10G bakreni SFP primopredajnici zahtijevaju manje energije

 

 

 

Evolucija čipova o kojoj niko ne govori

 

Postavio sam stotine ovih modula od 2018. godine, a razlika u potrošnji energije nije samo poboljšanje specifikacije-to možete bukvalno 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+ portove. Period.

Prekretnica je došla sa Broadcomovim izdanjem BCM84891. Taj čip je smanjio potrošnju energije na otprilike 1,6W na 30 metara i 2,0W kada se koristi 80-metara. Poređenja radi, stariji Marvell 88X3310 (ne-P varijanta) i dalje ima tipično oko 3,3 W. Noviji Marvell 88X3310P je to značajno pao, iako je dostupnost bila slaba tokom većeg dijela 2023.

Ono što je ovdje važno nije samo broj vati na tablici sa podacima. Svaki vat troši 10g bakrasfp primopredajnikznači otprilike dva dodatna vata rashladnog opterećenja. Pomnožite to preko 48-portova ToR prekidača, a zatim skalirajte na stotine rekova - razlika u OPEX-u postaje značajna.

 

Real-primjena: kada se matematika pokvari

 

Evo gdje ću priznati nešto što vam dokumentacija dobavljača neće reći. Čak i sa modulima ispod 2,5 W, još uvijek ne možete u potpunosti popuniti svaki SFP+ port bakarnim primopredajnicima na većini komercijalnih svičeva. Termalni budžet to jednostavno ne dozvoljava. Video sam prekidače serije Cisco Nexus 9000 u kojima tehnička podrška izričito preporučuje ostavljanje praznina između popunjenih portova. Aristina dokumentacija za određene modele 7050 sugerira slična ograničenja.

IEEE 802.3az Energy Efficient Ethernet usklađenost donekle pomaže. Ovi moduli smanjuju snagu tokom perioda mirovanja, što realno pokriva možda 60-70% radnog vremena tipične poslovne mreže. Ali scenariji burnog saobraćaja-prozori sigurnosne kopije, migracije VM-a, poslovi replikacije pohrane – oni i dalje potiskuju module u punom kapacitetu.

 

 

Latencija: skrivena{0}}umjena

 

Energetska efikasnost dolazi po cijeni i to je ono što se rijetko pojavljuje u odlukama o kupovini. 10g bakreni sfp primopredajnik uvodi približno 2,6 μs latencije po skoku zbog IEEE 802.3an kodiranja. Optički SFP+ moduli na 850nm? Oko 0.1μs. Čak i pasivni DAC twinax kablovi rade na 0,3 μs.

Za većinu poslovnih opterećenja nikog nije briga. Ali konsultovao sam dvije visoko-firme za trgovinu na visokim frekvencijama gdje je akumulirana latencija u tri ili četiri 10GBASE-T skoka učinila bakar apsolutno ne-starterom. Izvukli su svaki bakarni modul u roku od mjesec dana od postavljanja.

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

 

Poređenje PHY čipova: šta zapravo pokreće potrošnju energije

 

Razlika u potrošnji energije između različitih marki primopredajnika od 10g bakra sfp gotovo se u potpunosti svodi na odabir PHY čipa i procesni čvor. Brzi pregled zasnovan na testiranju koje sam proveo i podacima dobavljača kojima vjerujem:

Broadcom BCM84891L radi najhladnije-obično 1,5W na 30m, povećavajući se za duže vožnje. Kompromis-je maksimalna udaljenost od 30m na ​​ranijim revizijama firmvera, iako sada postoje verzije koje podržavaju 80m-. Marvell AQR113C dostiže oko 2,0-2,5 W, ali nudi bolju kompatibilnost sa širim rasponom host uređaja. Stariji Realtek RTL8261BE nalazi se negdje između, iako sam vidio manje modula koji koriste taj čipset na sjevernoameričkom tržištu.

Procesni čvor je izuzetno važan. Skok sa 40nm na 28nm PHY dizajn smanjio je potrošnju energije za otprilike 40%. Najnoviji Marvellovi dizajni na 16nm guraju to dalje, iako moduli koji koriste ove čipove imaju značajne cijene.

 

Kvalitet kabla i udaljenost: varijable dobavljači podcjenjuju

 

Potrošnja energije modula nije statična-već se mjeri s dužinom kabla i kvalitetom kabla. 10g bakreni sfp primopredajnik povezan preko 10 metara vrhunskog Cat7 oklopljenog kabla će povući mjerljivo manje energije nego isti modul povezan preko 25 metara osrednjeg Cat6a.

PHY čip radi teže kako bi održao integritet signala na dužim vožnjama i bučnim kablovima. Algoritmi za ispravljanje grešaka troše cikluse obrade. Ciklusi obrade troše energiju. Jednostavan odnos, ali onaj koji timovi za nabavku dosledno ignorišu kada određuju kabliranje uz kupovinu primopredajnika.

