以太网的新时代

与互联网的接触越来越多——在互联网上，大多数人和我们使用的“事物”几乎都在不断地连接，并通过网络不断地存储、处理和检索数据——这加大了制定新标准的压力，而且要快得多。

看看以太网的时间轴，以及它作为局域网内以每秒2.5兆比特的速度传输数据的标准协议的卑微开端。

“以太网用了大约25年的时间才提出了6个标准速度。我们从1985年到2010年一直这样做，”以太网联盟主席、中国华为美国子公司FutureWei Technology的高级首席工程师John D’ambrosia说。“现在，从2015年到2018年，我们将再推出6个项目。”

400千兆以太网标准将于今年获得批准。在过去的几十年里，D’ambrosia一直是IEEE 802.3xx研究组和有线以太网委员会的参与者，然后是领导者。在过去的五年里，他目睹了越来越多的关于标准活动的争论，因为像Facebook和谷歌这样的云巨头带着巨大的挑战和巨大的预算进入了硬件社区。

D 'Ambrosia说:“当你试图一次性部署10万台服务器时，事情会在短时间内大量累积。“在大约两年的时间里，每次会议都有全新的内容。我们会说，‘接下来会发生什么?’简直是疯人院。”

从那时起，大数据就沿着两条截然不同的道路发展。

“一部分正在从每秒25g(千兆比特)发展到50g、100g和400g(千兆比特)，”该公司营销总监维努•巴拉苏布拉莫尼安(Venu Balasubramonian)表示迈威尔公司．“2016年年中，它们的速度为10gbps。他们现在正在向40 Gbps移动，在聚合层上有100 Gbps。它们将以100gbps的速度传输到脊柱，或者以50gbps的速度在单线传输。这只是市场的一部分。另一部分是企业，目前几乎全部由铜服务。它们的速度是10gbps。”

与此同时，大型云计算业务已经增加了光子学来在服务器机架和外部存储之间来回移动数据，但成本差异很大。这类企业包括中型银行等公司，在这些公司中，数据移动的速度不是那么关键。此外，需要移动的数据量更小。

这仍然只是以太网市场的一部分，具有讽刺意味的是，当无线技术首次开始在企业中推广时，以太网被认为是一项即将消亡的技术。最初的观点是，添加无线路由器比在天花板或地板上拉电线更容易。但是无线也有它自己的问题，包括安全和干扰。

因此，以太网市场不仅没有消失，而且正在再次增长，即使是5G接入点、驾驶辅助/自动驾驶汽车以及互联工业运营等新技术也是如此。

巴拉苏布拉莫尼安说:“汽车行业需要更多的电子设备，带宽需求也在显著增长。”“目前正在制定新的标准和一系列带宽选项。你可能会看到100gbps。甚至还有人在谈论2.5G的汽车摄像头视频传输。”

事实上，以太网几乎是为汽车量身定做的。经过多年的关键任务使用和滥用，它的重量比汽车线束轻得多。

公司汽车业务部门高级主管杰夫•赫顿表示:“从重量和成本的角度来看，安全带本身就是一个痛点Synopsys对此．“使用以太网，您可以摆脱can(控制器局域网)总线和LIN(本地互连网络)总线，这使得数据移动更加高效。它还增加了可靠性和安全性，因为这些旧网络是许多黑客进入的地方。”

图1:车载以太网。来源:Avnet /迈

SerDes连接
对于许多应用程序来说，以太网通常被视为序列化/反序列化(SerDes)技术的扩展，SerDes是服务器、交换机和路由器中用于移动大量数据的芯片的核心。

SerDes设备由两个功能块组成，它们将数据从并行转换为串行，然后再转换回来。SerDes绕过了芯片上的引脚限制，因为可用的引脚只有那么多，它是千兆以太网系统中的一个重要组件。因此，SerDes在以太网标准的争论中发挥了重要作用。

