A 10G réz SFP adó-vevők kevesebb energiát igényelnek

 

 

 

A chipek evolúciójáról senki sem beszél

 

2018 óta több száz ilyen modult telepítettem, és az energiafelhasználásbeli különbség nem csupán a specifikációjavítás,{1}}szó szerint érezhető. Az első -gen modulok, amelyeket egy kolokációs létesítménybe telepítettem, annyira felforrósodtak, hogy a műveleti csapat panaszkodott a hideg folyosó környezeti hőmérsékleti kiugrásaira. Nem tudtuk feltölteni a szomszédos SFP+ portokat. Időszak.

A fordulópontot a Broadcom BCM84891 kiadása hozta. Ez a chip az energiafogyasztást nagyjából 1,6 W-ra csökkentette 30 méternél, és 2,0 W-ra 80 - méteres futásnál. Összehasonlításképpen, a régebbi Marvell 88X3310 (nem P változat) még mindig 3,3 W körüli teljesítményt jelent. Az újabb Marvell 88X3310P ezt jelentősen csökkentette, bár a rendelkezésre állás 2023 nagy részében foltos volt.

Itt nem csak az adatlapon szereplő wattszám számít. Minden wattot 10g réz fogyasztsfp adó-vevőkörülbelül két watt további hűtési terhelést jelent. Szorozza meg ezt a 48-portos ToR kapcsolóval, majd skálázza több száz rack között – az OPEX különbség jelentőssé válik.

 

Valós{0}}bevezetés: amikor a matematika összeomlik

 

Itt bevallok valamit, amit a szállítói dokumentáció nem árul el. Még a 2,5 W alatti modulok esetén sem lehet minden SFP+ portot teljesen feltölteni réz adó-vevővel a legtöbb kereskedelmi kapcsolón. A termikus költségvetés egyszerűen nem teszi lehetővé. Láttam olyan Cisco Nexus 9000 sorozatú switcheket, ahol a műszaki támogatás kifejezetten azt javasolja, hogy hagyjanak hézagokat a lakott portok között. Az Arista dokumentációja bizonyos 7050-es modellekhez hasonló megszorításokat javasol.

Az IEEE 802.3az energiahatékony Ethernet-megfelelőség némileg segít. Ezek a modulok tétlenségi periódusok alatt lefojtják a teljesítményt, ami reálisan lefedi egy tipikus vállalati hálózat működési idejének 60-70%-át. De a forgalom tört forgatókönyvei-biztonsági mentési ablakok, virtuális gépek migrálása, tárhelyreplikációs feladatok – ezek továbbra is a modulok teljes lehívását teszik lehetővé.

 

 

Késleltetés: a rejtett csere-off

 

Az energiahatékonyság költséggel járt, és ez ritkán jelenik meg a vásárlási döntésekben. A 10 g-os réz sfp adó-vevő ugrásonként körülbelül 2,6 μs késleltetést biztosít az IEEE 802.3an kódolási többlet miatt. Optikai SFP+ modulok 850nm-en? Körülbelül 0,1 μs. Még a passzív DAC twinax kábelek is 0,3 μs-os órajellel rendelkeznek.

A legtöbb vállalati munkaterhelés senkit nem érdekel. De konzultáltam két nagy-frekvenciás kereskedő céggel, ahol a három vagy négy 10 GBASE-T ugrás során felhalmozott késleltetés miatt a réz abszolút nem{4}}induló. A telepítést követő egy hónapon belül minden egyes rézmodult kihúztak.

Más használati eset, más válasz. Ez a hálózattervezés unszexi valósága.

