Важным этапом промышленной автоматизации является обеспечение связи между датчиками, исполнительными механизмами, программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) и серверами. При этом выбор того или иного стандарта промышленных сетей обуславливается интерфейсами, которые поддерживают применяемые периферийные устройства, что зачастую приводит к необходимости дополнительных трат на сетевую инфраструктуру — прокладку отдельных кабельных линий, установку мостов, шлюзов и повторителей.

Стремление инженерных подразделений и руководителей предприятий к упрощению построения систем сбора данных, повышению их надёжности и оптимизации затрат делает привлекательным применение существующих сетей Ethernet. Ряд производителей промышленной электроники уже давно реализует в своих устройствах нужную поддержку. А в феврале этого года был принят новый стандарт 10BASE-T1L/S (IEEE 802.3cg-2019), оптимизированный для индустриального применения — с возможностью передачи сигнала и питания всего по одной паре проводов.

microchip.com

Реализовать его возможности в «железе» взялись некоторые производители микроэлектроники. Недавно Analog Devices уже представила свои микросхемы трансиверов ADIN1100 и ADIN1110, обеспечивающих полный набор функций физического уровня нового стандарта 10BASE-T1L. А теперь свои решения класса 10BASE-T1S появились и у компании Microchip — семейство трансиверов LAN867x. Первые представители семейства — это LAN8670, LAN8671 и LAN8672 в 32-, 24- и 36- контактных тонкопрофильных корпусах (VQFN) соответственно. Базовые характеристики LAN867x совпадают, а различие только в доступных интерфейсах связи с контроллером. LAN8670 имеет стандартные интерфейсы MII/RMII, LAN8671 — только RMII, а LAN8671 — только MII.

microchip.com

Эти микросхемы реализуют физический уровень (PHY) 10BASE-T1L и позволяют периферийным устройствам промышленного Интернета вещей (IIoT) использовать существующие сети для высокопроизводительного обмена данными в мультиточечном режиме на общей шине (multidrop) и в режиме точка-точка (point-to-point). В мультиточечном режиме они обеспечивают подключение до 8 физических узлов на расстоянии не менее 25 м. В режиме точка-точка поддерживается расстояние между сегментами не менее 15 м.

microchip.com

Все представленные микросхемы поддерживают полудуплексную связь через одну витую пару UTP и рассчитаны на расширенный диапазон температур (от -40 до +125 °С). Также эти микросхемы совместимы с индустриальными требованиями к электромагнитной совместимости (EMC) и электромагнитного излучения (EMI). А однополярное питание и простая аналоговая обвеска позволяют встраивать их в устройства компактных размеров.

microchip.com

Представленные микросхемы доступны для серийных заказов. Кроме того, компания Microchip предлагает отладочные наборы с выведенным интерфейсом RMII/MII для работы с контроллерами и плату с распаянным микроконтроллером и USB-разъёмом для подключения к компьютеру, позволяющую превратить любой USB-хост в узел 10BASE-T1S. В комплекте с ней идут драйверы для Linux и Windows. Также облегчить интеграцию с системами клиентов может фреймворк MPLAB Harnony 3.

Несмотря на существование большого количества управляемых Ethernet-коммутаторов, производители продолжают выпускать и неуправляемые модели, которые успешно применяются как в домашних и офисных сетях, так и в корпоративном сегменте. Причина тому — достоинства, которыми обладают эти устройства: высокая надёжность, экономичность и простота использования.

Cisco, одна из крупнейших в мире компаний по разработке сетевого оборудования, выпускает целую серию неуправляемых коммутаторов CBS110, которые предназначены для компаний с базовыми сетевыми потребностями. Их можно использовать для удешевления сетевой инфраструктуры в случаях, когда не требуется сложная конфигурация. Например, при построении сетей видеонаблюдения, управления серверами, для подключения «тонких клиентов» и большого числа другого однотипного оборудования, расположенного компактно в одной подсети.

Одна из новых моделей этого семейства — коммутатор CBS110-16T-EU в металлическом корпусе, который можно установить на стол или смонтировать в стойку (1U, 19"). Размеры устройства равны 279 × 170 × 44 мм, а весит оно 0,97 кг. Коммутатор имеет встроенный блок питания от сети ~110/220 В. Потребляемая мощность не превышает 11,53 Вт. Отсутствие вентиляторов и поддержка стандарта 802.3az, регулирующего энергопотребление в зависимости от сетевой активности, снижает эксплуатационные расходы. Диапазон рабочих температур: от 0 до +40 °C. Показатель MTBF (при 25 °С) составляет 2,685 млн часов.

