Come cambia il mondo Ethernet

"Il mondo gira su Ethernet", afferma la Ethernet Alliance. Una visione un po' ottimistica, forse, comunque è vero che la gran parte degli scenari attuali della connettività possono essere basati su una qualche versione di Ethernet. E, quindi, i piani di sviluppo della - questo è sicuro - più diffusa tecnologia di networking sono di interesse per tutto il mercato.

In questo senso è importante notare che le direttrici di sviluppo delineate dala Ethernet Alliance non sono solo orientate alla ricerca della maggiore banda in generale, anche se - in qualsiasi scenario - più Gigabit ci sono meglio è. L'Alliance si muove in maniera diversa, con tecnologie mirate in funzione del singolo macro-ambito applicativo. Questo all'interno di uno spettro di applicazioni che ne comprende principalmente cinque, tra nuovi e meno nuovi.

L'espansione di Ethernet

Nella Roadmap 2023 di Ethernet spicca, tra gli ambiti di applicazione più recenti, quello della automazione industriale e di edificio. In questo settore Ethernet sta man mano scalzando i vecchi protocolli "stile fieldbus", che non riescono a veicolare banda a sufficienza per le nuove applicazioni di tipo Industry 4.0 e di building automation. Ma non è solo una questione di banda: Ethernet permette di supportare applicazioni che con i vecchi protocolli non sarebbero nemmeno pensabili, o sufficientemente sicure.

La Ethernet Alliance cita ad esempio temi come la trasparenza nella gestione dei dati o la possibilità di decentralizzare i processi decisionali: per aspetti come questi servono architetture moderne, dove Ethernet è una tecnologia già ampiamente collaudata. Anche ai livelli architetturali più bassi, come i layer fisici che - nel caso di Ethernet - sono stati pensati anche per il funzionamento ottimale in ambienti "estremi" come quelli Industry 4.0.

Ethernet "industriale" spesso non richiede nemmeno di andare oltre le bande da 10/100 Megabit al secondo della (quasi) preistoria della tecnologia. Le novità tecnologiche sono più legate alla latenza trasmissiva e alla reattività delle applicazioni e dei sistemi. L'industria è spesso "time sensitive" e le roadmap delle reti devono tenerne conto.

La Ethernet Alliance sottolinea anche gli sviluppi che la connettività ha seguito nel mondo automotive. Le automobili sono diventate prima oggetti connessi e poi veri e propri ambienti di rete - il termine tecnico è IVN, In-Vehicle Networking - in cui si scambiano notevoli moli di dati in tempo reale. Si stima che nel 2023 l'automotive rappresenterà un parco installato di circa 700 milioni di porte Ethernet per l'IVN di nuova generazione.

Come nella building automation, anche nell'IVN Ethernet ha assunto il ruolo di tecnologia unificante che manda in pensione altre precedenti, potendo supportare meglio i nuovi tipi di applicazioni a bordo. Si va dalla multimedialità all'assistenza alla guida (i sistemi ADAS) sino all'obiettivo sempre meno futuribile delle vetture a guida autonoma.

Così le vecchie reti dati ed elettriche dei veicoli tradizionali stanno evolvendo e convergendo verso una architettura a sottoreti distinte ma integrate - la Ethernet Alliance parla di "unified zonal architecture" - che riprende, fatte salve le debite differenze, molti principi delle architetture di IT networking.

Gli ambiti più noti della rete

In confronto all'Industry 4.0 e alle applicazioni automotive, l'applicazione di Ethernet nelle imprese e presso i cloud/service provider e le Telco ha una storia molto più lunga e nota. Qui molto, se non tutto, si gioca sulla larghezza di banda ed è per questo che dai campus ai data center vedremo sempre meno link a meno di 10 e meglio 100 Gigabit al secondo.

Le reti enterprise/branch/campus sono il campo da gioco preferenziale di Ethernet da decenni, quello che muove circa un miliardo di porte di rete l'anno. Qui il layer di accesso sta evolvendo sulla spinta della sempre maggiore banda richiesta dalle reti locali WiFi e da alcune applicazioni enterprise, spinta che sta mandando in pensione le porte in rame da 1 Gbps e portando verso le reti 2.5G/5G/10G Base-T. Analogamente, le porte in fibra dei backbone da 10/40 Gbps stanno cedendo strada alle connessioni da 25/100 Gbps.

La mobilità sta cambiando lo scenario del networking Ethernet anche nel settore dei service provider e delle Telco. Stavolta si tratta del 5G e delle sue evoluzioni: la necessità di servire un numero crescente di client wireless a larga banda porta l'incremento delle prestazioni nei collegamenti di backhauling delle stazioni radio e in quelli tra i centri delle Telco e dei provider. Per la Ethernet Alliance i classici link da 50-200 Gbps stanno mostrando la corda ed è qui che le varie Task Force IEEE stanno dandosi più da fare.

Le tecnologie e gli standard a 400 Gbps rappresentano la base su cui costruire. Qui è tutto ragionevolmente standardizzato anche per i collegamenti a lunga distanza (40 chilometri) su fibra monomodale, il passo successivo è lavorare sull'estensione al doppio della distanza. C'è più da fare sulla standardizzazione del mondo 800Gbase e soprattutto sul salto successivo a 1,6 Terabit al secondo. Ma l'obiettivo è arrivare in breve tempo a standard completi per queste velocità, che sul campo sono state già ottenute da tempo, anche senza il beneplacito dell'IEEE.

L'ambito complementare alle reti delle Telco è quello dei data center dei grandi hyperscaler. Anche qui servono tecnologie a larga banda e bassa latenza, motivo per cui le velocità delle reti in gioco sono analoghe: difficile vedere server con porte a meno di 25 Gigabit, le dorsali sono rapidamente passate a collegamenti in fibra a 200, 400 e ora 800 Gbps.

La differenza la fanno, principalmente, due elementi. La necessità di sincronizzare temporalmente le reti, che le Telco hanno (per questo si prevede una grande crescita di SyncE) e gli hyperscaler molto meno, o affatto. E soprattutto il bisogno di gestire una grande densità di porte e connessioni, tipica degli hyperscaler e meno delle Telco. Per gli hyperscaler la risposta sta comunque in architetture di rete altamente performanti, con topologie ormai quasi sempre leaf-spine e data center switch con porte ormai regolarmente da 200-800 Gbps. E uno standard da 1.600 Gbps non arriverà, in questi ambienti, mai troppo presto.