10 G vara SFP raiduztvērējiem ir nepieciešama mazāka jauda

 

 

 

Par mikroshēmas attīstību neviens nerunā

 

Kopš 2018. gada esmu izvietojis simtiem šo moduļu, un atšķirības jaudas patēriņa ziņā nav tikai specifikāciju lapas uzlabojums,{1}}to varat burtiski sajust. Pirmie-gen moduļi, ko uzstādīju izvietošanas iekārtā, bija tik karsti, ka operāciju komanda sūdzējās par apkārtējās temperatūras lēcieniem aukstajā ejā. Mēs nevarējām aizpildīt blakus esošos SFP+ portus. Periods.

Pagrieziena punkts notika ar Broadcom BCM84891 izlaidumu. Šī mikroshēma samazināja enerģijas patēriņu līdz aptuveni 1,6 W 30 metriem un 2,0 W, veicot 80 metru skrējienus. Salīdzinājumam, vecākais Marvell 88X3310 (ne-P variants) joprojām ir aptuveni 3,3 W. Jaunākajam Marvell 88X3310P šis rādītājs ir ievērojami samazinājies, lai gan 2023. gada lielāko daļu pieejamība bija neskaidra.

Šeit svarīgs ir ne tikai jaudas rādītājs datu lapā. Katrs vats, ko patērē 10 g varasfp raiduztvērējsnozīmē aptuveni divus papildu vatus dzesēšanas slodzes. Reiziniet to 48-portu ToR slēdžos, pēc tam mērogojiet simtiem plauktu — OPEX atšķirība kļūst ievērojama.

 

Reālā{0}}pasaules izvietošana: kad matemātika sabojājas

 

Šeit es atzīstu kaut ko tādu, ko pārdevēja dokumentācija jums neteiks. Pat ar mazākiem 2,5 W moduļiem jūs joprojām nevarat pilnībā aizpildīt katru SFP+ portu ar vara raiduztvērējiem lielākajā daļā komerciālo slēdžu. Siltuma budžets to vienkārši neļauj. Esmu redzējis Cisco Nexus 9000 sērijas slēdžus, kur tehniskais atbalsts nepārprotami iesaka atstāt atstarpes starp apdzīvotajiem portiem. Arista dokumentācijā noteiktiem 7050 modeļiem ir norādīti līdzīgi ierobežojumi.

IEEE 802.3az energoefektīvā Ethernet atbilstība nedaudz palīdz. Šie moduļi samazina jaudu dīkstāves periodos, kas reāli aptver 60-70% no tipiskā uzņēmuma tīkla darbības laika. Taču trafika eksplozijas scenāriji-rezerves logi, virtuālās mašīnas migrācija, krātuves replikācijas darbi — tie joprojām nospiež moduļus pilnībā.

 

 

Latentums: slēptā tirdzniecība-

 

Enerģijas efektivitāte bija par maksu, un tā reti parādās, pieņemot lēmumus par pirkumiem. 10 g vara sfp raiduztvērējs nodrošina aptuveni 2,6 μs latentuma uz vienu lēcienu, pateicoties IEEE 802.3an kodējumam. Optiskie SFP+ moduļi pie 850 nm? Apmēram 0,1 μs. Pat pasīvie DAC twinax kabeļi darbojas ar ātrumu 0,3 μs.

Lielākajai daļai uzņēmumu darba slodzes nevienam tas nerūp. Taču esmu konsultējies ar diviem augstas-frekvences tirdzniecības uzņēmumiem, kur trīs vai četru 10 GBASE-T apiņu uzkrātais latentums padarīja varu par absolūtu ne{4}}iesācēju. Viņi izvilka katru vara moduli mēneša laikā pēc izvietošanas.

Atšķirīgs lietošanas gadījums, atšķirīga atbilde. Tā ir tīkla inženierijas neseksīgā realitāte.

