою історією створення нових джерел доходу завдяки поєднанню креативності, аналізу ринку, взаємодії з клієнтами, міжфункціональної командної роботи та супроводу. Він має більш ніж 30-річний досвід роботи в галузі електроніки та оптики, що охоплює широкий спектр різноманітних тем. Джим - колишній президент Ethernet Alliance і колишній редактор оптичних зв'язків для IEEE Communications Magazine. Він має 20 патентів у галузі телекомунікацій та є частим учасником галузевих публікацій.

Роб Стоун, рада директорів Ethernet Alliance, є видатним інженером у команді Broadcom з архітектури комутації, що спеціалізується на міжз'єднаннях центрів обробки даних, розробці протоколів та портів. Він є активним учасником низки галузевих організацій, у тому числі IEEE 802.3, COBO та інших MSA-модулів, очолював MSA RCx та технічну робочу групу 25G Ethernet. Роб має більш ніж 18-річний досвід роботи у галузі, виводячи комунікаційні технології на ринок. Він займав технічні та управлінські посади в Intel, Infinera, Emcore, Skorpios та Bandwidth 9.

Пітер Джонс є головою ради директорів Ethernet Alliance та заслуженим інженером у групі Cisco Enterprise Hardware. Він працює над новими технологіями та системною архітектурою для продуктів Cisco для комутації, маршрутизації та бездротового зв'язку, а також для продуктів Cisco IoT Networking. Він був ключовою фігурою у розробці комутаторів Catalyst 3850, Catalyst 3650 та Catalyst серії 9000. На додаток до своєї ролі голови Альянсу Ethernet Пітер також очолює підкомітет Ethernet Alliance Single Pair Ethernet, бере участь у IEEE 802.3.

За усталеною традицією чекаємо на ваші коментарі та запрошуємо всіх бажаючих на безкоштовний вебінар, у межах якого розглянемо роботу протоколів VRRP/HSRP. Розглянемо випадки, у яких необхідно використовувати протоколи надлишкового шлюзу, а також досліджуємо відмінності протоколів та порівнюємо роботу HSRP/VRRP з GLBP.

Джерело: habr.com