10G कॉपर SFP ट्रांसीवर को कम बिजली की आवश्यकता होती है

 

 

 

चिप विकास के बारे में कोई बात नहीं करता

 

मैंने 2018 से इनमें से सैकड़ों मॉड्यूल तैनात किए हैं, और पावर ड्रॉ में अंतर केवल एक स्पेक शीट सुधार नहीं है -आप इसे सचमुच महसूस कर सकते हैं। एक कोलोकेशन सुविधा में मेरे द्वारा स्थापित पहला -जेन मॉड्यूल इतना गर्म चला कि ऑपरेशन टीम ने ठंडे गलियारे में परिवेश के तापमान में बढ़ोतरी के बारे में शिकायत की। हम निकटवर्ती SFP+ पोर्ट को पॉप्युलेट नहीं कर सके। अवधि।

निर्णायक मोड़ ब्रॉडकॉम की BCM84891 रिलीज के साथ आया। उस चिप ने बिजली की खपत को 30 मीटर पर लगभग 1.6W और 80{9}}मीटर दौड़ने पर 2.0W तक कम कर दिया। तुलना के लिए, पुराना मार्वेल 88X3310 (नॉन-पी वैरिएंट) अभी भी सामान्य 3.3W के आसपास बैठता है। नए मार्वेल 88X3310P में काफी गिरावट आई, हालांकि 2023 के अधिकांश समय में उपलब्धता कम थी।

यहां जो मायने रखता है वह डेटाशीट पर केवल वाट क्षमता का आंकड़ा नहीं है। प्रत्येक वाट में 10 ग्राम तांबे की खपत होती हैएसएफपी ट्रांसीवरकूलिंग लोड के लगभग दो अतिरिक्त वाट का अनुवाद होता है। इसे 48-पोर्ट टीओआर स्विचों में गुणा करें, फिर सैकड़ों रैक में स्केल करें-ओपेक्स अंतर पर्याप्त हो जाता है।

 

वास्तविक-विश्व परिनियोजन: जब गणित विफल हो जाता है

 

यहां मैं कुछ ऐसी बात स्वीकार करूंगा जो विक्रेता दस्तावेज़ आपको नहीं बताएंगे। यहां तक ​​कि सब-2.5W मॉड्यूल के साथ, आप अभी भी अधिकांश वाणिज्यिक स्विचों पर तांबे के ट्रांसीवर के साथ प्रत्येक एसएफपी + पोर्ट को पूरी तरह से पॉप्युलेट नहीं कर सकते हैं। थर्मल बजट इसकी अनुमति ही नहीं देता। मैंने सिस्को नेक्सस 9000 श्रृंखला स्विच देखे हैं जहां तकनीकी सहायता स्पष्ट रूप से आबादी वाले बंदरगाहों के बीच अंतराल छोड़ने की सिफारिश करती है। कुछ 7050 मॉडलों के लिए अरिस्टा का दस्तावेज़ीकरण समान बाधाओं का सुझाव देता है।

IEEE 802.3az ऊर्जा कुशल ईथरनेट अनुपालन कुछ हद तक मदद करता है। ये मॉड्यूल निष्क्रिय अवधि के दौरान बिजली का गला घोंट देते हैं, जो वास्तविक रूप से एक सामान्य उद्यम नेटवर्क के परिचालन समय का शायद 60-70% कवर करता है। लेकिन बर्स्ट ट्रैफ़िक परिदृश्य -बैकअप विंडो, वीएम माइग्रेशन, स्टोरेज प्रतिकृति नौकरियां - जो अभी भी मॉड्यूल को पूर्ण ड्रा में धकेलती हैं।

 

 

विलंबता: छिपा हुआ व्यापार{{0}बंद

 

बिजली दक्षता की एक कीमत चुकानी पड़ी, और यह एक ऐसी चीज़ है जो क्रय निर्णयों में शायद ही कभी दिखाई देती है। 10 ग्राम कॉपर एसएफपी ट्रांसीवर IEEE 802.3an एन्कोडिंग ओवरहेड के कारण प्रति हॉप लगभग 2.6μs विलंबता प्रस्तुत करता है। 850nm पर ऑप्टिकल SFP+ मॉड्यूल? लगभग 0.1μs. यहां तक ​​कि निष्क्रिय DAC ट्विनैक्स केबल भी 0.3μs पर क्लॉक करते हैं।