Cisco CBS110-16T-EU имеет 16 портов RJ-45 (10/100/1000 Мбит/c) с общей скоростью коммутации 32 Гбит/с. Скорость обработки трафика составляет 23,8 mpps (для 64-байт пакетов), размер таблицы MAC-адресов равен 8000, а объём буфера пакетов: 2 Мбит. Коммутатор имеет ряд дополнительных функций. Он поддерживает стандарт 802.1p для реализации QoS, то есть для повышения приоритета трафика чувствительных к задержкам служб. Также есть средство обнаружения петель, а инструменты для диагностики линии помогают быстро найти и устранить проблемы с сетевыми кабелями. Кроме того, коммутатор умеет определять и отсеивать «битые» пакеты, чтобы они не распространялись далее по сети.

CBS110-16T-EU отличается надёжностью и доступной ценой и может работать по принципу «включил и забыл», поскольку не требует настройки, установки программ и специальных знаний от пользователя. Встроенный контроллер автоматически определяет тип подключаемых устройств и выбирает для каждого порта оптимальный режим работы. Благодаря этому такой коммутатор как нельзя лучше подходит для небольших компаний, в штате которых нет собственного ИТ-отдела.

Два новых чипа Analog Devices, ADIN1100 и ADIN1110, имеют поддержку Ethernet-стандарта 10BASE-T1L (IEEE 802.3cg-2019). Они обеспечивают полный набор функций физического уровня (PHY), позволяя устройствам обмениваться данными на скорости 10 Мбит/с всего по одной витой паре, максимальная длина которой может составлять 1,7 км.

Оба трансивера заключены в 40-выводные LFCSP-корпуса размером 6 × 6 мм и могут работать в промышленным диапазоне температур (-40…+105 °C). Возможно использование в искробезопасных решениях. Согласно спецификации, они поддерживают напряжение питания 1,8/3,3 В и потребляют от 39 мВт до 109 мВт (в зависимости от режима работы).

Имеется встроенный мониторинг питания, поддержки протокола точного времени IEEE 1588 PTP, а также средства сетевой диагностики. Микросхема ADIN1110 отличается поддержкой MAC-уровня, что облегчает её применение в различных периферийных устройствах в связке практически с любым микроконтроллером посредством шины SPI.

Компания ожидает, что представленные трансиверы найдут применение при реализации концепции Индустрии 4.0, поскольку позволят использовать стандартную сетевую инфраструктуру для построения IIoT-сетей, включающими практически любые узлы и технологические установки на предприятиях, даже в местах повышенной опасности, где до сих пор подключение датчиков и других оконечных устройств было ограничено.

Другая перспективная область применения — системы автоматизации зданий: отопление, вентиляция, управления лифтами, пожарная безопасность, видеонаблюдение и контроль доступа. Применение технологии 10BASE-T1L позволяют развернуть большое число узлов и датчиков с прямой IP-адресацией и централизованно управлять каждым из них, контролируя все необходимые параметры здания. Кроме того, это упрощает подключение периферийных устройств к облаку.

Стандарт 10BASE-T1L позволяет осуществлять передачу данных и питание устройств по одной витой паре, при условии, что нагрузка не будет превышать 500 мВт в искробезопасных решениях и 60 Вт в остальных случаях. Дополнительным плюсом является возможность использования стандартной сетевой инфраструктуры и программного обеспечения.

В настоящий ADIN1100 и ADIN1110 находятся на этапе пререлиза, что означает возможное продолжение их инженерной доработки, изменения технических характеристики и ограничение для заказа до тех пор, пока продукты не будет запущены в производство. Более подробную информацию о них можно получить на сайте производителя.

Некоммерческий промышленный консорциум Ethernet Alliance завершил свой Форум по изучению технологий TEF-2021 и объявил, что его целью станет разработка стандарта для Ethernet-соединений на скоростях свыше 400 Гбит/с. Недавно сформированная исследовательская группа начнёт с того, что выяснит, какие технологии необходимо создать для осуществления намеченной цели, и будет ли кто-нибудь вообще покупать ещё более быстрые Ethernet-решения.

