10G bakreni oddajniki-sprejemniki SFP potrebujejo manj energije

 

 

 

Evolucija čipov, o kateri nihče ne govori

 

Od leta 2018 sem uvedel na stotine teh modulov in razlika v porabi energije ni le izboljšava specifikacij-lahko jo dobesedno občutite. Moduli prve -generacije, ki sem jih namestil v kolokacijski objekt, so se tako segreli, da se je operativna ekipa pritoževala nad skokovitimi temperaturami okolja v hladnem hodniku. Nismo mogli zapolniti sosednjih vrat SFP+. Pika.

Preobrat je prišel z izdajo Broadcom BCM84891. Ta čip je zmanjšal porabo energije na približno 1,6 W pri 30 metrih in 2,0 W pri 80-metrskih tekih. Za primerjavo, starejši Marvell 88X3310 (različica brez P) še vedno znaša približno 3,3 W tipično. Novejši Marvell 88X3310P je to občutno zmanjšal, čeprav je bila razpoložljivost večino leta 2023 nezadostna.

Pri tem ni pomembna samo vrednost moči na podatkovnem listu. Vsak vat porabi 10 g bakraoddajnik sfppomeni približno dva dodatna vata hladilne obremenitve. Pomnožite to z 48-port ToR stikali, nato razširite na stotine omaric - razlika v OPEX postane znatna.

 

Uvedba v-resničnem svetu: ko se matematika pokvari

 

Tukaj bom priznal nekaj, česar vam dokumentacija prodajalca ne pove. Tudi z moduli pod 2,5 W še vedno ne morete v celoti napolniti vseh vrat SFP+ z bakrenimi oddajniki-sprejemniki na večini komercialnih stikal. Toplotni proračun tega preprosto ne dopušča. Videl sem stikala serije Cisco Nexus 9000, kjer tehnična podpora izrecno priporoča puščanje vrzeli med naseljenimi vrati. Aristina dokumentacija za nekatere modele 7050 nakazuje podobne omejitve.

Skladnost z energijsko učinkovitim ethernetom IEEE 802.3az nekoliko pomaga. Ti moduli dušijo moč med obdobji nedejavnosti, kar realno pokriva morda 60-70 % običajnega časa delovanja omrežja podjetja. Toda scenariji hitrega prometa-okna za varnostno kopiranje, selitve VM, opravila replikacije pomnilnika – ti še vedno potisnejo module v polno črpanje.

 

 

Zakasnitev: skriti kompromis-

 

Učinkovitost električne energije je imela svojo ceno in le redko se pojavi pri odločitvah o nakupu. 10g bakreni oddajnik-sprejemnik sfp uvaja približno 2,6 μs zakasnitve na skok zaradi dodatnih stroškov kodiranja IEEE 802.3an. Optični moduli SFP+ pri 850 nm? Približno 0,1 μs. Tudi pasivni DAC kabli twinax delujejo pri 0,3 μs.

Za večino poslovnih obremenitev nikogar ne zanima. Vendar sem se posvetoval z dvema-podjetjema za visokofrekvenčno trgovanje, kjer je zaradi nakopičene zakasnitve v treh ali štirih 10GBASE-Poskokih baker popolnoma ne-začetek. Vsak posamezen bakreni modul so odstranili v enem mesecu po uvedbi.

Drugačen primer uporabe, drugačen odgovor. To je neprivlačna resničnost omrežnega inženiringa.

 

Primerjava čipov PHY: kaj dejansko poganja porabo energije

 

Razlika v porabi energije med različnimi znamkami oddajnikov-sprejemnikov 10g bakra sfp je skoraj v celoti odvisna od izbire PHY čipa in procesnega vozlišča. Hitra razčlenitev na podlagi testiranja, ki sem ga izvedel, in podatkov prodajalca, ki mu zaupam:

Broadcom BCM84891L deluje najhladneje-običajno 1,5 W na 30 m, poveča se za daljša delovanja. Kompromis-je največja razdalja 30 m pri prejšnjih različicah vdelane programske opreme, čeprav zdaj obstajajo različice, ki podpirajo 80 m-. Marvell AQR113C dosega približno 2,0–2,5 W, vendar ponuja boljšo združljivost v širšem naboru gostiteljskih naprav. Starejši Realtek RTL8261BE je nekje vmes, čeprav sem na severnoameriškem trgu videl manj modulov, ki uporabljajo ta nabor čipov.

Procesno vozlišče je izjemno pomembno. Skok s 40nm na 28nm PHY modelov je zmanjšal porabo energije za približno 40 %. Najnovejše Marvellove zasnove pri 16 nm to še dodatno spodbujajo, čeprav moduli, ki uporabljajo te čipe, dosegajo precejšnje cenovne premije.

 

Kakovost in razdalja kabla: spremenljivki, ki jih prodajalci podcenjujejo

 

Poraba energije modula ni statična-se spreminja z dolžino in kakovostjo kabla. 10-gramski bakreni oddajnik-sprejemnik sfp, povezan prek 10 metrov vrhunskega zaščitenega kabla Cat7, bo porabil merljivo manj energije kot isti modul, povezan prek 25 metrov povprečnega kabla Cat6a.

Čip PHY dela močneje, da ohrani celovitost signala pri daljših poteh in hrupnejših kablih. Algoritmi za odpravljanje napak porabijo cikle obdelave. Obdelovalni cikli porabljajo energijo. Preprosto razmerje, ki pa ga ekipe za nabavo dosledno ignorirajo, ko določajo napeljavo kablov skupaj z nakupi oddajnikov.

