„Von Raumstationen zu modernen Panzern“ ⋯ „50 Jahre alt“ Ethernet wächst weiter

Nur wenige Technologien waren so nützlich, erfolgreich und letztendlich einflussreich wie Ethernet. Die Reise von Ethernet, das kürzlich sein 50-jähriges Jubiläum feierte, ist noch lange nicht zu Ende.

Seit seiner Erfindung durch Bob Metcalf und David Vox im Jahr 1973 hat sich Ethernet kontinuierlich erweitert und angepasst. Es ist mittlerweile ein vertrauenswürdiges Layer-2-Protokoll für Computernetzwerke in allen Branchen.

„Das Spannendste an Ethernet ist seine Universalität“, sagte Andreas Becktolsheim, Mitbegründer von Sun Microsystems und Arista Networks und derzeitiger Vorsitzender und Chief Development Officer von Arista. Es wurde buchstäblich überall eingesetzt, auch unter Wasser und im Weltraum. Ethernet, wie etwa Fast Ethernet für Fahrzeugkameras, wird mit neuen physikalischen Schichten weiter ausgebaut. „Derzeit sind die größten Auswirkungen von Ethernet in großen Cloud-Rechenzentren zu verzeichnen, einschließlich schnell wachsender miteinander verbundener KI/ML-Cluster.“

Eine breite Palette von Ethernet-Anwendungen

Flexibilität und Anpassungsfähigkeit sind wichtige Merkmale der Ethernet-Technologie. Es ist die grundlegende Antwort auf jedes Kommunikationsnetzwerk, sei es ein angeschlossenes Gerät oder ein Computer. Dies bedeutet, dass in fast allen Fällen kein separates Netzwerk erstellt werden muss.

Michael Homberg, Systemingenieur bei Extreme Networks, sagte: „Ethernet war ein wichtiger Teil der Reaktion von Unternehmen auf den Ausbruch des Coronavirus. Seine innovativste Anwendung war seine Rolle bei der Ermöglichung einer dezentralen Arbeitsplatzumgebung.“

Damals, als Unternehmen auf Remote-Arbeit umstiegen, mussten Telekommunikationsdienstleister ihre Bandbreite erhöhen. „Diese Nachfrage wird durch zunehmendes Online-Gaming angeheizt, da Unternehmensmitarbeiter aus der Ferne arbeiten, Studenten auf Online-Kurse umsteigen und sogar soziale Distanzierungsvorschriften gelten“, sagte Holmberg. Im Wesentlichen ermöglichte Ethernet, die dem Internet zugrunde liegende Technologie, den Menschen die effiziente Erledigung einer Vielzahl von Aufgaben bequem von zu Hause aus.“

Diese Fortschritte und das riesige Ethernet-Ökosystem haben zu außergewöhnlichen Anwendungen geführt, von der Internationalen Raumstation (ISS) bis hin zu den neuesten F-35-Kampfflugzeugen, Abrams-Panzern und der Meeresforschung. „Ethernet wird seit mehr als 20 Jahren in der Weltraumforschung eingesetzt, einschließlich der Raumstation, Satelliten und Missionen zum Mars“, sagte Peter Jones, Präsident der Ethernet Alliance und Ingenieur bei Cisco. „Es ermöglicht eine nahtlose Konnektivität zwischen geschäftskritischen Subsystemen wie Kameras, Sensoren usw. Ethernet ist auch ein wichtiger Bestandteil der bidirektionalen Kommunikation zwischen Boden und Weltraum.“

„Ethernet hat die älteren CAN-Protokolle (Controller Area Network) oder LIN-Protokolle (Local Interconnect Network) übertroffen. Es ist zum Rückgrat von Fahrzeugnetzwerken geworden, einschließlich Autos und Drohnen sowie von Luftbedingungen, Gezeiten und Temperaturen. Unbemannt Luftfahrzeuge (UAVs) und unbemannte Tauchboote (UUVs), die ihre Umgebung überwachen können, sowie autonome Überwachungs- und Sicherheitssysteme der nächsten Generation sind alle auf Ethernet angewiesen.“