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

 

Temperaturni rasponi i industrijske varijante

 

Standardni komercijalni 10GBASE-T moduli specificiraju radni opseg od 0 stepeni do 70 stepeni. Industrijske varijante to potiskuju na -40 stepeni do 85 stepeni, što je važno za telekomunikacione kućice, vanjske kućice i proizvodne podove. Industrijski moduli koštaju više-obično 30-40% premijum-a profil potrošnje energije ostaje uporediv.

Ono što se mijenja je ponašanje pri pokretanju. Scenariji hladnog{1}}staranja pri ekstremno niskim temperaturama mogu uzrokovati privremene skokove snage kako se PHY čip stabilizuje. Većina modernih modula uključuje firmver za upravljanje temperaturom koji to graciozno rješava, ali starije industrijske zalihe mogu pokazati klapanje veze tokom početnog zagrijavanja u hladnim okruženjima.

 

 

Više{0}}automatsko-pregovaranje i implikacije snage

 

Moderni 10g bakarni sfp primopredajni moduli podržavaju više-operacije sa više brzina-10G/5G/2.5G/1G automatsko-pregovaranje preko jedne RJ45 veze. Standard IEEE 802.3bz je kodificirao srednje brzine, a većina najnovijih{13}generalnih modula je usklađena. Evo šta je bitno iz perspektive napajanja: pad na 2.5GBASE-T ili NBASE-T način rada smanjuje potrošnju energije za približno 15-20% u poređenju sa punim 10GBASE-T radom.

Neke implementacije to namjerno koriste. Administrator pohrane s kojim sam radio prošle godine konfigurirao je svoje NAS veze na 5G umjesto na 10G-stvarni zahtjevi za propusnost nikada nisu premašili 4Gbps, a ušteda energije na 24 modula iznosila je otprilike 8W ukupno. Nije transformativno, ali ima smisla za mali objekat sa ograničenim PDU kapacitetom.

SFF-8472 digitalni dijagnostički nadzor ugrađen u kompatibilne module omogućava vam praćenje potrošnje energije u realnom vremenu uz temperaturu i kvalitet signala. Vrijedi uključiti na bilo kojem prekidaču koji ga podržava.

 

Izuzetak od 1,1 W: SWaP-ograničene aplikacije

 

Jedan proizvođač-BotBlox-tvrđuje 1.1W 10GBASE-T SFP modul posebno dizajniran za dronove, robotiku i podmorske aplikacije. Ograničenja veličine, težine i snage (SWaP) u ovim okruženjima čine standardne module od 2,5 W nepraktičnim. Nisam lično testirao ove jedinice, tako da ne mogu jamčiti za stvarne-svjetske performanse, ali pristup ima smisla: redizajnirajte unutrašnja kola u potpunosti umjesto da čekate sljedeće smanjenje procesa čipa.

Ovo neće zamijeniti implementacije centara podataka. Ali oni pokazuju da pod od 2-2,5W nije osnovno ograničenje fizike – to je tačka ekonomske optimizacije za mainstream tržišta.

 

Kad bakar i dalje gubi

 

Uprkos poboljšanju snage, 10g bakreni sfp primopredajnik ostaje neprikladan za nekoliko scenarija. Primjene vertikalnih uspona unutar zgrada-ograničenja dužine kabla i EMI razmatranja favoriziraju vlakna. Okosnica kampusa povezuje preko 100 metara-očigledno optičku teritoriju. Bilo koja implementacija koja zahtijeva kašnjenje ispod 1 μs po skoku.

Moduli također nikada nisu postigli paritet cijena sa 10G-SR optikom. Kvalitetan 10GBASE-T primopredajnik radi otprilike 6-8 puta više od cijene ekvivalentnih 850nm SFP+ modula. Jednačina troškova ima smisla samo kada postojeća Cat6a/Cat7 infrastruktura nadoknađuje premiju po portu ili kada RJ45 povezivanje krajnjih tačaka pokreće zahtjeve.

 

 

Budući smjer: 25GBASE-T i skaliranje snage

 

Industrija se kreće prema 25GBASE-T, a prve indicije ukazuju na to da će potrošnja energije iznositi između 3W i 5W za module prve{4}}generacije. Istorija sugeriše da će ta brojka značajno pasti u roku od 3-4 godine kako čipovi budu sazrevali.

Za sada, 10GBASE-T na ispod-2,5W predstavlja praktičnu slatku tačku-dovoljnu energetsku efikasnost za implementacije umjerene gustine, široku kompatibilnost sa postojećom kablovskom infrastrukturom i dovoljno zrelog silicijuma da su se poremećaji u lancu snabdijevanja uglavnom stabilizirali.

Moduli nisu savršeni. Nikada neće biti. Ali poboljšanja energetske efikasnosti od 2018. godine su ih pomaknula sa "rješenja povremenih rubnih kućišta" na "legitimnu opciju prvog-izbora" za povezivanje unutar-rack-a i susjednih{5}}rekova u okruženjima s uspostavljenim bakrenim mrežama.

To je značajan pomak, čak i ako tehničke rasprave rijetko dobijaju pažnju koju zaslužuju.