 

PHY chip-összehasonlítás: valójában mi hajtja az áramfelvételt

 

A különböző 10 g-os réz sfp adó-vevő márkák energiafogyasztásának eltérése szinte teljes mértékben a PHY chip kiválasztásától és a folyamat csomópontjától függ. Gyors lebontás az általam elvégzett tesztelések és a megbízható szállítói adatok alapján:

A Broadcom BCM84891L a legmenőbben működik,{1}}általában 1,5 W-ot teljesít 30 méteres távolságon, így a hosszabb üzemidőhöz nagyobb teljesítményt nyújt. A kompromisszum 30 méteres maximális távolság a korábbi firmware-verzióknál, bár jelenleg léteznek 80 méteres{8}}képes verziók is. A Marvell AQR113C teljesítménye körülbelül 2,0–2,5 W, de jobb kompatibilitást kínál a gazdagépek szélesebb körében. A régebbi Realtek RTL8261BE valahol a kettő között van, bár az észak-amerikai piacon kevesebb modult láttam, amely ezt a lapkakészletet használja.

A folyamat csomópontja rendkívül fontos. A 40 nm-ről 28 nm-re történő ugrás a PHY-konstrukciókhoz nagyjából 40%-kal csökkentette az energiafogyasztást. A Marvell legújabb, 16 nm-es kialakításai ezt tovább viszik, bár az ezeket a chipeket használó modulok jelentős árprémiumot követelnek.

 

A kábel minősége és távolsága: a változókat a szállítók alulértékelik

 

A modul energiafogyasztása nem statikus,{0}}a kábel hosszától és minőségétől függően változik. Egy 10 g-os réz sfp adó-vevő több mint 10 méter prémium Cat7 árnyékolt kábellel mérhetően kevesebb energiát fogyaszt, mint ugyanaz a modul, amely 25 méter közepes Cat6a kábellel van csatlakoztatva.

A PHY chip keményebben dolgozik a jel integritásának megőrzése érdekében hosszabb távon és zajosabb kábeleken. A hibajavító algoritmusok feldolgozási ciklusokat fogyasztanak. A feldolgozási ciklusok áramot fogyasztanak. Egyszerű kapcsolat, de a beszerzési csapatok következetesen figyelmen kívül hagyják az adó-vevő vásárlása melletti kábelezést.

0,3 W és 0,4 W közötti különbséget mértem az azonos modulok között, pusztán a kábelezés alapján. Nem hangzik soknak, amíg nem tölt fel 500 portot egy telepítés során.

 

Hőmérséklet-tartományok és ipari változatok

 

Szabványos kereskedelmi 10GBASE-T modulok működési tartománya 0 és 70 fok között. Az ipari változatok ezt -40-85 fokra teszik, ami számít a telekommunikációs kunyhók, kültéri burkolatok és a gyártási padlók esetében. Az ipari modulok drágábbak-általában 30-40%-kal magasabbak – és az energiafogyasztási profil is hasonló marad.

Amit megváltoztat, az az indulási viselkedés. Az extrém alacsony hőmérsékletű-hidegindítási forgatókönyvek a PHY chip stabilizálódása során átmeneti energiacsúcsokat okozhatnak. A legtöbb modern modul tartalmaz hőkezelési firmware-t, amely kecsesen kezeli ezt, de a régebbi ipari készletek a kezdeti felmelegedés során hideg környezetben linkrebegést mutathatnak.

 

 

Több-áras automatikus-tárgyalás és erőhatások

 

A modern, 10 g-os réz sfp adó-vevő modulok támogatják a több-sebességű-10G/5G/2.5G/1G automatikus{10}}egyeztetést egyetlen RJ45-ös kapcsolaton keresztül. Az IEEE 802.3bz szabvány kodifikálta a köztes sebességeket, és a legtöbb jelenlegi{13}}gen modul megfelel. Íme, ami az energia szempontjából számít: a 2,5 GBASE-T vagy NBASE-T módra való lecsökkentés körülbelül 15-20%-kal csökkenti az energiafogyasztást a teljes 10 GBASE-T működéshez képest.

