فرستنده‌های 10G مسی SFP به انرژی کمتری نیاز دارند

 

 

 

تکامل تراشه که کسی در مورد آن صحبت نمی کند

 

من از سال 2018 صدها مورد از این ماژول ها را مستقر کرده ام، و تفاوت در مصرف انرژی فقط یک بهبود صفحه مشخصات نیست-شما به معنای واقعی کلمه می توانید آن را احساس کنید. اولین ماژول‌های- نسلی که در یک مرکز کولوکیشن نصب کردم آنقدر داغ بودند که تیم عملیات از افزایش دمای محیط در راهروی سرد شکایت کردند. ما نتوانستیم پورت های SFP+ مجاور را پر کنیم. دوره

نقطه عطف با انتشار BCM84891 Broadcom بود. آن تراشه مصرف برق را به حدود 1.6 وات در 30 متر و 2.0 وات در هنگام دویدن 80{9}} متر کاهش داد. برای مقایسه، Marvell 88X3310 قدیمی‌تر (نوع غیر P) هنوز حدود 3.3 وات معمولی دارد. Marvell 88X3310P جدیدتر به میزان قابل توجهی کاهش یافت، اگرچه در بیشتر سال 2023 در دسترس بود.

آنچه در اینجا مهم است فقط رقم وات موجود در دیتاشیت نیست. هر وات 10 گرم مس مصرف می کندفرستنده گیرنده sfpتقریباً دو وات اضافی بار خنک کننده ترجمه می شود. آن را در 48{2}}سوئیچ ToR پورت ضرب کنید، سپس در صدها رک مقیاس کنید - تفاوت OPEX قابل توجه می شود.

 

استقرار در دنیای واقعی-: زمانی که ریاضیات خراب می شود

 

اینجا جایی است که من چیزی را می پذیرم که اسناد فروشنده به شما نمی گوید. حتی با ماژول‌های زیر 2.5 وات، هنوز نمی‌توانید هر پورت +SFP را با فرستنده‌های مسی در اکثر سوئیچ‌های تجاری پر کنید. بودجه حرارتی به سادگی اجازه نمی دهد. من سوئیچ‌های سری Nexus 9000 Cisco را دیده‌ام که پشتیبانی فنی به صراحت توصیه می‌کند بین پورت‌های پر شده فاصله ایجاد کنید. مستندات Arista برای برخی از مدل های 7050 محدودیت های مشابهی را نشان می دهد.

انطباق اترنت کارآمد انرژی IEEE 802.3az تا حدودی کمک می کند. این ماژول‌ها قدرت دریچه گاز را در طول دوره‌های بیکاری کاهش می‌دهند، که به طور واقعی شاید 60{4}}70٪ از زمان عملیاتی یک شبکه سازمانی معمولی را پوشش دهد. اما سناریوهای ترافیک پشتیبان{5}}پنجره‌های پشتیبان، مهاجرت‌های VM، کارهای تکراری ذخیره‌سازی - این موارد همچنان ماژول‌ها را به سمت کشیدن کامل سوق می‌دهند.

 

 

تأخیر: تجارت پنهان-خاموش است

 

بهره وری انرژی هزینه داشت و به ندرت در تصمیمات خرید ظاهر می شود. فرستنده و گیرنده sfp مسی 10 گرمی به دلیل سربار رمزگذاری IEEE 802.3an تقریباً 2.6μs تاخیر در هر جهش ایجاد می کند. ماژول های نوری SFP+ در 850 نانومتر؟ حدود 0.1μs حتی کابل‌های DAC twinax غیرفعال با سرعت 0.3 میکروثانیه کار می‌کنند.

برای اکثر بارهای کاری سازمانی، هیچ کس اهمیتی نمی دهد. اما من برای دو شرکت تجاری با فرکانس بالا مشورت کرده‌ام که تأخیر انباشته شده در سه یا چهار پرش 10GBASE-T مس را به یک شروع کننده مطلق- تبدیل کرده است. آنها تک تک ماژول های مس را ظرف یک ماه پس از استقرار بیرون کشیدند.

موارد استفاده متفاوت، پاسخ متفاوت. این واقعیت غیرجنسی مهندسی شبکه است.

