Сетевые технологии Ethernet прошли долгий путь с 1985 года, когда был опубликован основополагающий стандарт Ethernet IEEE 802.3™, обеспечивающий пакетную передачу данных со скоростью 10 Мбит/с. С тех пор скорость Ethernet экспоненциально увеличилась до 400 Гбит/с, и Ethernet как стимулировал, так и выигрывал от роста информационных и вычислительных технологий.
Хотя пользователи обычно подключаются к Интернету по беспроводной сети, данные с беспроводных устройств и точек доступа в конечном итоге должны подключаться к проводной сети для экономичной, высокоскоростной и надежной передачи данных. Такой проводной сетью обычно является Ethernet, поскольку она повсеместно распространена, работает в фоновом режиме, незаметно и надежно.
На самом деле, подчеркивая важность сетевых технологий, пандемия COVID-19 подчеркнула, насколько важен Ethernet для нашего все более онлайн-подключенного мира, поскольку удаленная и виртуальная деятельность, которая значительно возросла в глобальном масштабе с момента начала пандемии, была бы невозможна без Ethernet.
Растущие потребности в пропускной способности сетей Ethernet во всем мире
В ближайшие годы в сетях Ethernet будет наблюдаться настоящий взрыв спроса на большую пропускную способность, обусловленный несколькими одновременными тенденциями. К ним относятся рост числа пользователей, увеличение количества устройств, подключаемых к сети, повышение скорости доступа, увеличение пиковых требований к пропускной способности сетей, а также постоянный поток новых онлайн-сервисов и приложений, генерирующих пропускную способность, в области мобильной связи, видео, искусственного интеллекта, дополненной/виртуальной реальности и других областях.
В недавно опубликованном отчете IEEE 802.3 Ethernet Bandwidth Assessment (BWA) Report, основанном на годичном исследовании глобального использования полосы пропускания и тенденций, прогнозируется, что с 2017 по 2022 год количество пользователей Интернета увеличится с 3,4 миллиарда до 4,8 миллиарда. Количество интернет-подключений увеличится с 18 млрд до 28,5 млрд, а средний объем трафика на одного пользователя в месяц вырастет с 29 ГБ до 85 ГБ. По сравнению с трафиком, наблюдавшимся в 2017 году, данные, представленные в рамках проекта 2020 Ethernet BWA, свидетельствуют о широком разнообразии темпов роста пропускной способности различных исследованных приложений, которые в 2025 году составят от 2,3× до 55,4× по сравнению с уровнем трафика 2017 года.
Оценка пропускной способности была проведена до начала пандемии, и после завершения отчета было замечено, что значительный рост произошел на начальных этапах COVID-19 в 2020 году.
IEEE P802.3df™ исследует Ethernet 800 Гбит/с и 1,6 Тбит/с
В связи с растущим спросом на пропускную способность во всех областях подключения к сети Ethernet в глобальном масштабе, недавно была сформирована целевая группа IEEE P802.3df™ для определения поправки к стандарту IEEE 802.3, включающей параметры управления доступом к среде (MAC), физические уровни и параметры управления для передачи кадров формата Ethernet со скоростью 800 Гбит/с и 1,6 Тбит/с по меди и одно- или многомодовому оптоволокну.
Этот проект стандартов также будет использован для определения производных спецификаций физического уровня и параметров управления для передачи кадров Ethernet со скоростями 200 Гбит/с и 400 Гбит/с.
Скорости передачи данных 800 Гбит/с и 1,6 Тбит/с были выбраны потому, что они удовлетворят все вероятные требования к Ethernet в следующем десятилетии, но оптимальное решение требует целостного архитектурного подхода, позволяющего сетям Ethernet быть гибкими и развиваться вместе с технологиями.
Широкое повторное использование технологий по мере роста требований к пропускной способности позволит Целевой группе быстро определить множество различных технических спецификаций. Это позволит множеству типов приложений использовать различные спецификации физического уровня, определенные для данного проекта, и обеспечит совместимость между поколениями технологий Ethernet.