 

PHY mikroshēmu salīdzinājums: kas patiesībā veicina enerģijas patēriņu

 

Jaudas patēriņa atšķirības starp dažādiem 10 g vara sfp raiduztvērēju zīmoliem gandrīz pilnībā ir saistītas ar PHY mikroshēmas izvēli un procesa mezglu. Ātrs sadalījums, pamatojoties uz manis veiktajām pārbaudēm un pārdevēja datiem, kuriem es ticu:

Broadcom BCM84891L darbojas visvēsākā{1}}ar 1,5 W jaudu 30 m attālumā, un tas tiek palielināts ilgākai darbībai. Kompromiss ir 30 m maksimālais attālums iepriekšējās programmaparatūras versijās, lai gan tagad ir versijas ar 80 m{8}}var. Marvell AQR113C sasniedz aptuveni 2,0–2,5 W, taču piedāvā labāku saderību ar plašāku resursdatora ierīču klāstu. Vecākais Realtek RTL8261BE atrodas kaut kur pa vidu, lai gan Ziemeļamerikas tirgū esmu redzējis mazāk moduļu, kas izmanto šo mikroshēmojumu.

Procesa mezglam ir liela nozīme. Pārlēciens no 40 nm uz 28 nm PHY konstrukcijām samazināja enerģijas patēriņu par aptuveni 40%. Marvell jaunākie modeļi ar 16 nm to pastiprina, lai gan moduļiem, kas izmanto šīs mikroshēmas, ir ievērojamas cenas.

 

Kabeļa kvalitāte un attālums: pārdevēji nenovērtē mainīgos lielumus

 

Moduļa enerģijas patēriņš nav statisks,{0}}tas mainās atkarībā no kabeļa garuma un kabeļa kvalitātes. 10 g vara sfp raiduztvērējs, kas savienots vairāk nekā 10 metru garumā ar augstākās kvalitātes Cat7 ekranētu kabeli, patērēs ievērojami mazāk enerģijas nekā tas pats modulis, kas savienots ar 25 metriem viduvēju Cat6a.

PHY mikroshēma strādā intensīvāk, lai saglabātu signāla integritāti ilgākā režīmā un trokšņainākos kabeļos. Kļūdu labošanas algoritmi patērē apstrādes ciklus. Apstrādes cikli patērē enerģiju. Vienkāršas attiecības, taču tādas, ko iepirkumu komandas konsekventi ignorē, norādot kabeļus līdzās raiduztvērēja iegādei.

Esmu izmērījis 0,3 W līdz 0,4 W atšķirības starp identiskiem moduļiem, pamatojoties tikai uz kabeļu izvēli. Tas neizklausās tik daudz, kamēr izvietošanas laikā neesat aizpildījis 500 portus.

 

Temperatūras diapazoni un industriālie varianti

 

Standarta komerciālie 10GBASE-T moduļi, kuru darbības diapazons ir no 0 līdz 70 grādiem. Industriālie varianti to paaugstina līdz -40 grādiem līdz 85 grādiem, kas ir svarīgi telekomunikāciju būdām, āra korpusiem un ražošanas grīdu izvietojumam. Rūpnieciskie moduļi maksā vairāk{10}}parasti par 30–40% — un enerģijas patēriņa profils joprojām ir salīdzināms.

Tas, ko maina, ir startēšanas uzvedība. Aukstā-startēšanas scenāriji ārkārtīgi zemā temperatūrā var izraisīt īslaicīgus jaudas pieaugumus, PHY mikroshēmai stabilizējoties. Lielākajai daļai mūsdienu moduļu ir iekļauta siltuma pārvaldības programmaparatūra, kas lieliski tiek galā ar šo problēmu, taču vecāki rūpnieciskie krājumi sākotnējās iesildīšanās laikā aukstā vidē var parādīties saišu plivināšanās.

 

 

Vairāku{0}}likmju automātiskā-saruna un jaudas ietekme

 

Mūsdienu 10 g vara sfp raiduztvērēju moduļi atbalsta vairāku ātrumu darbību-10G/5G/2.5G/1G automātisko{10}}sarunu, izmantojot vienu RJ45 savienojumu. IEEE 802.3bz standartā ir kodēti vidējie ātrumi, un vairums pašreizējo -gen moduļu atbilst tam. Lūk, kas no jaudas viedokļa ir svarīgs: 2,5 GBASE-T vai NBASE-T režīma samazināšana samazina enerģijas patēriņu par aptuveni 15–20%, salīdzinot ar pilnu 10 GBASE-T darbību.