Egyes telepítések szándékosan kihasználják ezt. Egy tárhely-adminisztrátor, akivel tavaly dolgoztam, 10G helyett 5G-re konfigurálta a NAS-kapcsolatait,{3}}a tényleges átviteli igény soha nem haladta meg a 4 Gb/s-t, és a 24 modul energiamegtakarítása összesen nagyjából 8 W-ot tett ki. Nem átalakító, de értelmes egy korlátozott PDU kapacitású kis létesítmény számára.

A kompatibilis modulokba épített SFF-8472 digitális diagnosztikai figyelő lehetővé teszi a valós idejű áramfelvétel nyomon követését a hőmérséklet és a jelminőség mellett. Minden olyan kapcsolón érdemes bekapcsolni, amelyik támogatja.

 

Az 1,1 W-os kiugró érték: SWaP-korlátozott alkalmazások

 

Az egyik gyártó a -BotBlox-egy 1,1 W-os 10 GBASE-T SFP modult állít be, amelyet kifejezetten drónokhoz, robotikához és tenger alatti alkalmazásokhoz terveztek. A méret-, súly- és teljesítménykorlátozás (SWaP) ezekben a környezetekben a szabványos 2,5 W-os modulokat kivitelezhetetlenné teszi. Nem teszteltem személyesen ezeket az egységeket, így nem garantálhatom a valódi teljesítményt-, de a megközelítésnek van értelme: teljesen újratervezzük a belső áramkört, ahelyett, hogy megvárnánk a chipfolyamat következő zsugorítását.

Ezek nem helyettesítik az adatközpontok telepítését. De bemutatják, hogy a 2-2,5 W-os padló nem alapvető fizikai korlát, hanem egy gazdasági optimalizálási pont a főbb piacokon.

 

Amikor a réz még veszít

 

A teljesítményjavulás ellenére a 10 g-os réz sfp adó-vevő számos forgatókönyv esetén nem megfelelő. Az épületeken belüli függőleges felszállóvezeték-alkalmazások-a kábelhossz-korlátozások és az EMI-megfontolások előnyben részesítik az üvegszálakat. A campus gerinchálózata 100 méteren túli{5}}nyilvánvalóan üvegszálas területen. Minden olyan telepítés, amely ugrásonként 1 μs alatti késleltetést igényel.

A modulok árparitást sem értek el a 10G-SR optikával. A minőségi 10 GBASE-T adó-vevő nagyjából 6-nyolcszor annyit fut, mint az egyenértékű 850 nm-es SFP+ modulok költsége. A költségegyenletnek csak akkor van értelme, ha a meglévő Cat6a/Cat7 infrastruktúra ellensúlyozza a portonkénti prémiumot, vagy ha az RJ45 végponti kapcsolat vezérli a követelményt.

 

 

Jövő iránya: 25 GBASE{1}}T és teljesítményskálázás

 

Az iparág a 25 GBASE-T felé törekszik, és a korai jelek arra utalnak, hogy az első -generációs modulok energiafogyasztása 3 W és 5 W közé esik. A történelem azt sugallja, hogy a szám jelentősen csökkenni fog 3-4 éven belül, ahogy a chiptervek érnek.

Egyelőre a 10 GBASE-T 2,5 watt alatti 10 GBASE-T egy praktikus édes pont-elegendő energiahatékonyságot jelent közepes sűrűségű telepítésekhez, széles körű kompatibilitást a meglévő kábelezési infrastruktúrával, és elég érett szilíciumot ahhoz, hogy az ellátási lánc megszakadásait nagyrészt stabilizálja.

A modulok nem tökéletesek. Soha nem lesznek. A 2018 óta tartó energiahatékonysági fejlesztések azonban az „alkalmi szélső házmegoldásról” a „jogos első-választási lehetőségre” tették át őket az intra-rack és a szomszédos-rack-csatlakozásokhoz olyan környezetekben, ahol már bevált rézjáratok vannak.

Ez jelentős változás, még akkor is, ha a technikai megbeszélések ritkán kapják meg a megérdemelt figyelmet.