В настоящее время Альянс доволен тем, что завершил разработку и опубликовал стандарт IEEE 802.3cu, который обеспечивает подключение на скорости 100 Гбит/с и 400 Гбит/с по одномодовому волокну (100 Гбит/с на каждую несущую). Альянс считает это важным, поскольку одномодовое волокно более энергоэффективно, а его использование позволит повысить плотность размещения.

Осень этого года ожидается появление ещё двух стандартов 400GbE. Для поклонников старой доброй «меди» готовится 802.3ck, который предложит электрический интерфейс для Ethernet-подключений 100 Гбит/с, 200 Гбит/с и 400 Гбит/c. А разработка стандарта 802.3ct фактически завершена и ожидает последних проверок перед публикацией. Благодаря DWDM, он предложит 100GbE-подключение на расстоянии не менее 80 км.

Процессоры — важная часть платформы, но сегодня не менее важны коммуникационные возможности, в частности, сетевые процессоры, которые должны соответствовать всё возрастающим скоростям соединения. Одновременно с анонсом процессоров Xeon Scalable третьего поколения (Ice Lake-SP) компания Intel представила и сопутствующие им сетевые адаптеры E810-2CQDA2, способные справиться с потоком данных до 200 Гбит/с.

Сама сетевая платформа Intel E810 уже не нова, первые модели адаптеров на базе нового ASIC были анонсированы ещё в третьем квартале 2020 года, однако до сегодняшнего дня их скоростные возможности были ограничены планкой 100 Гбит/с. E810-2CQDA2 — первый в серии адаптер, поддерживающий PCI Express 4.0 и способный воспользоваться преимуществами этого стандарта, полноценно «переваривая» 200 Гбит/с. Конкуренты аналогичные решения начали анонсировать ещё в 2019 году.

Технически это полноразмерная плата расширения с интерфейсом PCIe 4.0 и двумя портами QSFP28, каждый из которых может работать как в режиме 100 Гбит/с, так и разделяться на 8 портов со скоростью 25 Гбит/с. Физически новый адаптер может функционировать как две независимые сетевые карты уровня 100GbE, поддерживающие как RoCE v2, так и iWARP, что делает новинку универсальным решением для рынка облачных систем нового поколения.

Важной характеристикой платформы E810 является технология ADQ (Application Device Queues). В современных сетевых приложениях очень важна предсказуемая производительность, и Intel E810 обеспечивает её за счёт организации выделенных очередей на уровне приложений. Технология ADQ позволяет более тонко дирижировать трафиком, а также снижает время отклика.

Intel E810-2CQDA2 поддерживает множество вариантов подключения

Новые сетевые адаптеры Intel E810 также могут похвастаться более совершенным и гибким движком фильтрации пакетов, поддержкой протокола прецизионного времени IEEE 1588 PTP и реализацией концепции «нулевого доверия» (Zero Trust), обеспечивающей повышенный уровень безопасности. Но, в целом, E810 является эволюцией серии Intel E800.

Модель E810-2CQDA2 универсальна и поддерживает подключение самых различных трансиверов QSFP28 и даже SFP+, а также пассивных медных кабелей. Новый адаптер Intel можно назвать подходящим для развёртывания новых телекоммуникационных узлов, включая периферийные службы. Максимальный уровень энергопотребления E810-2CQDA2 заявлен на уровне 33,5 Ватт (с оптическими модулями), что для двухпортовой карты класса 100GbE не так много.

Компания Zyxel Networks представила на российском рынке сетевые адаптеры XGN100C и XGN100F: решения подходят для установки в высокопроизводительные офисные компьютеры и рабочие станции.

Изделия выполнены в виде HHHL-карт расширения с интерфейсом PCI Express 3.0 x4. Благодаря низкопрофильному исполнению применять адаптеры можно в корпусах различного формата, в том числе в компактных системах с ограниченным внутренним пространством.

Устройства соответствуют стандарту 10GbE, но также поддерживают стандарты 5/2,5/1GbE. Модель XGN100C располагает портом RJ45 для подключения по стандартной витой паре. Модификация XGN100Fоборудована разъёмом для подключения оптики SFP+. Карты имеют однослотовое исполнение, а за охлаждение отвечает радиатор.

