10G медни SFP трансивъри изискват по-малко енергия

 

 

 

Еволюцията на чиповете, за която никой не говори

 

Разположих стотици от тези модули от 2018 г. насам и разликата в потреблението на енергия не е само подобрение в спецификациите-можете буквално да я усетите. Модулите от-първо поколение, които инсталирах в съоръжение за колокация, работеха толкова горещи, че оперативният екип се оплака от пикове на околната температура в студената пътека. Не можахме да попълним съседни SFP+ портове. Точка.

Повратната точка дойде с изданието BCM84891 на Broadcom. Този чип намали консумацията на енергия до приблизително 1,6 W на 30 метра и 2,0 W при натискане на 80-метра. За сравнение, по-старият Marvell 88X3310 (не-P вариант) все още е около 3,3 W типично. По-новият Marvell 88X3310P спадна значително, въпреки че наличността беше нестабилна през по-голямата част от 2023 г.

Това, което има значение тук, не е само стойността на мощността в листа с данни. Всеки ват, консумиран от 10 g медsfp трансивърозначава приблизително два допълнителни вата охлаждащо натоварване. Умножете това в 48-портови комутатори ToR, след това мащабирайте в стотици стелажи – разликата в OPEX става значителна.

 

В-внедряване в реалния свят: когато математиката се развали

 

Тук ще призная нещо, което документацията на доставчика няма да ви каже. Дори и с модули под 2,5 W, все още не можете да запълните напълно всеки SFP+ порт с медни приемо-предаватели на повечето търговски комутатори. Топлинният бюджет просто не го позволява. Виждал съм комутатори от серия Cisco Nexus 9000, където техническата поддръжка изрично препоръчва оставянето на празнини между попълнените портове. Документацията на Arista за определени модели 7050 предлага подобни ограничения.

Съответствието с IEEE 802.3az Energy Efficient Ethernet помага донякъде. Тези модули намаляват мощността по време на периоди на неактивност, което реалистично покрива може би 60-70% от времето за работа на типична корпоративна мрежа. Но сценариите за внезапен трафик-прозорци за архивиране, миграции на VM, задачи за репликация на хранилище – те все още тласкат модулите към пълно изтегляне.

 

 

Забавяне: скрит компромис-

 

Енергийната ефективност имаше цена и тя рядко се появява в решенията за покупка. 10g меден sfp трансивър въвежда приблизително 2,6 μs латентност на скок поради IEEE 802.3an кодиране. Оптични SFP+ модули при 850nm? Около 0,1 μs. Дори пасивните DAC twinax кабели работят на 0,3 μs.

За повечето корпоративни работни натоварвания никой не се интересува. Но се консултирах с две фирми за високо-честотна търговия, където натрупаното забавяне в три или четири 10GBASE-T hops направи медта абсолютно не-стартер. Те изтеглиха всеки един меден модул в рамките на един месец след разполагането.

Различен случай на употреба, различен отговор. Това е непривлекателната реалност на мрежовото инженерство.

 

Сравнение на PHY чипове: какво всъщност управлява потреблението на енергия

 

Разликата в консумацията на енергия между различните марки 10g медни sfp трансивъри се свежда почти изцяло до избора на PHY чип и процесния възел. Бърза разбивка въз основа на тестване, което съм провел, и данни от доставчика, на които вярвам:

Broadcom BCM84891L работи най-готино-обикновено 1,5 W на 30 m, с увеличаване за по-дълги работи. Компромисът-е максимално разстояние от 30 метра при по-ранни ревизии на фърмуера, въпреки че вече съществуват версии с възможност за 80 метра-. Marvell AQR113C достига около 2,0-2,5 W, но предлага по-добра съвместимост в по-широк набор от хост устройства. По-старият Realtek RTL8261BE седи някъде по средата, въпреки че съм виждал по-малко модули, използващи този чипсет на северноамериканския пазар.

Процесният възел има огромно значение. Скокът от 40nm към 28nm PHY дизайни намали консумацията на енергия с приблизително 40%. Най-новите проекти на Marvell при 16nm тласкат това още повече, въпреки че модулите, използващи тези чипове, изискват значителни ценови премии.

 

Качество на кабела и разстояние: продавачите подценяват променливите

 

Консумацията на енергия на модула не е статична-тя се мащабира с дължината и качеството на кабела. 10g меден sfp трансивър, свързан върху 10 метра премиум екраниран кабел Cat7, ще черпи измеримо по-малко енергия от същия модул, свързан чрез 25 метра посредствен Cat6a.

PHY чипът работи по-усилено, за да поддържа целостта на сигнала при по-дълги линии и по-шумни кабели. Алгоритмите за коригиране на грешки консумират цикли на обработка. Циклите на обработка консумират енергия. Проста връзка, но такава, която екипите за снабдяване постоянно пренебрегват, когато определят окабеляване заедно с покупките на приемо-предаватели.

