10G variniams SFP siųstuvams-imtuvams reikia mažiau energijos

 

 

 

Apie lusto evoliuciją niekas nekalba

 

Nuo 2018 m. įdiegiau šimtus šių modulių, o energijos suvartojimo skirtumas nėra tik specifikacijų lapo patobulinimas{1}}jūs galite tiesiog tai pajusti. Pirmieji-gen moduliai, kuriuos įdiegiau kolokavimo įstaigoje, įkaisdavo taip, kad operacijų komanda skundėsi dėl aplinkos temperatūros šuolių šaltame koridoriuje. Nepavyko užpildyti gretimų SFP+ prievadų. Laikotarpis.

Lūžis įvyko išleidus „Broadcom“ BCM84891. Dėl šio lusto energijos suvartojimas sumažėjo iki maždaug 1,6 W 30 metrų atstumu ir 2,0 W, kai važiuojama 80 - metrų. Palyginimui, senesnis Marvell 88X3310 (ne P variantas) vis dar yra apie 3,3 W. Naujesnis „Marvell 88X3310P“ gerokai sumažėjo, nors beveik 2023 m.

Čia svarbu ne tik galios skaičius duomenų lape. Kiekvieną vatą sunaudoja 10 g variosfp siųstuvas-imtuvasreiškia maždaug du papildomus aušinimo vatus. Padauginkite tai iš 48-prievado ToR jungiklių, tada perkelkite į šimtus stelažų – OPEX skirtumas bus didelis.

 

Realus{0}}pasaulio diegimas: kai sugenda matematika

 

Štai čia aš pripažįstu tai, ko pardavėjo dokumentai jums nepasakys. Net ir su mažesniais nei 2,5 W moduliais vis tiek negalite visiškai užpildyti kiekvieno SFP+ prievado variniais siųstuvų-imtuvais daugelyje komercinių jungiklių. Šilumos biudžetas to tiesiog neleidžia. Mačiau Cisco Nexus 9000 serijos jungiklius, kuriuose techninė pagalba aiškiai rekomenduoja palikti tarpus tarp užpildytų prievadų. Arista dokumentacijoje tam tikriems 7050 modeliams siūlomi panašūs apribojimai.

IEEE 802.3az Energy Efficient Ethernet atitiktis šiek tiek padeda. Šie moduliai sumažina galią tuščiosios eigos laikotarpiais, o tai realiai apima gal 60-70 % įprasto įmonės tinklo veikimo laiko. Tačiau suaktyvinami srauto scenarijai-atsarginiai langai, VM perkėlimas, saugyklos replikacijos užduotys – tai vis tiek stumia modulius iki galo.

 

 

Latencija: paslėptas{0}}pardavimas

 

Energijos vartojimo efektyvumas kainavo, ir tai retai atsižvelgiama į pirkimo sprendimus. 10 g vario sfp siųstuvas-imtuvas įveda maždaug 2,6 μs delsos vienam šuoliui dėl IEEE 802.3an kodavimo. Optiniai SFP+ moduliai esant 850 nm? Maždaug 0,1 μs. Net pasyvūs DAC twinax kabeliai įsijungia 0,3 μs.

Daugumos įmonių darbo krūviai niekam nerūpi. Tačiau konsultavausi su dviem didelio-dažnumo prekybos įmonėmis, kuriose dėl sukaupto delsos per tris ar keturis 10 GBASE-T apynius varis tapo absoliučiai ne{4}}pradedančiu. Jie ištraukė kiekvieną varinį modulį per mėnesį nuo įdiegimo.

Skirtingas naudojimo atvejis, skirtingas atsakymas. Tokia neseksuali tinklų inžinerijos realybė.