अधिकांश उद्यम कार्यभार के लिए, किसी को परवाह नहीं है। लेकिन मैंने दो उच्च आवृत्ति वाली ट्रेडिंग फर्मों से परामर्श लिया है, जहां तीन या चार 10GBASE{3}T हॉप्स में संचित विलंबता ने तांबे को एक पूर्ण गैर-स्टार्टर बना दिया है। उन्होंने तैनाती के एक महीने के भीतर हर एक तांबे के मॉड्यूल को बाहर निकाला।

अलग-अलग उपयोग के मामले, अलग-अलग उत्तर। यह नेटवर्क इंजीनियरिंग की अनोखी हकीकत है।

 

PHY चिप तुलना: वास्तव में पावर ड्रा को क्या प्रेरित करता है

 

विभिन्न 10 ग्राम कॉपर एसएफपी ट्रांसीवर ब्रांडों के बीच बिजली की खपत में अंतर लगभग पूरी तरह से PHY चिप चयन और प्रक्रिया नोड पर निर्भर करता है। मेरे द्वारा किए गए परीक्षण और मेरे द्वारा विश्वास किए गए विक्रेता डेटा पर आधारित एक त्वरित विवरण:

ब्रॉडकॉम बीसीएम84891एल सबसे अच्छा चलता है -आम तौर पर 30 मीटर पर 1.5W, लंबे समय तक चलने के लिए स्केलिंग। पहले के फ़र्मवेयर संशोधनों पर ट्रेड{5}ऑफ़ 30 मीटर की अधिकतम दूरी है, हालाँकि अब 80 मीटर {{8}सक्षम संस्करण मौजूद हैं। मार्वल AQR113C लगभग 2.0-2.5W तक चलता है लेकिन होस्ट डिवाइसों की व्यापक रेंज में बेहतर अनुकूलता प्रदान करता है। पुराना Realtek RTL8261BE बीच में कहीं बैठता है, हालाँकि मैंने उत्तरी अमेरिकी बाज़ार में उस चिपसेट का उपयोग करने वाले कम मॉड्यूल देखे हैं।

प्रोसेस नोड बहुत मायने रखता है। 40nm से 28nm PHY डिज़ाइन की छलांग से बिजली की खपत लगभग 40% कम हो गई। 16 एनएम पर मार्वेल के नवीनतम डिजाइन इसे और आगे बढ़ाते हैं, हालांकि इन चिप्स का उपयोग करने वाले मॉड्यूल महत्वपूर्ण मूल्य प्रीमियम का आदेश देते हैं।

 

केबल की गुणवत्ता और दूरी: वेरिएबल विक्रेता कम आंकते हैं

 

मॉड्यूल बिजली की खपत स्थिर नहीं है {{0}यह केबल की लंबाई और केबल की गुणवत्ता के आधार पर मापी जाती है। 10 मीटर प्रीमियम कैट7 शील्डेड केबल से जुड़ा 10 ग्राम कॉपर एसएफपी ट्रांसीवर, 25 मीटर औसत कैट6ए से जुड़े समान मॉड्यूल की तुलना में काफी कम बिजली खींचेगा।

PHY चिप लंबे समय तक चलने वाले और अधिक शोर वाले केबलों पर सिग्नल की अखंडता बनाए रखने के लिए अधिक मेहनत करती है। त्रुटि सुधार एल्गोरिदम प्रसंस्करण चक्रों का उपभोग करते हैं। प्रसंस्करण चक्र में बिजली की खपत होती है। सरल संबंध, लेकिन ट्रांसीवर खरीद के साथ-साथ केबल बिछाने को निर्दिष्ट करते समय खरीद टीमें लगातार इसे नजरअंदाज कर देती हैं।

मैंने पूरी तरह से केबल विकल्पों के आधार पर समान मॉड्यूल के बीच 0.3W से 0.4W अंतर मापा है। जब तक आप एक परिनियोजन में 500 पोर्ट नहीं भर लेते, तब तक कुछ खास नहीं लगता।

 

तापमान रेंज और औद्योगिक वेरिएंट

 

मानक वाणिज्यिक 10GBASE-T मॉड्यूल की परिचालन सीमा 0 डिग्री से 70 डिग्री तक होती है। औद्योगिक संस्करण इसे -40 डिग्री से 85 डिग्री तक धकेलते हैं, जो टेलीकॉम झोपड़ियों, बाहरी बाड़ों और विनिर्माण मंजिल की तैनाती के लिए मायने रखता है। औद्योगिक मॉड्यूल की लागत आम तौर पर 30-40% अधिक होती है और बिजली की खपत प्रोफ़ाइल तुलनीय रहती है।

