1980年,人類說,我要連接筆記本,我要在筆記本之間對話。 因此,有本地以太網。
2000年,人類說,我要無處不在的網絡連接,我要低成本、高可靠的高速網絡。 于是,就有了運營商以太網( )。
2015年,人類說,我要5G,我要VR/AR,我要低信噪比,我要更大的靈活性什么是物理帶寬,更大的容量等等……于是,就有了靈活的以太網()。
30多年來,以太網已經滲透到人類生活的每一個角落,并不斷向前推進。 如今,數據業務以太網化已成為全球主導趨勢。
以太網的未來會是什么樣子? 它將如何影響全球網絡系統?
2016年12月13日,深圳,在主題為“面向未來網絡的核心承載技術——以太網標準與產業發展方向”的媒體交流會上,以太網聯盟主席、華為以太網領域負責人首席架構師JohnD與我們分享了以太網的現狀和未來的發展方向。
本文由John D的演講和PPT整理而成,干貨滿滿。
當人們談論以太網時,首先想到的似乎是連接筆記本電腦或計算機的 RJ-45 連接器。 然而,以太網無處不在。 以太網生態系統已經覆蓋企業和園區網絡、運營商網絡、家庭網絡、用戶終端、大型數據中心和服務提供商。
推動以太網巨大工業市場的主要力量是云服務提供商,但他們的市場規模在不斷擴大。
事實上,小型數據中心一直是以太網新技術最早應用和創新的推動力。 從上圖可以看出,全球三大數據中心在以太網應用中占據主導地位。 左圖是這些數據中心的40GE出貨量,下圖是100GE出貨量,呈上升趨勢。
市場和技術齊頭并進。 以太網誕生后的前30年,從10M到10GE出現了6種以太網速率:10M、100M、GE、10GE、40GE、100GE,基本呈現每10年速率下降10倍的趨勢。 而且最近3到5年,10倍的趨勢已經被打破,分支越來越多。 業界對以太網的另外 6 種新速度很感興趣。 它們的速度范圍從2.5GE到400GE,包括2.5GE、5GE、25GE、50GE、200GE和400GE。
這種新的以太網速率出現的時間間隔非常短,在小型數據中心應用中發揮了極其重要的作用。 僅在2016年,業界就推出了2.5GE、5GE、25GE三種以太網速率。 同時,目前還有三種以太網速率(50GbE、、、)正在進行中。
是什么應用推動了以太網技術的演進和創新?
●數據中心:主要推動25GE以太網向400GE以太網演進。
●服務提供商:主要推動以太網從50GE、200GE向400GE演進。
●企業:主要推動2.5GE、5GE以太網在支持企業高速接入和WiFi方面的應用。
25GE到50GE主要面向下一代服務器應用,可大幅降低CAPEX和OPEX。 50GE、200GE到400GE主要針對聯通運營商提供高速、大帶寬的網絡連接需求。
然而,以太網的應用場景并不局限于此。
我們看到,行業市場的新需求、新的應用場景正在不斷催生新型以太網插座。 在車載以太網中,有從10M到的需求。 在工業以太網中,有的需求。 同時,很多場景也需要通過以太網供電(PoDL)。 不同的應用對以太網有不同的要求。
是的,新的應用層出不窮,推動著以太網向全面的方向發展。
以太網相對活躍的20多年來所發生的變化,在最近幾年基本完成了。 高速以太網的變化不僅僅是速度按照10倍定律下降,而是全面的發展方向。 它不僅促進了某個渠道出現得更快,而且促進了各個渠道的速度,而是促進了多渠道技術的同步發展。
比如像100GE,我們可以用4×的形式。 單車道速度,以前是,今天可以做到,以后甚至可以做到。 采用PAM4等關鍵技術,并首次應用于50/200/400GE以太網,為未來以太網提供了低成本大帶寬的可能。 我們期待PAM4在所有高速以太網中得到更大的應用和擴展。 50GE/200GE/400GE標準均基于相同的技術,共享一個技術平臺,是下一代以太網的發展方向。