“2006年11月，100标准小组决定做100Gig，”D’ambrosia说。“在下次会议上，服务器社区愤怒地说，‘我们不要100g !“他们想做40场演出。这与他们认为接下来会发生的事情一致。这是在2007年初。思科在第一次会议上就决定他们不来了。他们希望通过四车道25g来达到100g，所以我们需要25g的标准。”

然而，并不是所有人都想这么做。

“最终出现了两个阵营，”Amphenol的技术业务开发经理格雷格·麦克索利(Greg McSorley)说，他在过去20年里一直参与以太网和存储标准的工作。“电信和远程通信的人想要100g，但数据中心和服务器的人不得不担心每台服务器背后的网卡和所有机架顶部交换机，他们想要40g。你真该看看那些邮件。”

快进几年，出现了两条轨道，因此电接口可以用于10 Gbps和多车道，光接口可以用于25 Gbps及其倍数。“现在我们说的是，‘跟随SerDes’，”D’ambrosia说。“根据经验来看，对于10g和25g，你使用的是NRZ(不归零)信号。对于50gig及以上，它是PAM4(脉冲振幅调制)。”

SerDes和以太网也依赖于铜，铜一直是半导体的首选材料。它相对便宜，经过良好测试，是一种比铝等其他材料更好、更稳定的导体，而且芯片上的连接可以使用标准半导体工艺制造。

Marvell的Balasubramonian说:“如果铜能做到这一点，你就使用铜链接。”“这就是为什么我们看到高速以太网的高速增长。“现在对计算机的需求是无法满足的。但该企业过去10年一直使用1gbps。10gbps的经济效益非常有吸引力。也有很多接入功能进入接入点，所以设备的数量在增加。十年前，它是一台笔记本电脑或台式电脑。现在你有了笔记本电脑、手机和平板电脑。”

标准的重要性
以太网的扩展极大地强调了标准，因为没有标准就没有互操作性或向后兼容性。但是，达成共识所花费的时间可能会促使一些公司和团队首先在标准组织之外进行合作，或者只是在一组供应商之间达成多供应商协议(msa)，该协议列出了应该达成一致的工程规范。

Rick Kutcipal，他在产品规划和架构方面工作博通公司在Fort Collins, CO，已经看到这种情况发生，并适用于串行连接SCSI (SAS)和串行AT连接(SATA)存储接口标准。

库奇帕尔说:“人们将在线下一起工作，这样当我们去标准机构时，就不会让每个人都措手不及。”

离线合作和尽快达成共识可以缩短标准制定的时间。市场整合也有助于加快这一进程。库奇帕尔说:“20年前，你有20个从事磁盘驱动的人，现在只有3个。”

在标准审查、发布、辩论和最终批准之后，同样重要的是确保互操作性。位于互操作性中心的是新罕布什尔大学互操作性实验室(IOL)。UNH IOL举办“插件会议”，让各种联盟和标准组织聚在一起，看看他们按照给定标准建造的设备是否能够协同工作。

一次插件测试可能需要长达一周的时间，因为供应商必须带着他们的设备，点亮他们的示波器，通常有时间和空间让设备工作，读取测试数据，这样他们就有机会调试。

结论
尽管包括无线和光纤在内的许多通信技术已经投入商业应用，但以太网的应用范围仍在不断扩大。它可能不是市场上最快或最方便的技术，但它很好地解决了足够多的问题，在新市场和现有市场都有一席之地。以太网供电通过以太网电缆组合电源，而不是使用单独的电源线。400gbps将为一些较大的数据中心提供足够的通信带宽空间。

但真正的关键在于这项技术能继续服务于多少个市场，这就是为什么围绕标准有如此多的活动。长期预测的以太网逐步淘汰从未发生。所以现在的问题是它还能被用来做什么，以及它能在多少个新市场找到归宿。答案可能会让所有人大吃一惊。

-Ed Sperling对本文也有贡献。

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