10G medené SFP transceivery vyžadujú menej energie

 

 

 

O evolúcii čipov nikto nehovorí

 

Od roku 2018 som nasadil stovky týchto modulov a rozdiel v spotrebe energie nie je len vylepšením tabuľky so špecifikáciami,{1}}doslova ho cítiť. Prvé-genové moduly, ktoré som nainštaloval v kolokačnom zariadení, sa tak rozpálili, že sa operačný tím sťažoval na výkyvy okolitej teploty v studenej uličke. Nepodarilo sa nám zaplniť susedné porty SFP+. Obdobie.

Zlom nastal s vydaním BCM84891 od Broadcomu. Tento čip znížil spotrebu energie na približne 1,6 W na 30 metrov a 2,0 W pri prejdení 80- metrov. Pre porovnanie, starší Marvell 88X3310 (variant bez P) stále má typický výkon okolo 3,3 W. Novší Marvell 88X3310P to značne znížil, hoci dostupnosť bola počas väčšiny roku 2023 špinavá.

To, na čom tu nezáleží, nie je len údaj o príkone v údajovom liste. Každý watt spotrebuje 10 g medisfp transceiverznamená približne dva dodatočné watty chladiacej záťaže. Vynásobte to medzi 48-portovými ToR prepínačmi a potom škálujte v stovkách stojanov – rozdiel v OPEX bude podstatný.

 

Nasadenie v reálnom{0}}svete: keď sa matematika pokazí

 

Tu priznám niečo, čo vám dokumentácia dodávateľa nepovie. Dokonca aj s modulmi pod 2,5 W stále nemôžete plne obsadiť každý port SFP+ medenými vysielačmi a prijímačmi na väčšine komerčných prepínačov. Tepelný rozpočet to jednoducho nedovoľuje. Videl som prepínače Cisco Nexus série 9000, kde technická podpora výslovne odporúča ponechať medzery medzi obývanými portami. Dokumentácia spoločnosti Arista pre určité modely 7050 naznačuje podobné obmedzenia.

Do istej miery pomáha súlad s energeticky efektívnym Ethernetom IEEE 802.3az. Tieto moduly obmedzujú výkon počas nečinnosti, čo reálne pokrýva asi 60-70 % prevádzkového času typickej podnikovej siete. Ale scenáre náhlej premávky-zálohovacie okná, migrácie virtuálnych počítačov, úlohy replikácie úložiska – tie stále tlačia moduly na plné využitie.

 

 

Latencia: skrytý kompromis-

 

Energetická účinnosť niečo stojí a pri nákupných rozhodnutiach sa objavuje len zriedka. 10g medený sfp transceiver zavádza približne 2,6 μs latenciu na skok v dôsledku réžie kódovania IEEE 802.3an. Optické moduly SFP+ pri 850nm? Približne 0,1 μs. Dokonca aj pasívne twinaxové káble DAC dosahujú rýchlosť 0,3 μs.

Pre väčšinu podnikových úloh to nikoho nezaujíma. Konzultoval som však dve firmy s vysokým -frekvenciou obchodovania, kde akumulovaná latencia v rámci troch alebo štyroch 10GBASE-skokov urobila z medi absolútny ne-štartér. Každý jeden medený modul vytiahli do mesiaca od nasadenia.

Iný prípad použitia, iná odpoveď. To je nesexi realita sieťového inžinierstva.

 

Porovnanie čipov PHY: čo vlastne poháňa spotrebu energie

 

Rozdiely v spotrebe energie medzi rôznymi značkami 10g medených sfp transceiverov takmer úplne závisia od výberu čipu PHY a procesného uzla. Rýchly rozpis na základe testovania, ktoré som vykonal, a údajov o dodávateľoch, ktorým dôverujem:

Broadcom BCM84891L beží najchladnejšie-zvyčajne 1,5 W na 30 m, pri dlhších prevádzkach sa zvyšuje. Kompromisom-je maximálna vzdialenosť 30 m pri starších verziách firmvéru, hoci v súčasnosti existujú verzie s možnosťou 80 m{8}}. Marvell AQR113C dosahuje výkon okolo 2,0 – 2,5 W, ale ponúka lepšiu kompatibilitu so širším rozsahom hostiteľských zariadení. Starší Realtek RTL8261BE sedí niekde medzi, aj keď som na severoamerickom trhu videl menej modulov používajúcich túto čipovú sadu.

Procesný uzol je nesmierne dôležitý. Skok zo 40nm na 28nm PHY dizajny znížil spotrebu energie zhruba o 40%. Najnovšie návrhy Marvell na 16nm to posúvajú ďalej, aj keď moduly využívajúce tieto čipy majú značné cenové prirážky.

 

Kvalita a vzdialenosť kábla: premenné predajcovia podceňujú

 

Spotreba energie modulu nie je statická{0}}v závislosti od dĺžky kábla a kvality kábla. 10g medený sfp transceiver prepojený cez 10 metrov prémiového tieneného kábla Cat7 odoberie merateľne menej energie ako rovnaký modul pripojený cez 25 metrov priemernej Cat6a.

PHY čip pracuje tvrdšie, aby udržal integritu signálu pri dlhších chodoch a hlučnejších kábloch. Algoritmy na opravu chýb spotrebúvajú cykly spracovania. Cykly spracovania spotrebúvajú energiu. Jednoduchý vzťah, ktorý však obstarávacie tímy dôsledne ignorujú pri špecifikácii kabeláže spolu s nákupom transceiverov.

