10G bakreni SFP primopredajnici zahtijevaju manje energije

 

 

 

Evolucija čipova o kojoj nitko ne govori

 

Uveo sam stotine ovih modula od 2018., a razlika u potrošnji energije nije samo poboljšanje specifikacije-možete je doslovno osjetiti. Moduli prve -generacije koje sam instalirao u objektu za kolokaciju bili su toliko vrući da se operativni tim žalio na skokove temperature okoline u hladnom prolazu. Nismo mogli popuniti susjedne SFP+ priključke. Razdoblje.

Preokret je došao s Broadcomovim izdanjem BCM84891. Taj je čip smanjio potrošnju energije na otprilike 1,6 W na 30 metara i 2,0 W pri trčanju od 80-metara. Za usporedbu, stariji Marvell 88X3310 (varijanta koja nije P) još uvijek ima oko 3,3 W uobičajeno. Noviji Marvell 88X3310P to je znatno pao, iako je dostupnost bila manjkava tijekom većeg dijela 2023. godine.

Ono što je ovdje važno nije samo broj vati na podatkovnoj tablici. Svaki vat potrošeno od 10 g bakrasfp primopredajnikznači otprilike dva dodatna vata rashladnog opterećenja. Pomnožite to na 48-port ToR preklopnika, a zatim skalirajte na stotine regala - OPEX razlika postaje znatna.

 

-Implementacija u stvarnom svijetu: kad se matematika pokvari

 

Ovdje ću priznati nešto što vam dokumentacija dobavljača neće reći. Čak i s modulima ispod 2,5 W, još uvijek ne možete u potpunosti popuniti svaki SFP+ priključak s bakrenim primopredajnicima na većini komercijalnih preklopnika. Toplinski proračun to jednostavno ne dopušta. Vidio sam preklopnike serije Cisco Nexus 9000 gdje tehnička podrška izričito preporučuje ostavljanje razmaka između popunjenih priključaka. Aristina dokumentacija za određene modele 7050 sugerira slična ograničenja.

IEEE 802.3az Energy Efficient Ethernet usklađenost donekle pomaže. Ovi moduli smanjuju snagu tijekom razdoblja mirovanja, što realno pokriva možda 60-70% operativnog vremena tipične poslovne mreže. Ali scenariji brzog prometa-prozori sigurnosne kopije, migracije VM-a, poslovi replikacije pohrane - oni i dalje guraju module do pune upotrebe.

 

 

Latencija: skriveni kompromis-

 

Učinkovitost energije ima svoju cijenu, a ona se rijetko pojavljuje u odlukama o kupnji. 10g bakreni sfp primopredajnik uvodi približno 2,6 μs latencije po skoku zbog IEEE 802.3an kodiranja. Optički SFP+ moduli na 850nm? Oko 0,1 μs. Čak i pasivni DAC twinax kabeli rade na 0,3 μs.

Za većinu poslovnih opterećenja nikoga nije briga. Ali konzultirao sam dvije-tvrtke za visokofrekventno trgovanje gdje je akumulirana latencija na tri ili četiri 10GBASE-skoka učinila bakar apsolutno ne-starterom. Izvukli su svaki pojedini bakreni modul u roku od mjesec dana od postavljanja.

Drugačiji slučaj upotrebe, drugačiji odgovor. To je nezgodna stvarnost mrežnog inženjeringa.

 

PHY usporedba čipova: što zapravo pokreće potrošnju energije

 

Varijanca u potrošnji energije između različitih marki 10g bakrenih sfp primopredajnika gotovo se u potpunosti svodi na odabir PHY čipa i procesnog čvora. Kratka raščlamba na temelju testiranja koje sam proveo i podataka dobavljača kojima vjerujem:

Broadcom BCM84891L radi najhladnije-obično 1,5 W na 30 m, povećava se za duža izvođenja. Kompromis-je maksimalna udaljenost od 30 m na ranijim revizijama firmvera, iako sada postoje verzije s mogućnošću 80 m-. Marvell AQR113C postiže oko 2,0-2,5 W, ali nudi bolju kompatibilnost na širem rasponu host uređaja. Stariji Realtek RTL8261BE nalazi se negdje između, iako sam vidio manje modula koji koriste taj čipset na sjevernoameričkom tržištu.

Procesni čvor je iznimno važan. Skok s 40nm na 28nm PHY dizajne smanjio je potrošnju energije za otprilike 40%. Marvellovi najnoviji dizajni u 16nm guraju to dalje, iako moduli koji koriste ove čipove zahtijevaju značajne premije cijene.

 

Kvaliteta kabela i udaljenost: dobavljači podcjenjuju varijable

 

Potrošnja energije modula nije statična-ona se skalira s duljinom i kvalitetom kabela. 10g bakreni sfp primopredajnik povezan preko 10 metara premium Cat7 oklopljenog kabela trošit će mjerljivo manje energije od istog modula spojenog preko 25 metara osrednjeg Cat6a.

PHY čip radi jače kako bi održao integritet signala preko duljih i bučnijih kabela. Algoritmi za ispravljanje pogrešaka troše cikluse obrade. Ciklusi obrade troše energiju. Jednostavan odnos, ali onaj koji timovi za nabavu stalno ignoriraju kada specificiraju kabliranje uz kupnju primopredajnika.