PAM4技術還可以應用于不同的化學介質。 例如,一個電插座,它將芯片連接在一起,或者連接芯片和光模塊之間的連接。 例如,基于電纜的背板等,或單模光纖,以及并行光纖或多模光纖。 使用多模光纖,我們可以達到2公里或10公里的水平。 現在我們正在討論進一步擴大到40公里或80公里的可能性。 所有這些基本展示的媒體大多基于新的 PAM4 技術。
此外,我們還會看到一些新技術的發展,這就是 () 基于 的網絡分片。
在運營商網絡中,靈活以太網可以提供網絡分片、子套接字隔離等功能,支持未來基于業務體驗的網絡架構,實現帶寬按需分配,通過專用硬管道保證業務質量和安全。 提供低時延解決方案,與SDN技術融合,支持VR、5G等未來業務發展。
基于靈活的以太網技術,我們可以創建一個連接多個套接字的鏈路,以更高的速率運行并提供更大的帶寬。 我們可以想象一條200GE鏈路,可以是兩條100GE鏈路捆綁在一起。
我們還可以利用靈活的以太網技術來實現按需帶寬的靈活性。 比如我們的100GE鏈路通過靈活以太網的通道化功能進行分片,可以提供25GE、50GE、75GE等。所以在小型網絡應用中,靈活以太網可以讓我們更靈活的分配帶寬,也就是分片,同時進一步保證服務的質量和安全,提供低時延的解決方案,也可以和SDN技術很好的結合。 并且,基于這些技術,我們可以在實際網絡中建立端到端的硬管道。
為此,通過結合所有技術,我們可以實現高速套接字并確保靈活性。 這些靈活性可以給以太網增加一些新的功能,或者意想不到的“化學變化”,比如帶寬的可配置性可以通過不同的方法來實現。 它還可以通過套接字通道化和分片來實現,以在提供低延遲解決方案的同時確保服務的質量和安全性。
這是我們未來網絡所需要的,我們已經在路上了。
為什么以太網能搶占主導地位? 成功的標準是什么? 技術夠好嗎?
不,成功的技術僅僅好是不夠的。
我們以高性能評估領域為例。 提到高性能估計,很多人可能會想到技術,很多人可能會覺得他們在整個高性能估計領域都占據著主導或者主導地位。
但此前的報道給出了不同的答案。 左上圖為高性能估計在不同應用領域的分布,白色曲線代表工業應用領域。 在該領域,10GE占工業應用的80%(下圖橙色曲線),但僅占20%(下圖紅色曲線)。
主要用于研究和學術領域。 也可以說在高性能估計領域,對性能要求較低的部分屬于它。 對于工業應用來說,好的是不夠的,所以工業選擇了以太網,它可以做得更好。
可以說,以太網的成功不僅是技術性能的成功,更是產業生態系統的成功。
六年來,以太聯盟在推動產業生態發展方面發揮了引領作用。 以太網聯盟是由終端用戶、系統供應商、元器件供應商和學術界共同參與的全球以太網產業促進組織。 華為是其中的成員之一,其他知名公司還有英特爾、戴爾、思科等,它們也是以太網聯盟的成員。
在過去的六年里,我們仍然與業界分享這些信息什么是物理帶寬,讓更多的人支持和推廣以太網技術。 我們可以通過教育和推廣幫助業界更好地了解以太網。 我們可以在多源供應商和以太網互操作性方面有更好的表現。 我們在業界發出以太網的聲音。
在過去的六年里,我們經歷了很多。
比如2007年我們推動了40GE和100GE的標準,大家也達成了共識。 我是以太網聯盟的主席,我負責這個項目,所以40GE和100GE都取得了很大的成功和進步。 在互操作性等其他一些方面也取得了進展。 我們也會舉辦一些技術層面的峰會,讓大家對未來的發展方向等達成一些共識。
過去,以太網聯盟在推動以太網技術發展方面發揮了非常重要的作用,但這還不夠,我們需要繼續把所有成員聚集在一起,你們一起努力,帶來更好的改變。
對于當前的以太網技術,它是由應用需求驅動的。 針對不同的應用,我們需要一些新的速度、不同的介質、新的應用技術。 對于未來以太網的期望和要求,我們不敢說市場期望和今天一樣,但可以肯定的是,低成本、高可靠、廣泛互聯是未來的發展趨勢。
關于未來,我們還需要考慮什么?
