На недавней конференции отраслевой группы Ethernet Alliance обсуждались сразу несколько проектов, ставящих своей целью создание будущих стандартов IEEE.

Для удовлетворения потребностей облачных ЦОД разрабатывается стандарт передачи данных на скорости 25 Гбит/с. А эксперты, заглядывающие на несколько лет вперед, уже сейчас продумывают спецификации технологии с пропускной способностью 50 Гбит/с. Организациям с новыми, более быстрыми точками доступа Wi-Fi вскоре может быть предложен стандарт Ethernet с пропускной способностью 2,5 Гбит/с. Операторы связи также переводят свои магистрали на более высокие скорости. Уже вскоре новые коммуникационные технологии появятся и в автомобилях.

Все эти усилия отражают растущий спрос на каналы Ethernet, работающие за пределами традиционных корпоративных локальных сетей, для которых они изначально были предназначены. При этом разработчикам нужно не только думать о том, как передать больше бит за единицу времени по волоконно-оптическому или медному кабелю, но и решать множество других задач.

«Я то и дело слышу о диверсификации, – признался председатель совета Ethernet Alliance Джон д'Амброзиа. – Нам нужна диверсификация, с масштабной диверсификацией связано наше будущее. Выдвинув некогда девиз 'Ethernet повсюду', сегодня в совершенно иных условиях мы пришли, по сути, к той же самой концепции».

Ежегодная конференция EA Technology Exploration Forum служит площадкой для обсуждения технических деталей решений, которые многие из ее участников проектируют в рамках различных рабочих групп, в том числе и группы IEEE 802.3 Working Group, разрабатывающей официальные стандарты Ethernet. Оптические и электрические сигналы, волоконно-оптические линии и медные кабели, вычислительная мощность, энергопотребление, выделение тепла, стоимость и многие другие вопросы требуют тщательного продумывания и оптимизации.

Не вдаваясь слишком глубоко в технические подробности, перечислим основные направления, с которыми связано сегодня дальнейшее развитие Ethernet.

1. 25-Gigabit Ethernet

Стандарт, регламентирующий передачу данных на скорости 25 Гбит/с, может показаться шагом назад, поскольку уже сейчас существуют технологии 40-Gigabit и 100-Gigabit Ethernet. Однако речь здесь идет об удовлетворении потребностей в более высоких скоростях, в том числе и в каналах, используемых серверами в облачных ЦОД. Крупнейшими покупателями оборудования Ethernet сегодня являются компании Google и Microsoft. Во многом, по словам аналитика Dell'Oro Group Алана Веккеля, это объясняется тем, что облачные операции сопряжены с прохождением очень больших объемов данных между серверами.

Ключевой особенностью технологии 25-Gigabit Ethernet является то, что многие компоненты решений, которые еще только должны появиться в перспективе, уже разработаны. Стандарт 100-Gigabit Ethernet, например, предусматривает использование четырех потоков с пропускной способностью 25 Гбит/с. То же самое относится и к многим другим составным частям технологий более высокого класса. А это в свою очередь предполагает увеличение масштабов производства общих для обеих технологий компонентов, что должно способствовать снижению цен.

Технологии 25-Gigabit Ethernet открывают перед сетевыми архитекторами логичный путь построения ЦОД, в которых серверы будут связаны с коммутаторами каналами с пропускной способностью 25 Гбит/с, а коммутаторы смогут обмениваться данными друг с другом на скорости 100 Гбит/с. С таким четырехкратным соотношением создатели сетей и привыкли всегда работать.

«Объединение строительных блоков ЦОД каналами с пропускной способностью 25 Гбит/с приобретает особую важность в облачную эпоху, – подчеркнул Веккель. – Оно позволяет сетевым инженерам прибегать к повторному использованию уже имеющихся технических компонентов по мере роста потребностей в производительности. Сегодня многие облака создаются с нуля, но в условиях совершенствования технологий и появления работающих бизнес-моделей, в ходе переговоров с инвесторами, которым нужно разъяснять отдачу от миллиардов долларов, вложенных в каждый ЦОД, возможность повторного использования будет играть все более важную роль».