 

PHY lustų palyginimas: kas iš tikrųjų lemia energijos suvartojimą

 

Energijos suvartojimo skirtumai tarp skirtingų 10 g varinių sfp siųstuvų-imtuvų gamintojų beveik visiškai priklauso nuo PHY lusto pasirinkimo ir proceso mazgo. Greita analizė, pagrįsta mano atliktais bandymais ir pardavėjo duomenimis, kuriais pasitikiu:

„Broadcom BCM84891L“ veikia šauniausiai,{1}}paprastai 1,5 W, esant 30 m atstumui, o ilgesniam veikimui jis padidinamas. Kompromisas yra 30 m maksimalus atstumas ankstesnėse programinės aparatinės įrangos versijose, nors dabar yra 80 m{8}}palaikančių versijų. „Marvell AQR113C“ pasiekia maždaug 2,0–2,5 W galią, tačiau siūlo geresnį suderinamumą su įvairesniais pagrindiniais įrenginiais. Senesnis Realtek RTL8261BE yra kažkur tarp jų, nors Šiaurės Amerikos rinkoje mačiau mažiau modulių, naudojančių šį mikroschemų rinkinį.

Proceso mazgas yra labai svarbus. Peršokus nuo 40 nm iki 28 nm PHY dizaino, energijos suvartojimas sumažėjo maždaug 40%. Naujausi „Marvell“ dizainai, esantys 16 nm, padidina tai, nors moduliai, naudojantys šiuos lustus, yra brangesni.

 

Kabelio kokybė ir atstumas: pardavėjai neįvertina kintamųjų

 

Modulio energijos suvartojimas nėra statinis,{0}}jis priklauso nuo kabelio ilgio ir kokybės. 10 g varinis sfp siųstuvas-imtuvas, prijungtas per 10 metrų aukščiausios kokybės Cat7 ekranuotu kabeliu, sunaudos žymiai mažiau energijos nei tas pats modulis, prijungtas per 25 metrus vidutiniško Cat6a.

PHY lustas dirba sunkiau, kad išlaikytų signalo vientisumą ilgesnio veikimo ir triukšmingesnių kabelių metu. Klaidų taisymo algoritmai naudoja apdorojimo ciklus. Apdorojimo ciklai sunaudoja energiją. Paprasti santykiai, tačiau pirkimo komandos nuolat ignoruoja, kai kartu su siųstuvų-imtuvų pirkimu nurodo kabelius.

Išmatavau nuo 0,3 W iki 0,4 W skirtumus tarp identiškų modulių, remdamasis vien laidų pasirinkimu. Tai neatrodo daug, kol įdiegimo metu neužpildote 500 prievadų.

 

Temperatūros diapazonai ir pramoniniai variantai

 

Standartiniai komerciniai 10GBASE-T moduliai, kurių veikimo diapazonas yra nuo 0 iki 70 laipsnių. Pramoniniai variantai padidina jį iki -40 laipsnių iki 85 laipsnių, o tai svarbu telekomunikacijų nameliams, lauko korpusams ir gamybinėms grindims. Pramoniniai moduliai kainuoja daugiau,{10}}paprastai 30–40 % aukščiausios kokybės, o energijos suvartojimo profilis išlieka panašus.

Ką keičia paleidimo elgsena. Šaltos{1}}paleidimo scenarijai esant itin žemai temperatūrai gali sukelti laikinus galios šuolius, nes PHY lustas stabilizuojasi. Daugumoje šiuolaikinių modulių yra šiluminio valdymo programinė įranga, kuri puikiai tai tvarko, tačiau senesnėse pramoninėse dalyse gali atsirasti nuorodų svyravimų pradinio įšilimo metu šaltoje aplinkoje.

 

 

Kelių{0}}pakopų automatinės-derybos ir galios pasekmės

 

Šiuolaikiniai 10 g vario sfp siųstuvų-imtuvų moduliai palaiko kelių{1}}greičių veikimą-10G/5G/2.5G/1G automatinį{10}}derėjimą per vieną RJ45 ryšį. IEEE 802.3bz standartas užkodavo tarpinius greičius, o dauguma dabartinių{13}}gen modulių atitinka. Štai kas svarbu galios požiūriu: sumažinus 2,5 GBASE-T arba NBASE-T režimus, energijos suvartojimas sumažėja maždaug 15–20 %, palyginti su visu 10 GBASE-T režimu.