我們還需要考慮的是傳播形式的變化和用戶體驗的變化。
我們看到互聯網連接數量不斷下降。 2000年,全球只有7億用戶; 到 2020 年,我們將擁有數十億用戶。 與此同時,互聯網的使用呈指數級下降。 所以我們不得不考慮到2025年全網將面臨一場巨大的變革。
我們不僅要為更多的用戶提供支持,還要提供高質量、高安全、低信噪比的服務,這是未來的訴求。
對以太網技術的新要求包括低延遲、安全性和可靠性。 以太網技術的演進需要在企業網絡和服務提供商中得到應用。 在運營商網絡層面,以太網已經得到廣泛應用,包括3G、4G、4.5G聯通承載網,這說明以太網在支持高速、高帶寬方面的成功。 面向未來,以太網技術面臨新的需求——時延敏感型網絡,還需要支持端到端的整體服務和支持網絡切片的能力。
IP網絡最重要的發展趨勢是以太網,數據業務的以太網化已經成為全球的主導趨勢。 以太網的發展和演進經歷了三個階段。
第一代以太網誕生于1980年,基于開放標準.3/1,支持多廠商互聯,廣泛應用于園區、企業、數據中心。 之后,隨著技術的逐漸成熟和確立,將進一步延伸到高性能計算、垂直行業應用、物聯網等領域,從而催生出行業內最廣泛、最強大的生態系統。
第二代以太網從 2000 年開始開發,至今仍在使用。 主要面向運營商網絡,廣泛應用于聯通級城域網、3G/4G聯通承載網、專線接入等,具備QoS/QoE保障、OAM、保護倒換等聯通級功能、高性能時鐘使運營商能夠構建低成本、高可靠的基于以太網技術的網絡,降低運維成本。
第三代以太網始于2015年,面向云服務、5G網絡切片、VR/AR和超高清視頻等對信噪比敏感的業務需求,通過技術創新實現高速大容量端口400GE、1TE端口等演進。 借助通道化實現亞速承載、硬管線與流量隔離、低信噪比、低抖動算法技術等,進一步提升智能端到端低信號-信噪比鏈路,在串擾情況下可以保證高優先級業務的低信噪比和零丟包,實現低信噪比有保障的IP網絡和高QoS業務。 它將成為未來全IP網絡的基礎。
未來,我們將面臨更廣泛的以太網生態,不僅僅是數據中心,還有民航、交通、醫療、工業、汽車等領域。 這些都是未來網絡的場景。 這不是一個供應商可以完成的事情,它需要你們共同努力。 我們還需要把硅片、芯片、光模塊、測試等各個領域連接在一起,實現標準化,讓構建全景系統和生態成為可能。
今天,以太網已經進入了一個新時代,我們稱之為下一代以太網技術。
化學層基于PAM4技術,速度從50G到400G,并擴展到40km到80km的規模。 以太網聯盟將繼續致力于促進不同供應商之間的廣泛互連和互操作性,以促進行業發展。
展望未來,靈活以太網將成為未來網絡發展的重點方向。 這是一個非常好的工具,一定會幫助我們實現我們的目標。 最后一句,一首交響詩不是一個人能完成的,而是整個樂團的齊心協力。
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