 

مقایسه تراشه های PHY: آنچه در واقع باعث جذب نیرو می شود

 

تفاوت در مصرف انرژی بین برندهای مختلف فرستنده گیرنده sfp مسی 10 گرمی تقریباً به طور کامل به انتخاب تراشه PHY و گره فرآیند مربوط می شود. تفکیک سریع بر اساس آزمایشی که انجام داده‌ام و داده‌های فروشنده که به آن اعتماد دارم:

Broadcom BCM84891L بهترین حالت را دارد-معمولاً 1.5 وات در 30 متر، که برای دویدن های طولانی تر افزایش می یابد. تخفیف- حداکثر فاصله 30 متری در نسخه‌های سیستم‌افزار قبلی است، اگرچه نسخه‌های با قابلیت 80 متر-اکنون وجود دارد. Marvell AQR113C حدود 2.0-2.5W دارد اما سازگاری بهتری را در طیف وسیع تری از دستگاه های میزبان ارائه می دهد. Realtek RTL8261BE قدیمی‌تر جایی در این بین قرار دارد، اگرچه من ماژول‌های کمتری را در بازار آمریکای شمالی دیده‌ام که از آن چیپ‌ست استفاده می‌کنند.

گره فرآیند اهمیت زیادی دارد. جهش از طرح‌های PHY از 40 نانومتر به 28 نانومتر، مصرف انرژی را تقریباً 40 درصد کاهش داد. آخرین طراحی‌های مارول در 16 نانومتر این امر را بیشتر می‌کند، اگرچه ماژول‌هایی که از این تراشه‌ها استفاده می‌کنند، قیمت قابل توجهی دارند.

 

کیفیت کابل و فاصله: متغیرهایی که فروشندگان کمتر بیان می کنند

 

مصرف برق ماژول ثابت نیست-با طول کابل و کیفیت کابل مقیاس می‌شود. یک فرستنده و گیرنده sfp 10 گرمی مسی که بیش از 10 متر کابل محافظ Cat7 ممتاز متصل شده است، نسبت به همان ماژول متصل شده از طریق 25 متری Cat6a متوسط، انرژی کمتری مصرف می کند.

تراشه PHY برای حفظ یکپارچگی سیگنال در مسیرهای طولانی تر و کابل های پر سر و صدا، سخت تر کار می کند. الگوریتم های تصحیح خطا، چرخه های پردازش را مصرف می کنند. چرخه های پردازش انرژی مصرف می کنند. رابطه ای ساده، اما زمانی که تیم های تدارکاتی به طور مداوم هنگام تعیین کابل کشی در کنار خرید فرستنده گیرنده، آن را نادیده می گیرند.

من تفاوت های 0.3 تا 0.4 وات را بین ماژول های یکسان صرفاً بر اساس انتخاب های کابل کشی اندازه گیری کرده ام. تا زمانی که 500 پورت را در یک استقرار پر نکنید، زیاد به نظر نمی رسد.

 

محدوده دما و انواع صنعتی

 

ماژول‌های تجاری استاندارد 10GBASE{1}T محدوده عملکردی بین 0 تا 70 درجه دارند. انواع صنعتی آن را به -40 درجه تا 85 درجه می‌رسانند که برای کلبه‌های مخابراتی، محفظه‌های بیرونی، و استقرار در کف تولیدی اهمیت دارد. ماژول‌های صنعتی معمولاً 30 تا 40 درصد هزینه بیشتری دارند و نمایه مصرف برق قابل مقایسه است.

آنچه تغییر می کند رفتار استارت آپی است. سناریوهای شروع سرد-در دماهای بسیار پایین می‌توانند با تثبیت تراشه PHY باعث افزایش موقت برق شوند. اکثر ماژول‌های مدرن شامل سیستم‌افزار مدیریت حرارتی هستند که به‌خوبی از عهده این کار برمی‌آیند، اما انبارهای صنعتی قدیمی‌تر می‌توانند در حین گرم‌کردن اولیه در محیط‌های سرد، لرزش پیوند را نشان دهند.

 

 

چند{0}}مذاکره خودکار- و پیامدهای قدرت

 

ماژول‌های فرستنده گیرنده sfp مسی 10 گرمی مدرن، از مذاکره با یک اتصال RJ45 پشتیبانی می‌کنند. استاندارد IEEE 802.3bz سرعت‌های متوسط ​​را کدگذاری کرده است و اکثر ماژول‌های نسل فعلی مطابقت دارند. این چیزی است که از منظر قدرت مهم است: کاهش به حالت‌های 2.5GBASE-T یا NBASE{17}}T در مقایسه با عملکرد کامل 10GBASE-T، تقریباً 15 تا 20 درصد مصرف برق را کاهش می‌دهد.