В основе обоих карт лежит недорогой популярный 10GbE-контроллер aQuantia AQtion. Адаптеры могут применяться в системах на базе Windows и Linux. По данным Яндекс.Маркета, средняя стоимость обеих моделей на момент написания материала составляла около 13 тыс. руб.

Компания Fortinet анонсировала выход седьмой версии FortiOS, которая получит более 300 новых функций, касающихся безопасности сетей, пользовательских систем и облаков.

В новой системе появилась функция Zero Trust Access — сетевого доступа с нулевым доверием. Эта система заменяет традиционные VPN, при этом она улучшает пользовательский опыт и уменьшает поверхность атаки. Помимо этого, используется единая политика доступа независимо от того, где находятся пользователи — в сети или вне её.

youtube.com

Облачные технологии SASE (Security-as-a-Service) обеспечат одинаковый уровень безопасности независимо от местонахождения пользователей, а новые возможности самовосстановления SD-WAN позволяет сделать сеть более устойчивой. Fortinet также расширила свой пассивный мониторинг приложений для SaaS и мультиоблачных приложений для повышения удобства работы пользователей и поддержки пользователей, работающих из любого места.

Отдельно отмечается возможность работы сетевого подключения через LTE и 5G и наличие веб-защиты, которая оптимизирована для работы из дома. Сама операционная система FortiOS 7.0 будет доступна в конце первого квартала 2021 года.

В настоящее время для крупных телеком-провайдеров и провайдеров облачных услуг 200GbE-подключения — пройденный этап. Активно осваивается скорость 400 Гбит/с, а в планах уже фигурируют цифры 800 Гбит/с и даже 1,6 Тбит/с. Однако если переход от 200G к 400G дался достаточно просто, то при освоении ещё более высоких скоростей ожидается серьёзный набор трудностей, которые ещё только предстоит преодолеть.

Нужда в более скоростных магистралях в ЦОД порождается массой причин, и прежде всего, это рост гиперскейлеров вроде Google, Amazon или Facebook. Свой вклад вносит постоянно растущее число распределённых облачных систем, систем ИИ, машинной аналитики, периферийных вычислений и систем видеоконференций. К 2022 году ожидается, что каждый месяц объём мирового IP-трафика достигнет 396 экзабайт — для сравнения, в 2017 году этот показатель был равен 177 экзабайт.

Фотоника и электроника могут существовать даже в пределах одного кремния

Однако существующие медные и даже оптические технологии имеют свои пределы, продиктованные как возможностями скоростной обработки сигналов, так и самой природой физических процессов. В частности, серьёзно растёт энергопотребление таких сетевых систем.

По мнению Cisco, нарастить пропускную способность можно хоть в 80 раз, но для этого потребуется и в 22 раза больше энергии, а каждый ватт, потраченный в ЦОД на сети, означает ватт, который не был потрачен на дополнительную вычислительную мощность в серверах. С этим мнением согласна Microsoft Azure: если продолжить использовать технологии сегодняшнего уровня, ограничителем быстро станут именно энергозатраты.

Коммутатор Xsight Labs с поддержкой 800GbE

Над решением задачи перехода от 400 Гбит/с к более высоким скоростям, в частности, работают такие организации, как исследовательская группа «IEEE 802.3 Beyond 400 Gbps», сформированная в конце прошлого года. Также есть проект Форума Оптических Сетей (OIF) под названием «800G Coherent project». Его целью является разработка спецификаций для совместимых сетей класса 800G, способных работать на достаточно больших расстояниях, например, в пределах университетского кампуса или крупных комплексов ЦОД.

Для оценки требований к технологиям нового скоростного уровня на этой неделе был созван форум Ethernet Alliance’s Technology Exploration Forum. В нём принимают участие специалисты из крупных компаний, таких как Microsoft, Facebook и Google, а также представители крупных разработчиков сетевого оборудования — Juniper и Cisco. Большие надежды возлагаются на интеграцию традиционных кремниевых и оптических технологий.