Повторное использование технологии также сокращает время, необходимое для разработки нескольких спецификаций Ethernet, а также затраты и время, необходимые для разработки продукта. Это увеличивает потенциал долгосрочного использования портов оборудования, способствует окупаемости инвестиций (ROI) поставщиков компонентов и систем, а также позволяет пользователям продлить срок службы своего оборудования.
Разработка новых подходов к передаче сигналов на всех скоростях Ethernet
Хотя целевая группа IEEE P802.3df еще не определила окончательный путь, предполагается, что для будущих систем Ethernet будут использоваться сигналы со скоростью 100 и 200 Гбит/с. Обе скорости передачи сигнала могут быть использованы в различных областях, например, в электрических интерфейсах внутри системного блока, которые используются для подключения полупроводников, оптических модулей и объединительных плат, а также в медных и оптических интерфейсах. Поскольку 100 Гбит/с существует уже сегодня, это поможет быстро внедрить различные стандарты 800 Гбит/с; затем будут разработаны 200 Гбит/с, которые позволят создать более узкие решения для 200/400/800 Гбит/с и 1,6 Тбит/с.
При увеличении скорости передачи сигнала до 200 Гбит/с количество контактов ввода-вывода (I/O) на порт можно сократить с 2 до 1, что экономически более выгодно и позволит создавать системы с более высокой плотностью и большими возможностями.
Кроме того, во всех этих спецификациях, скорее всего, будет реализована прямая коррекция ошибок (FEC) для обеспечения усиления кодирования. Необходимо учитывать коэффициент усиления кодирования, необходимый для каждой спецификации, чтобы обеспечить совместимость, учитывая наличие электрических интерфейсов 100 Гбит/с и 200 Гбит/с в различных системных блоках. Это требует целостного подхода. Одной из тенденций, выявленных исследовательской группой IEEE 802.3 Beyond 400 Gb/s Ethernet Study Group, которая предшествовала созданию целевой группы IEEE P802.3df Task Force, является переход большинства портов на архитектуру "x8". Это означает, что соединения между устройствами, а также между устройствами и оптическими модулями будут иметь по восемь дорожек или сигнальных путей в каждом направлении (т. е. как для передачи, так и для приема).
Это обеспечит гибкость системы, поскольку порты могут быть разработаны с реализацией x1, x2, x4 и x8, которые будут поддерживать скорость передачи данных Ethernet, основанную на ширине полосы и скорости передачи сигнала. Например, одна полоса 100 Гбит/с обеспечит 100 Гбит Ethernet, две полосы 100 Гбит/с - 200 Гбит Ethernet и так далее.
Это также применимо к физическим соединениям между системами. Разработав сигнализацию 200 Гбит/с для порта x8, можно создать порт с пропускной способностью 1,6 Тбит/с, который может поддерживать два порта Ethernet 800 Гбит/с или один порт Ethernet 1,6 Тбит/с.
Подобное комплексное решение нескольких задач физического уровня с самого начала, а не последовательное с течением времени, отличается от того, что делалось ранее. Это принесет пользу пользователям и производителям систем и компонентов для приложений с высокой пропускной способностью, таких как облачные центры обработки данных, биржи, колокейшн, сети доставки контента, беспроводная инфраструктура, сети поставщиков услуг мобильной связи и операторы проводных сетей, инфраструктура распространения видео (VDI) и т. д.
Примите участие в проекте IEEE P802.3df
IEEE P802.3df - это передовой проект стандартов, который разрабатывает архитектуру Ethernet на основе целостного подхода, охватывая различные скорости Ethernet, скорости передачи сигналов на полосу, ширину полосы и типы носителей. Целевая группа приглашает всех заинтересованных лиц присоединиться к этой важной работе, поскольку потребности в пропускной способности будут расти и расширяться в будущем.
Оригинал статьи: https://standards.ieee.org/beyond-standards/ieee-p802-3df-defines-a-holistic-architectural-approach/