Izmeril sem od 0,3 W do 0,4 W razlike med enakimi moduli izključno na podlagi izbire kablov. Ne zveni veliko, dokler ne napolnite 500 vrat v razmestitvi.

 

Temperaturna območja in industrijske različice

 

Standardni komercialni moduli 10GBASE-T določajo delovna območja od 0 stopinj do 70 stopinj. Industrijske različice to potisnejo na -40 stopinj do 85 stopinj, kar je pomembno za telekomunikacijske koče, zunanja ohišja in postavitve proizvodnih tal. Industrijski moduli stanejo več-običajno 30–40 % premije – in profil porabe energije ostaja primerljiv.

Kar se spremeni, je vedenje ob zagonu. Scenariji hladnega-zagona pri ekstremno nizkih temperaturah lahko povzročijo začasne skoke moči, ko se čip PHY stabilizira. Večina sodobnih modulov vključuje vdelano programsko opremo za upravljanje toplote, ki se elegantno spopade s tem, vendar lahko pri starejših industrijskih zalogah med začetnim segrevanjem v hladnih okoljih pride do plapola povezave.

 

 

Več{0}}stopenjsko samodejno-pogajanje in posledice moči

 

Sodobni bakreni oddajno-sprejemni moduli 10g sfp podpirajo več{1}}delovanje-10G/5G/2,5G/1G samodejno-pogajanje prek ene same povezave RJ45. Standard IEEE 802.3bz je kodiral vmesne hitrosti in večina trenutnih-generacijskih modulov je skladna. Z vidika porabe je pomembno naslednje: spuščanje na načine 2,5 GBASE-T ali NBASE-T zmanjša porabo energije za približno 15–20 % v primerjavi s polnim delovanjem 10GBASE-T.

Nekatere uvedbe to namenoma izkoriščajo. Skrbnik za shranjevanje, s katerim sem delal lani, je svoje povezave NAS konfiguriral na 5G in ne na 10G-dejanske zahteve glede prepustnosti nikoli niso presegle trajnih 4Gbps, prihranki energije v 24 modulih pa so skupaj znašali približno 8W. Ni transformativno, ampak pomembno za majhen objekt z omejeno zmogljivostjo PDU.

Digitalni diagnostični nadzor SFF-8472, vgrajen v združljive module, vam omogoča spremljanje porabe energije v realnem času poleg temperature in kakovosti signala. Vredno ga je omogočiti na katerem koli stikalu, ki to podpira.

 

Izjemna vrednost 1,1 W: omejene aplikacije-SWaP

 

En proizvajalec-BotBlox-trdi modul 1,1 W 10GBASE-T SFP, posebej zasnovan za brezpilotne letalnike, robotiko in podvodne aplikacije. Omejitve velikosti, teže in moči (SWaP) v teh okoljih naredijo standardne 2,5 W module nepraktične. Nisem osebno preizkusil teh enot, zato ne morem jamčiti za-zmogljivost v resničnem svetu, vendar je pristop smiseln: v celoti preoblikujte notranje vezje, namesto da čakate na naslednje krčenje procesa čipa.

To ne bo nadomestilo uvajanja podatkovnih centrov. Vendar dokazujejo, da 2-2,5W tla niso temeljna fizikalna omejitev – je točka ekonomske optimizacije za glavne trge.

 

Ko baker še izgubi

 

Kljub izboljšavam moči 10g bakreni sfp oddajnik-sprejemnik ostaja neprimeren za več scenarijev. Pri uporabi navpičnih dvižnih vodov v stavbah-omejitve dolžine kabla in EMI dajejo prednost optičnim vlaknom. Kampusne hrbtenične povezave nad 100 metri-očitno ozemlje vlaken. Vsaka uvedba, ki zahteva zakasnitev pod 1 μs na skok.

Moduli tudi nikoli niso dosegli cenovne enakovrednosti z optiko 10G-SR. Kakovosten oddajnik-sprejemnik 10GBASE-T deluje približno 6-8-krat dražje od enakovrednih 850nm modulov SFP+. Enačba stroškov je smiselna le, če obstoječa infrastruktura Cat6a/Cat7 izravna premijo na vrata ali ko povezljivost končne točke RJ45 poganja zahtevo.

 

 

Prihodnja smer: 25GBASE-T in skaliranje moči

 

Industrija si prizadeva za 25GBASE-T in prvi znaki kažejo, da bo poraba energije znašala nekje med 3W in 5W za module prve-generacije. Zgodovina kaže, da se bo številka znatno zmanjšala v 3-4 letih, ko bodo modeli čipov dozoreli.

Za zdaj 10GBASE-T pri pod-2,5 W predstavlja praktično dobro točko-zadostno energetsko učinkovitost za uvedbe z zmerno gostoto, široko združljivost z obstoječo kabelsko infrastrukturo in dovolj zrel silicij, da so se motnje v dobavni verigi v veliki meri stabilizirale.

Moduli niso popolni. Nikoli ne bodo. Toda izboljšave energetske učinkovitosti od leta 2018 so jih premaknile z "občasne rešitve robnega ohišja" na "legitimno prvo-možnost izbire" za povezljivost znotraj-omare in sosednje-omare v okoljih z uveljavljenimi bakrenimi vodi.

To je pomemben premik, čeprav tehnične razprave redko dobijo pozornost, ki si jo zaslužijo.