Die Ethernet-Entwicklung geht weiter

Derzeit entwickelt die engagierte IEEE P802.3dj-Organisation das elektrooptische Ethernet-Signalisierungssystem der nächsten Generation. Laut John Dambrosia, dem Leiter der Organisation, lässt sich der zukünftige Wert von Ethernet allein daran erkennen, wie viele hochrangige Mitarbeiter sich vollzeitlich mit Ethernet-Verbesserungen befassen. „Es ist spannend zu sehen, wie sich Ethernet weiterentwickelt und wie die gesamte Branche die Probleme rund um Ethernet angeht“, sagte Dambrosia. Diese branchenweite Zusammenarbeit besteht schon seit langem und wird mit der Zeit immer stärker werden.“

Das größte Interesse an Ethernet besteht darin, wie schnell die Höchstgeschwindigkeit ist, aber die Bemühungen zur Entwicklung und Verbesserung des relativ langsamen 2,5-Gbit/s-, 5-Gbit/s- und 25-Gbit/s-Ethernets gehen weiter. Aus diesem Grund ist in diesem Bereich ein großer Markt entstanden.

Dell’Oro-Gruppe Laut Samee Buzelbene, VP of Market Research für Rechenzentrums- und Campus-Ethernet-Switches, wurden in den letzten 20 Jahren 9 Milliarden Ethernet-Switch-Ports produziert. Das entspricht einem Marktwert von über 450 Milliarden US-Dollar. „Ethernet verbindet Dinge und Geräte in einer Vielzahl von Branchen“, sagte Buzelbene. Noch wichtiger ist, dass es eine entscheidende Rolle bei der Verbindung von Menschen auf der ganzen Welt gespielt hat.“

IEEE-WebsiteMit Blick auf die Zukunft besteht Ethernet aus einer wellenlängenbasierten optischen Nahbereichsverbindung mit 100 Gbit/s, einer PTP-Zeitstempelklärung, einem optischen Multigig für die Automobilindustrie, einem Single-Pair-System der nächsten Generation, 100 Gbit/s über ein DWDM-System (Dense Wavelength Division Multiplexing) und 400 Gbit/s über DWDM System, Automotive Vorschläge der Studiengruppe für 10G+ Kupfer, 200 Gbit/s, 400 Gbit/s, 800 Gbit/s, 1,6 Tbit/s Ethernet usw. werden weiterentwickelt.

„Die Ethernet-Produktlinie wächst weiterhin rasant und übernimmt innovative Technologien wie Power over Ethernet (PoE), Single Pair Ethernet (SPE) und Time Sensitive Networking (TSN)“, sagte Buzelbene. Zur Referenz: SPE steht für die Ethernet-Übertragungsverarbeitung über ein Paar Kupferdrähte, und TSN ist ein Standard, der eine genaue und stabile Datenübertragung im Netzwerk garantiert.

Ethernet als Basis für die neueste technologische Entwicklung

Laut Homberg wird das Latenzmanagement mit der Weiterentwicklung von Cloud-Diensten, einschließlich Virtual Reality (VR), immer wichtiger. „Um dieses Problem zu lösen, muss Ethernet zu einer Konnektivitätstechnologie mit definierten Verzögerungszielen weiterentwickelt werden, die Ethernet mit dem Precision Time Protocol (PTP) nutzt“, sagte Holmberg.