برخی از استقرارها عمداً از این اهرم استفاده می کنند. مدیر فضای ذخیره‌سازی که سال گذشته با او کار کردم، پیوندهای NAS او را در 5G به جای 10G پیکربندی کرد-نیازمندی‌های توان عملیاتی واقعی هرگز از 4 گیگابیت در ثانیه تجاوز نکردند، و صرفه‌جویی در مصرف انرژی در 24 ماژول تقریباً به 8 وات رسید. تغییردهنده نیست، اما برای یک تاسیسات کوچک با ظرفیت PDU محدود معنادار است.

نظارت عیب‌یابی دیجیتال SFF-8472 که در ماژول‌های سازگار تعبیه شده است، به شما امکان می‌دهد مصرف برق بلادرنگ را در کنار دما و کیفیت سیگنال پیگیری کنید. ارزش فعال کردن روی هر سوییچ که از آن پشتیبانی می کند.

 

1.1 وات پرت: SWaP-برنامه‌های محدود

 

یک سازنده-BotBlox- مدعی است که یک ماژول 1.1W 10GBASE{4}}T SFP که به طور خاص برای هواپیماهای بدون سرنشین، روباتیک و برنامه‌های زیر دریا طراحی شده است. محدودیت های اندازه، وزن و قدرت (SWaP) در این محیط ها، ماژول های استاندارد 2.5 وات را غیرعملی می کند. من شخصاً این واحدها را آزمایش نکرده‌ام، بنابراین نمی‌توانم عملکرد واقعی-جهانی را تضمین کنم، اما این رویکرد منطقی است: طراحی مجدد مدار داخلی به طور کامل به‌جای انتظار برای کوچک شدن فرآیند تراشه بعدی.

اینها جایگزین استقرار مرکز داده نمی شوند. اما آنها نشان می دهند که کف 2-2.5W یک محدودیت اساسی فیزیک نیست، بلکه یک نقطه بهینه سازی اقتصادی برای بازارهای اصلی است.

 

زمانی که مس هنوز از دست می دهد

 

با وجود بهبود قدرت، فرستنده و گیرنده sfp مسی 10 گرمی برای چندین سناریو نامناسب باقی می ماند. کاربردهای رایزر عمودی در ساختمان‌ها{2}}محدودیت‌های طول کابل و ملاحظات EMI به نفع فیبر هستند. پیوندهای ستون فقرات دانشگاه فراتر از 100 متر-بدیهی است قلمرو فیبر. هر گونه استقرار که به تأخیر کمتر از 1μs در هر جهش نیاز دارد.

ماژول ها همچنین هرگز با اپتیک 10G{1}}SR به برابری قیمت دست پیدا نکرده اند. یک فرستنده گیرنده 10GBASE{4}}T با کیفیت تقریباً 6{11}}8 برابر هزینه ماژول‌های معادل 850 نانومتری SFP+ است. معادله هزینه تنها زمانی معنا پیدا می کند که زیرساخت Cat6a/Cat7 موجود، حق بیمه هر پورت را جبران کند، یا زمانی که اتصال نقطه پایانی RJ45 این نیاز را تامین می کند.

 

 

جهت آینده: 25GBASE-T و مقیاس قدرت

 

صنعت به سمت 25GBASE-T حرکت می‌کند، و نشانه‌های اولیه نشان می‌دهد که مصرف برق بین 3 وات تا 5 وات برای ماژول‌های- نسل اول خواهد بود. تاریخ نشان می دهد که با بالغ شدن طرح های تراشه، این رقم ظرف 3 تا 4 سال به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

در حال حاضر، 10GBASE-T در زیر-2.5W نشان دهنده یک نقطه شیرین عملی-بازده انرژی کافی برای استقرار با چگالی متوسط، سازگاری گسترده با زیرساخت کابل کشی موجود، و سیلیکون به اندازه کافی بالغ است که اختلالات زنجیره تأمین تا حد زیادی تثبیت شده است.

ماژول ها کامل نیستند آنها هرگز نخواهند بود. اما بهبودهای بهره وری انرژی از سال 2018، آنها را از "راه حل گاه به گاه لبه ای" به "گزینه انتخاب اول{3}مشروع" برای اتصال درون-رک و{5}}همجوار در محیط هایی با روکش مسی ثابت منتقل کرده است.

این یک تغییر معنادار است، حتی اگر بحث های فنی به ندرت توجهی را که شایسته آن است به خود جلب کند.