Nameral som 0,3 až 0,4 W rozdiely medzi identickými modulmi čisto na základe výberu kabeláže. Neznie to ako veľa, kým nenaplníte 500 portov v rámci nasadenia.

 

Teplotné rozsahy a priemyselné varianty

 

Štandardné komerčné moduly 10GBASE-T špecifikujú prevádzkové rozsahy od 0 stupňov do 70 stupňov . Priemyselné varianty to posúvajú na -40 stupňov až 85 stupňov , čo je dôležité pre telekomunikačné chatky, vonkajšie kryty a výrobné poschodia. Priemyselné moduly stoja viac{10}}zvyčajne o 30 – 40 % – a profil spotreby energie zostáva porovnateľný.

Čo sa zmení, je správanie pri spustení. Scenáre studeného-štartu pri extrémne nízkych teplotách môžu spôsobiť dočasné skoky energie, keď sa čip PHY stabilizuje. Väčšina moderných modulov obsahuje firmvér tepelného manažmentu, ktorý to elegantne zvláda, ale starší priemyselný materiál môže počas počiatočného zahrievania v chladnom prostredí vykazovať chvenie spojov.

 

 

Viacnásobné{0}}automatické{1}}vyjednávanie sadzieb a mocenské dôsledky

 

Moderné 10g medené sfp transceiver moduly podporujú viac{1}}operáciu s viacerými rýchlosťami-10G/5G/2,5G/1G{10}}automatické vyjednávanie cez jediné pripojenie RJ45. Štandard IEEE 802.3bz kodifikoval stredné rýchlosti a väčšina súčasných -gen modulov je v súlade. Z hľadiska výkonu je dôležité: prechod na režimy 2,5 GBASE-T alebo NBASE{17}}T znižuje spotrebu energie približne o 15 – 20 % v porovnaní s plnou prevádzkou 10 GBASE-T.

Niektoré nasadenia to zámerne využívajú. Správca úložiska, s ktorým som spolupracoval minulý rok, nakonfiguroval jej prepojenia NAS na 5G namiesto 10G-skutočné požiadavky na priepustnosť nikdy neprekročili 4 Gb/s a úspora energie naprieč 24 modulmi predstavovala celkovo približne 8 W. Nie je transformačný, ale zmysluplný pre malé zariadenie s obmedzenou kapacitou PDU.

Monitorovanie digitálnej diagnostiky SFF-8472 zabudované do kompatibilných modulov vám umožňuje sledovať spotrebu energie v reálnom čase spolu s teplotou a kvalitou signálu. Oplatí sa povoliť na akomkoľvek prepínači, ktorý to podporuje.

 

Odľahlá hodnota 1,1 W: SWaP-obmedzené aplikácie

 

Jeden výrobca-BotBlox-uvádza 1,1 W 10GBASE-T SFP modul špeciálne navrhnutý pre drony, robotiku a podmorské aplikácie. Obmedzenia veľkosti, hmotnosti a výkonu (SWaP) v týchto prostrediach spôsobujú, že štandardné 2,5W moduly sú nepraktické. Osobne som tieto jednotky netestoval, takže nemôžem ručiť za skutočný-výkon, ale tento prístup dáva zmysel: úplne prerobte vnútorné obvody a nečakajte na ďalšie zmenšenie procesu čipu.

Tieto nenahradia nasadenia dátových centier. Ukazujú však, že 2-2,5W podlaha nie je základným fyzikálnym limitom – je to bod ekonomickej optimalizácie pre bežné trhy.

 

Keď meď stále stráca

 

Napriek zlepšeniam napájania zostáva 10g medený sfp transceiver nevhodný pre niekoľko scenárov. Aplikácie vertikálnych stúpačiek v budovách-obmedzenia dĺžky káblov a EMI uprednostňujú vlákna. Chrbtica kampusu spája viac ako 100 metrov-samozrejme územie s optickými vláknami. Akékoľvek nasadenie vyžadujúce latenciu pod 1 μs na skok.

Moduly tiež nikdy nedosiahli cenovú paritu s optikou 10G-SR. Kvalitný 10GBASE-transceiver T beží približne 6-8x lacnejšie ako ekvivalentné 850nm moduly SFP+. Rovnica nákladov má zmysel len vtedy, keď existujúca infraštruktúra Cat6a/Cat7 kompenzuje prémiu za port, alebo keď je požiadavka na pripojenie koncového bodu RJ45.

 

 

Budúci smer: 25 GBASE-T a škálovanie výkonu

 

Priemysel smeruje k 25 GBASE-T a prvé náznaky naznačujú, že spotreba energie bude niekde medzi 3 W a 5 W v prípade modulov prvej-generácie. História naznačuje, že toto číslo sa v priebehu 3 až 4 rokov podstatne zníži, pretože dizajn čipov dozrieva.

V súčasnosti predstavuje 10 GBASE-T pri pod-2,5 W praktický sladký spot-dostatočnú energetickú účinnosť pre nasadenia so strednou hustotou, širokú kompatibilitu s existujúcou káblovou infraštruktúrou a dostatočne vyzretý kremík, aby sa prerušenia dodávateľského reťazca do značnej miery stabilizovali.

Moduly nie sú dokonalé. Nikdy nebudú. Zlepšenia energetickej účinnosti od roku 2018 ich však posunuli z „príležitostného okrajového riešenia prípadu“ na „legitímnu prvú-možnosť voľby“ pre pripojenie v rámci-stoja a priľahlého-rozvádzača v prostrediach so zavedenými medenými vedeniami.

To je zmysluplný posun, aj keď technické diskusie len zriedka získajú pozornosť, ktorú si zaslúžia.