Zur Unterstützung großer verteilter Systeme, bei denen synchronisierte Abläufe unerlässlich sind, ist eine Zeitgenauigkeit in der Größenordnung von Hunderten von Nanosekunden erforderlich. Es ist auch im Bereich der drahtlosen Kommunikation von entscheidender Bedeutung, insbesondere im Bereich der 5G-Netze und letztendlich der 6G-Netze. „Ethernet-Netzwerke mit vordefinierter Latenz werden dazu beitragen, die Anforderungen von Technologien wie KI, insbesondere in Unternehmens-LANs, zu erfüllen und GPUs über Rechenzentren hinweg zu synchronisieren“, sagte Holmberg. Im Wesentlichen ist die Zukunft von Ethernet eine aufstrebende Technologie. In Verbindung mit dem Paradigma wird es bestimmen, wie dieses Paradigma funktioniert und sich weiterentwickelt.“

Ethernet spielt auch eine Schlüsselrolle in der Infrastruktur zur Weiterentwicklung von KI-Computing und -Anwendungen. „Server mit Verbindungen mit geringer Latenz sind für KI unerlässlich, und Verbindungen mit hoher Dichte sind wichtig“, sagt Dambrosia. ist zu erwarten, aber es gibt in diesem Bereich noch viele Probleme.“

Insbesondere neue KI-gesteuerte Dienste wie generative Kunst erfordern erhebliche Infrastrukturinvestitionen, bei denen Ethernet als zugrunde liegende Kommunikationsschicht verwendet wird. „Die Verbreitung von KI und Cloud Computing ist ein wichtiger Faktor für das weitere Wachstum von Ethernet. Diese neuen Tools werden die Entwicklung der Technologie sowohl innerhalb als auch außerhalb der Arbeitsumgebung weiter vorantreiben“, sagte Jones.

Selbst der Ausbau drahtloser Netzwerke erfordert mehr Ethernet. „Erstens kann es keine drahtlose Verbindung geben, wenn es kein Kabel gibt“, sagte Greg Dorai, SVP von Cisco Networking. Alle drahtlosen Zugangspunkte erfordern eine kabelgebundene Infrastruktur. „Die riesigen Rechenzentren, die die Cloud, KI und andere Zukunftstechnologien antreiben, sind alle durch Drähte und Fasern miteinander verbunden, was wiederum zu Ethernet-Switches führt.“

Auch die Reduzierung des Ethernet-Stromverbrauchs dürfte ein wichtiger Meilenstein in der Entwicklung von Ethernet sein. Beispielsweise ist Energy Efficient Ethernet (EEE), das eine Verbindung deaktiviert, wenn der Datenverkehr gering ist, in Umgebungen nützlich, in denen der Stromverbrauch minimiert werden muss, beispielsweise in einem Auto, in dem der Netzwerkverkehr asymmetrisch ist oder intermittierende Kommunikation stattfindet. George Zimmerman sagte: „Energieeffizienz ist in allen Bereichen von Ethernet wichtig und steht in engem Zusammenhang mit der Entwicklung von Ethernet. „Es entspricht nicht ganz der Allgegenwärtigkeit von Ethernet in der IT, ist aber zunehmend mit industriellen Steuerungssystemen und anderen Betriebstechnologien verbunden.“

Aufgrund der Allgegenwärtigkeit von Ethernet werden zahlreiche IT-Experten in Ethernet geschult. Dies ist in Bereichen attraktiv, in denen derzeit proprietäre Protokolle verwendet werden. Relativ wenige Experten sind mit proprietären Protokollen vertraut. Statt sich also auf diese Experten zu verlassen, können Unternehmen von einem viel größeren Talentpool und der jahrzehntelangen Entwicklung gegenüber Ethernet profitieren. „Deshalb ist Ethernet zur Grundlage geworden, auf der die Welt der Technik aufbaut“, sagt Zimmerman.

Angesichts dieser verschiedenen Umstände wird sich die Ethernet-Technologie in Zukunft weiterentwickeln und auf verschiedene Einsatzmöglichkeiten ausgeweitet. „Egal welche Zukunft uns bevorsteht, Ethernet, erfunden von Bob Metcalf, wird weiterhin alles verbinden“, sagte Dorai. Möglicherweise liegt es sogar in einer Form vor, die Bob selbst nicht erkennen kann. Zum 60. Jahrestag von Ethernet könnte sich beispielsweise mein Avatar, der darauf trainiert ist zu sagen, was ich sagen möchte, über Ethernet bewegen und auftauchen.“
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