Kai kurie diegimai sąmoningai tai panaudoja. Saugyklos administratorė, su kuria dirbau praėjusiais metais, sukonfigūravo savo NAS ryšius 5G, o ne 10G-tikrasis pralaidumo reikalavimai niekada neviršijo 4Gbps, o 24 moduliuose sutaupyta energijos suma siekė maždaug 8W. Ne transformuojantis, bet prasmingas mažam įrenginiui su ribotu PDU pajėgumu.

SFF-8472 skaitmeninės diagnostikos stebėjimas, įmontuotas suderinamuose moduliuose, leidžia stebėti energijos suvartojimą realiuoju laiku kartu su temperatūra ir signalo kokybe. Verta įjungti bet kurį jį palaikantį jungiklį.

 

1,1 W išskirtinis: SWaP{1}}apribotos programos

 

Vienas gamintojas-BotBlox-pretenduoja į 1,1 W 10 GBASE-T SFP modulį, specialiai sukurtą dronams, robotams ir povandeninėms programoms. Dėl dydžio, svorio ir galios (SWaP) apribojimų šiose aplinkose standartiniai 2,5 W moduliai yra nepraktiški. Asmeniškai neišbandžiau šių įrenginių, todėl negaliu garantuoti, kad jų veikimas yra realus,

Tai nepakeis duomenų centro diegimo. Tačiau jie parodo, kad 2-2,5 W žema nėra pagrindinė fizikos riba – tai ekonominio optimizavimo taškas pagrindinėms rinkoms.

 

Kai varis dar pralaimi

 

Nepaisant galios patobulinimų, 10 g vario sfp siųstuvas-imtuvas išlieka netinkamas kai kuriems scenarijams. Vertikalių stovų naudojimas pastatuose-kabelio ilgio apribojimai ir EMI yra palankesni šviesolaidžiui. Universiteto stuburas jungia daugiau nei 100 metrų{5}}akivaizdu, kad tai yra šviesolaidinė teritorija. Bet koks diegimas, kurio delsa yra mažesnė nei 1 μs vienam šuoliui.

Moduliai taip pat niekada nepasiekė kainos lygiateisiškumo su 10G-SR optika. Kokybiškas 10 GBASE-T siųstuvas-imtuvas veikia maždaug 6-8 kartus pigiau nei ekvivalentiški 850 nm SFP+ moduliai. Sąnaudų lygtis turi prasmę tik tada, kai esama Cat6a/Cat7 infrastruktūra kompensuoja prievado priedą arba kai RJ45 galinio taško ryšys lemia reikalavimą.

 

 

Ateities kryptis: 25 GBASE-T ir galios mastelio keitimas

 

Pramonė siekia 25 GBASE-T, o pirmieji duomenys rodo, kad pirmosios kartos modulių energijos suvartojimas sieks 3–5 W. Istorija rodo, kad šis skaičius labai sumažės per 3–4 metus, kai lustų dizainas subręs.

Šiuo metu 10 GBASE-T, esant žemesniam

Moduliai nėra tobuli. Jų niekada nebus. Tačiau nuo 2018 m. patobulinus energijos vartojimo efektyvumą, jie buvo pakeisti iš „retkarčiais pritaikyto atvejo sprendimo“ į „teisėtą pirmojo-pasirinkimo variantą“, skirtą vidinei-stelažo ir gretimų{5}}stelažų jungtims aplinkose, kuriose yra nustatytas vario laidas.

Tai prasmingas pokytis, net jei techninės diskusijos retai sulaukia tokio dėmesio, kurio jos nusipelno.