«Между тем, облачные гиганты уже выросли из технологии 40-Gigabit Ethernet, объединяющей четыре потока 10-Gigabit Ethernet, – пояснил д'Амброзиа. – Каждому серверу сегодня нужно более 10 Гбит/с, и даже у организаций средней величины все больше серверов подключаются сейчас именно к таким каналам».

В начале июля Google, Microsoft и ряд производителей сетевого оборудования сформировали отдельную группу, которая будет заниматься стандартизацией технологий 25-Gigabit и 50-Gigabit Ethernet. У них просто нет времени ждать, пока IEEE подготовит окончательный вариант своего стандарта. Только в июле в IEEE была сформирована рабочая группа по подготовке стандарта 25-Gigabit Ethernet. Ожидается, что на это уйдет по крайней мере полтора года. Правда, д'Амброзиа заявил, что не согласен с таким прогнозом и настроен более оптимистично. «Для нашей отрасли характерно очень быстрое достижение консенсуса», – указал он.

2. 50-Gigabit Ethernet

Разработка спецификаций 50-Gigabit Ethernet, которые должны обеспечить очередное увеличение скорости передачи данных между серверами в ЦОД, уже началась. В ближайшие несколько лет крупнейшие ЦОД столкнутся с тем, что пропускной способности в 25 Гбит/с для серверов и высокопроизводительных систем хранения будет уже недостаточно.

Между участниками конференции Ethernet Alliance разгорелся спор по поводу того, стоит ли использовать стандарт 50-Gigabit Ethernet при построении каналов с пропускной способностью 100 Гбит/с или же имеет смысл заняться проектированием однопоточной технологии. «Спецификации 50-Gigabit Ethernet будут готовы уже в ближайшее время, – отметил директор агентства Chris Cole по технологиям передачи данных Крис Коул. – Фактически уже сегодня мы создаем компоненты для передачи данных на скорости 100 Гбит/с. Ожидается, что продукты, соответствующие стандарту 50-Gigabit Ethernet, появятся в 2016 году».

3. 2,5-Gigabit Ethernet

Наверное, кому-то такая скорость покажется не слишком высокой, однако технология 2,5-Gigabit Ethernet поможет компаниям развернуть в своих зданиях очень быстрые сети Wi-Fi. Соответствующие технологии послужат предприятиям инструментом для подключения к кабельной инфраструктуре беспроводных точек доступа, объединяющих оконечные узлы сети.

Новейший стандарт Wi-Fi, IEEE 802.11ac, обеспечивает передачу данных на скорости, превышающей 1 Гбит/с, причем в определенных конфигурациях это превышение может быть довольно значительным. «При таком беспроводном трафике каналы Gigabit Ethernet, связывающие точки доступа на большинстве предприятий, превращаются в узкое место», – указал вице-президент компании Aquantia по продажам и маркетингу Камаль Дальмия.

Достаточную пропускную способность можно было бы получить, установив у себя оборудование 10-Gigabit Ethernet, но у большинства организаций имеющийся сетевой кабель не позволяет сделать этого. А версии Ethernet с пропускной способностью 2,5 Гбит/с при использовании сегментов протяженностью до 100 метров вполне достаточно кабеля категории 5e или 6. Таким образом, пользователи смогут выйти за рамки ограничений Gigabit Ethernet, и перекладывать кабель для этого не придется.

Компания Aquantia уже выпускает оборудование Ethernet с пропускной способностью 2,5 Гбит/с и 5 Гбит/с. Ожидается, что заседание IEEE, посвященное стандарту 2,5-Gigabit Ethernet, а возможно, и 5-Gigabit Ethernet, состоится уже в ближайшее время.

4. 400-Gigabit Ethernet

Разработчики технологий Ethernet не собираются отказываться и от более высоких скоростей. Рабочая группа IEEE уже приступила к проектированию стандарта 400-Gigabit Ethernet, которое планируется завершить в марте 2017 года. В более быстрых каналах предполагается использовать несколько потоков 50-Gigabit Ethernet или 100-Gigabit Ethernet. В конечном итоге эта сверхпроизводительная технология должна появиться в ядре сетей поставщиков услуг связи.