Измерих от 0,3 W до 0,4 W разлики между идентични модули въз основа единствено на избора на кабели. Не звучи много, докато не попълните 500 порта в едно разполагане.

 

Температурни диапазони и индустриални варианти

 

Стандартните търговски 10GBASE-T модули специфицират работни диапазони от 0 градуса до 70 градуса. Индустриалните варианти избутват това до -40 градуса до 85 градуса, което има значение за телекомуникационни колиби, външни заграждения и разполагане на производствени етажи. Промишлените модули струват повече-обикновено с 30-40% премия – и профилът на консумация на енергия остава сравним.

Това, което се променя, е поведението при стартиране. Сценариите на-студен старт при екстремно ниски температури могат да причинят временни скокове на мощността, докато PHY чипът се стабилизира. Повечето модерни модули включват фърмуер за термично управление, който елегантно се справя с това, но по-старите промишлени запаси могат да проявят люлеене на връзката по време на първоначално загряване в студена среда.

 

 

Много{0}}скоростно автоматично-договаряне и влияние върху властта

 

Модерните 10g медни sfp трансивър модули поддържат много{1}}скоростна работа-10G/5G/2.5G/1G автоматично-договаряне през една RJ45 връзка. Стандартът IEEE 802.3bz кодира междинните скорости и повечето текущи-генерационни модули са в съответствие. Ето какво има значение от гледна точка на захранването: преминаването към режими 2,5GBASE-T или NBASE-T намалява потреблението на енергия с приблизително 15-20% в сравнение с пълната 10GBASE-T работа.

Някои внедрявания умишлено използват това. Администратор на хранилище, с когото работих миналата година, конфигурира връзките си към NAS на 5G вместо на 10G-действителните изисквания за пропускателна способност никога не надвишават поддържани 4Gbps, а спестяванията на енергия в 24 модула възлизат на приблизително 8W общо. Не трансформиращо, но значимо за малко съоръжение с ограничен PDU капацитет.

Цифровият диагностичен мониторинг SFF-8472, вграден в съвместими модули, ви позволява да проследявате консумацията на енергия в реално време заедно с температурата и качеството на сигнала. Струва си да се активира на всеки превключвател, който го поддържа.

 

Отклонението от 1,1 W: SWaP-ограничени приложения

 

Един производител-BotBlox-заявява 1,1 W 10GBASE-T SFP модул, специално проектиран за дронове, роботика и подводни приложения. Ограниченията на размера, теглото и мощността (SWaP) в тези среди правят стандартните 2,5 W модули непрактични. Не съм тествал лично тези модули, така че не мога да гарантирам за реална-производителност, но подходът има смисъл: препроектирайте изцяло вътрешната схема, вместо да чакате следващото свиване на процеса на чипа.

Те няма да заменят внедряването на центрове за данни. Но те демонстрират, че 2-2,5W подът не е фундаментална физическа граница – това е точка за икономическа оптимизация за основните пазари.

 

Когато медта все още губи

 

Въпреки подобренията в мощността, 10g меден sfp трансивър остава неподходящ за няколко сценария. Приложенията на вертикални щрангове в сгради-ограниченията на дължината на кабела и съображенията за EMI са в полза на оптичните влакна. Основните връзки на кампуса над 100 метра-очевидно оптична територия. Всяко внедряване, изискващо закъснение под 1 μs на скок.

Модулите също никога не са постигали ценови паритет с 10G-SR оптика. Качественият 10GBASE-T трансивър работи приблизително 6-8 пъти по-скъпо от еквивалентни 850nm SFP+ модули. Уравнението на разходите има смисъл само когато съществуващата инфраструктура Cat6a/Cat7 компенсира надбавката за порт или когато свързаността на крайна точка RJ45 задвижва изискването.

 

 

Бъдеща посока: 25GBASE-T и мащабиране на мощността

 

Индустрията се стреми към 25GBASE-T и ранните индикации предполагат, че консумацията на енергия ще достигне някъде между 3W и 5W за модулите от първо-поколение. Историята показва, че цифрата ще спадне значително в рамките на 3-4 години, когато дизайнът на чиповете узрее.

Засега 10GBASE-T при под-2,5W представлява практическа добра точка-достатъчна енергийна ефективност за внедрявания с умерена плътност, широка съвместимост със съществуваща кабелна инфраструктура и достатъчно зрял силикон, който до голяма степен стабилизира прекъсванията на веригата за доставки.

Модулите не са перфектни. Те никога няма да бъдат. Но подобренията в енергийната ефективност от 2018 г. насам ги преместиха от „случайно крайно решение“ към „легитимна първа-опция за избор“ за свързване в-рейк и-рейк в среда с установени медни канали.

Това е смислена промяна, дори ако техническите дискусии рядко получават вниманието, което заслужават.