Izmjerio sam razlike od 0,3 W do 0,4 W između identičnih modula isključivo na temelju izbora kablova. Ne zvuči puno dok ne popunite 500 portova u cijeloj implementaciji.

 

Temperaturni rasponi i industrijske varijante

 

Standardni komercijalni 10GBASE-T moduli specificiraju radne raspone od 0 stupnjeva do 70 stupnjeva. Industrijske varijante to guraju na -40 stupnjeva do 85 stupnjeva, što je važno za telekomunikacijske kućice, vanjske zatvorene prostore i postavljanje u proizvodne podove. Industrijski moduli koštaju više-obično 30-40% više, a profil potrošnje energije ostaje usporediv.

Ono što se mijenja je ponašanje pri pokretanju. Scenariji hladnog-pokretanja na ekstremno niskim temperaturama mogu uzrokovati privremene skokove snage dok se PHY čip stabilizira. Većina modernih modula uključuje firmware za termalno upravljanje koji se elegantno nosi s tim, ali starije industrijske zalihe mogu pokazati lupanje veze tijekom početnog zagrijavanja u hladnim okruženjima.

 

 

Više{0}}automatsko{1}}pregovaranje i implikacije moći

 

Moderni 10g bakreni sfp primopredajni moduli podržavaju više{1}}rad-10G/5G/2.5G/1G auto-pregovaranje preko jedne RJ45 veze. Standard IEEE 802.3bz kodificirao je srednje brzine, a većina trenutačnih-gen modula je usklađena. Evo što je važno iz perspektive napajanja: prelazak na 2,5GBASE-T ili NBASE-T načine rada smanjuje potrošnju energije za otprilike 15-20% u usporedbi s punim 10GBASE-T radom.

Neke implementacije to namjerno iskorištavaju. Administrator za pohranu s kojim sam surađivao prošle godine konfigurirao je svoje NAS veze na 5G umjesto na 10G-stvarni zahtjevi za propusnost nikada nisu premašili stalnih 4Gbps, a ušteda energije na 24 modula iznosila je otprilike 8W ukupno. Nije transformativno, ali značajno za mali objekt s ograničenim PDU kapacitetom.

Digitalni dijagnostički nadzor SFF-8472 ugrađen u kompatibilne module omogućuje praćenje potrošnje energije u stvarnom vremenu uz temperaturu i kvalitetu signala. Vrijedi omogućiti na bilo kojem prekidaču koji to podržava.

 

Odstupanje od 1,1 W: SWaP-ograničene aplikacije

 

Jedan proizvođač-BotBlox-tvrdi da ima 1,1 W 10GBASE-T SFP modul posebno dizajniran za dronove, robotiku i podvodne aplikacije. Ograničenja veličine, težine i snage (SWaP) u ovim okruženjima čine standardne module od 2,5 W nepraktičnima. Nisam osobno testirao ove jedinice, tako da ne mogu jamčiti za-stvarne performanse, ali pristup ima smisla: u potpunosti redizajnirajte unutarnje sklopove umjesto da čekate sljedeće smanjenje procesa čipa.

To neće zamijeniti implementacije podatkovnih centara. Ali oni pokazuju da donja vrijednost od 2-2,5W nije temeljna fizička granica - to je točka ekonomske optimizacije za glavna tržišta.

 

Kad bakar još gubi

 

Unatoč poboljšanjima napajanja, 10g bakreni sfp primopredajnik ostaje neprikladan za nekoliko scenarija. Primjene okomitog uspona unutar zgrada-ograničenja duljine kabela i EMI razmatranja favoriziraju vlakna. Veze okosnice kampusa preko 100 metara-očigledno su optički teritorij. Svaka implementacija koja zahtijeva kašnjenje ispod 1 μs po skoku.

Moduli također nikada nisu postigli cjenovni paritet s 10G-SR optikom. Kvalitetan 10GBASE-T primopredajnik radi otprilike 6-8 puta skuplje od ekvivalentnih 850nm SFP+ modula. Jednadžba troškova ima smisla samo kada postojeća Cat6a/Cat7 infrastruktura nadoknađuje premiju po portu ili kada RJ45 povezivost krajnje točke pokreće zahtjev.

 

 

Budući smjer: 25GBASE-T i skaliranje snage

 

Industrija se gura prema 25GBASE-T, a prvi pokazatelji sugeriraju da će potrošnja energije biti negdje između 3W i 5W za module prve-generacije. Povijest sugerira da će brojka značajno pasti u roku od 3-4 godine kako dizajni čipova budu sazrijevali.

Za sada, 10GBASE-T na ispod-2,5W predstavlja praktičnu slatku točku-dovoljnu energetsku učinkovitost za implementacije umjerene gustoće, široku kompatibilnost s postojećom kablovskom infrastrukturom i dovoljno zreo silicij da su se prekidi u lancu opskrbe uvelike stabilizirali.

Moduli nisu savršeni. Nikada neće biti. Ali poboljšanja energetske učinkovitosti od 2018. premjestila su ih s "povremenog rubnog rješenja" na "legitimnu opciju prvog-izbora" za povezivanje unutar-stalka i susjednih-stalaka u okruženjima s uspostavljenim bakrenim vodovima.

To je značajan pomak, čak i ako tehničke rasprave rijetko dobivaju pozornost koju zaslužuju.