Dažas izvietošanas to apzināti izmanto. Krātuves administrators, ar kuru es strādāju pagājušajā gadā, konfigurēja savas NAS saites pie 5G, nevis 10 G-faktiskās caurlaidspējas prasības nekad nepārsniedza 4 Gb/s, un enerģijas ietaupījums 24 moduļos kopā sasniedza aptuveni 8 W. Nav pārveidojošs, bet nozīmīgs mazai iekārtai ar ierobežotu PDU jaudu.

SFF-8472 digitālās diagnostikas uzraudzība, kas iebūvēta saderīgos moduļos, ļauj sekot līdzi temperatūrai un signāla kvalitātei reāllaikā. Ir vērts iespējot jebkuru slēdzi, kas to atbalsta.

 

1,1 W novirze: SWaP{1}}ierobežotas lietojumprogrammas

 

Viens ražotājs-BotBlox-pretendē uz 1,1 W 10 GBASE-T SFP moduli, kas īpaši izstrādāts droniem, robotikai un zemūdens lietojumiem. Izmēra, svara un jaudas (SWaP) ierobežojumi šajās vidēs padara standarta 2,5 W moduļus nepraktiskus. Es neesmu personīgi testējis šīs ierīces, tāpēc nevaru galvot par reālu-pasaules veiktspēju, taču pieejai ir jēga: pilnībā pārveidot iekšējo shēmu, nevis gaidīt nākamo mikroshēmas procesa samazināšanos.

Tie neaizstās datu centru izvietošanu. Taču tie parāda, ka 2-2,5 W grīda nav fundamentāls fizikas ierobežojums — tas ir ekonomikas optimizācijas punkts vispārējiem tirgiem.

 

Kad vara vēl zaudē

 

Neskatoties uz jaudas uzlabojumiem, 10 g vara sfp raiduztvērējs joprojām nav piemērots vairākiem scenārijiem. Vertikālo stāvvadu lietojumi ēkās-kabeļa garuma ierobežojumi un EMI apsvērumi dod priekšroku šķiedrai. Kampusa mugurkauls ir tālāk par 100 metriem,{5}}protams, optiskās šķiedras teritorija. Jebkāda izvietošana, kurai nepieciešams latentums mazāks par 1 μs vienā lēcienā.

Arī moduļi nekad nav sasnieguši cenu paritāti ar 10G-SR optiku. Kvalitatīva 10GBASE-T raiduztvērēja darbība ir aptuveni 6-8 reizes lielāka par līdzvērtīgu 850 nm SFP+ moduļu izmaksām. Izmaksu vienādojumam ir jēga tikai tad, ja esošā Cat6a/Cat7 infrastruktūra kompensē piemaksu par katru portu vai ja RJ45 galapunkta savienojamība nosaka prasību.

 

 

Nākotnes virziens: 25 GBASE-T un jaudas mērogošana

 

Nozare virzās uz 25 GBASE-T, un sākotnējās pazīmes liecina, ka pirmās paaudzes moduļiem enerģijas patēriņš būs no 3 W līdz 5 W. Vēsture liecina, ka skaitlis ievērojami samazināsies 3–4 gadu laikā, kad mikroshēmu dizains nobriest.

Pagaidām 10 GBASE-T zem-2,5 W ir praktiska vieta,-pietiekama jaudas efektivitāte vidēja blīvuma izvietošanai, plaša savietojamība ar esošo kabeļu infrastruktūru un pietiekami nobriedis silīcijs, lai piegādes ķēdes traucējumi lielā mērā būtu stabilizējušies.

Moduļi nav ideāli. Viņi nekad nebūs. Taču kopš 2018. gada veiktie energoefektivitātes uzlabojumi ir pārcēluši tos no “neregulāra gadījuma risinājuma” uz “leģitīmu pirmās-izvēles iespēju” iekšējā-statīva un blakus{5}}statīva savienojamībai vidēs, kurās ir izveidots vara pieslēgums.

Tā ir nozīmīga maiņa, pat ja tehniskajām diskusijām reti tiek pievērsta pelnītā uzmanība.