Над созданием новых высокоскоростных чипов, совмещающих в едином корпусе электронику и фотонику (co-packaged optics, CPO) работают сейчас Ayar Labs, Broadcom, Cisco, Intel и ряд других компаний-разработчиков. Пока это новое, малоосвоенное поле, но именно на нём ожидается столь необходимый для внедрения сетей класса 800G+ прорыв в области энергопотребления.

Фотоника в исполнении Intel

Но экосистема CPO должна быть стандартизирована, дабы не породить «зоопарка» несовместимых или плохо совместимых решений. Над спецификациями CPO сейчас работают Facebook и Microsoft, а форум OIF в это же время занят разработкой единого фреймворка для этой же технологии. Работы предстоит ещё много, но в случае успеха внедрение CPO позволит отказаться от медных соединений в пределах стойки с серверным оборудованием, которые уже не отвечают требованиям «800G and beyond».

От скорейшего внедрения новых сетевых технологий выиграют и клиенты провайдеров: если сейчас для большинства корпоративных заказчиков представляют интерес каналы со скоростью 10 или 25 Гбит/с, то широкое внедрение ИИ-систем и систем видеонаблюдения высокого разрешения потребует новых скоростей, в районе 100-400 Гбит/с. К этому времени должна сложиться устойчивая сетевая инфраструктура, способная «накормить» жадные до трафика системы нового поколения.

Компания Fortinet представила новое решение для расширенного обнаружения и реагирования (XDR) на угрозы информационной безопасности — ИИ-систему FortiXDR на базе облачной платформы. Благодаря искусственному интеллекту, система автоматизирует многие процессы, а также улучшает в целом структуру безопасности.

«Киберпреступники используют сложные и все более интеллектуальные инструменты для атак на уязвимые границы сети, возникшие в результате цифровых инноваций. Это означает, что для борьбы со все более изощренной организованной киберпреступностью организациям необходимы более умные и быстрые технологии для обеспечения безопасности. FortiXDR – единственное решение XDR, которое использует искусственный интеллект для репликации ручного анализа угроз, позволяя организациям поспевать за преступниками. Интегрированное в платформу Security Fabric, оно помогает бизнесу идти в ногу с постоянно растущим ландшафтом киберугроз», — заявил Джон Мэддисон (John Maddison), первый вице-президент отдела маркетинга продуктов и решений компании Fortinet.

Если отбросить маркетинговые заявления и сосредоточиться на технической стороне, то FortiXDR позволяет собирать данные из разных нескольких продуктов безопасности, сопоставлять их и реагировать на угрозы. Это позволит объединить разнородные систему в одну. Как утверждается, в некоторых аспектах FortiXDR не уступает опытным аналитикам безопасности. Система не только отслеживает угрозы, но также классифицирует их и предлагает контекстные ответные действия. Причём при необходимости система может применять их самостоятельно.

В числе преимуществ FortiXDR заявлено снижение общего количества сигналов по разным продуктам, ускорение реакции на инциденты, объединение защитных систем в единое целое и полностью автоматизировано интеллектуальное расследование инцидентов. Всё это, по словам разработчиков, позволяет быстрее реагировать на хакерские атаки и другие угрозы, быстрее нейтрализовывать их и закрывать бреши.

Компания International Data Corporation (IDC) опубликовала результаты исследования мирового рынка сетевого оборудования — коммутаторов Ethernet и маршрутизаторов корпоративного класса. По итогам третьего квартала уходящего года отрасль показала смешанные результаты.

Так, в сегменте Ethernet-коммутаторов суммарная выручка поставщиков составила $7,45 млрд. Это приблизительно на 1,9 % больше по сравнению с прошлогодним результатом, когда доход равнялся $7,32 млрд.

Отмечается, что спрос на коммутаторы Ethernet в Центральной и Восточной Европе поднялся в годовом исчислении на 11,4 %. А в России выручка и вовсе подскочила практически на четверть — на 24,2 %.

Что касается сегмента маршрутизаторов корпоративного класса, то здесь, напротив, зафиксирован спад на 2 %. Доход поставщиков по итогам прошлого квартала составил $3,67 млрд.

Крупнейшими игроками мирового рынка сетевого оборудования являются Cisco, Huawei, Arista Networks, HPE и Juniper. Отмечается, что влияние на отрасль продолжает оказывать пандемия, из-за которой многие компании были вынуждены приостановить или полностью свернуть проекты по модернизации своей сетевой инфраструктуры.