स्टार्टअप व्यवहार क्या बदलता है। अत्यधिक कम तापमान पर शीत{{1}शुरुआत परिदृश्य PHY चिप के स्थिर होने पर अस्थायी बिजली स्पाइक्स का कारण बन सकता है। अधिकांश आधुनिक मॉड्यूल में थर्मल प्रबंधन फर्मवेयर शामिल होता है जो इसे खूबसूरती से संभालता है, लेकिन पुराने औद्योगिक स्टॉक ठंडे वातावरण में प्रारंभिक वार्मअप के दौरान लिंक फ़्लैपिंग प्रदर्शित कर सकते हैं।

 

 

बहु{{0}रेट ऑटो-बातचीत और शक्ति निहितार्थ

 

आधुनिक 10 ग्राम कॉपर एसएफपी ट्रांसीवर मॉड्यूल एकल आरजे 45 कनेक्शन पर मल्टी {{1} रेट ऑपरेशन {{6} 10 जी / 5 जी / 2.5 जी / 1 जी ऑटो {{10} बातचीत का समर्थन करते हैं। IEEE 802.3bz मानक ने मध्यवर्ती गति को संहिताबद्ध किया, और अधिकांश वर्तमान -जेन मॉड्यूल इसका अनुपालन करते हैं। यहां पावर परिप्रेक्ष्य से क्या मायने रखता है: 2.5GBASE -T या NBASE -T मोड पर जाने से पूर्ण 10GBASE-T ऑपरेशन की तुलना में पावर ड्रॉ लगभग 15-20% कम हो जाता है।

कुछ तैनाती जानबूझकर इसका लाभ उठाती हैं। जिस स्टोरेज एडमिन के साथ मैंने पिछले साल काम किया था, उसने अपने NAS लिंक को 10G के बजाय 5G पर कॉन्फ़िगर किया था। वास्तविक थ्रूपुट आवश्यकताएं कभी भी 4Gbps से अधिक नहीं रहीं, और 24 मॉड्यूल में बिजली की बचत कुल मिलाकर लगभग 8W थी। परिवर्तनकारी नहीं, लेकिन सीमित पीडीयू क्षमता वाली एक छोटी सुविधा के लिए सार्थक।

अनुपालक मॉड्यूल में निर्मित एसएफएफ-8472 डिजिटल डायग्नोस्टिक्स मॉनिटरिंग आपको तापमान और सिग्नल गुणवत्ता के साथ-साथ वास्तविक समय में पावर ड्रॉ को ट्रैक करने की सुविधा देता है। इसका समर्थन करने वाले किसी भी स्विच को सक्षम करना उचित है।

 

1.1W बाह्य: SWaP-बाधित अनुप्रयोग

 

एक निर्माता {{0}BotBlox- ने 1.1W 10GBASE-T SFP मॉड्यूल का दावा किया है जो विशेष रूप से ड्रोन, रोबोटिक्स और उप-समुद्र अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इन वातावरणों में आकार, वजन और शक्ति (एसडब्ल्यूएपी) की बाधाएं मानक 2.5W मॉड्यूल को अव्यावहारिक बनाती हैं। मैंने व्यक्तिगत रूप से इन इकाइयों का परीक्षण नहीं किया है, इसलिए मैं वास्तविक विश्व प्रदर्शन की गारंटी नहीं दे सकता, लेकिन दृष्टिकोण समझ में आता है: अगली चिप प्रक्रिया के सिकुड़ने की प्रतीक्षा करने के बजाय आंतरिक सर्किटरी को पूरी तरह से फिर से डिज़ाइन करें।

ये डेटासेंटर परिनियोजन को प्रतिस्थापित नहीं करेंगे. लेकिन वे प्रदर्शित करते हैं कि 2-2.5W मंजिल एक मौलिक भौतिकी सीमा नहीं है - यह मुख्यधारा के बाजारों के लिए एक आर्थिक अनुकूलन बिंदु है।

 

जब तांबा अभी भी खोता है

 

बिजली में सुधार के बावजूद, 10g कॉपर एसएफपी ट्रांसीवर कई परिदृश्यों के लिए अनुपयुक्त बना हुआ है। इमारतों के भीतर वर्टिकल राइजर अनुप्रयोग, केबल लंबाई की बाधाएं और ईएमआई विचार फाइबर के पक्ष में हैं। कैम्पस की रीढ़ की हड्डी 100 मीटर से अधिक दूर तक जुड़ती है -स्पष्टतः फ़ाइबर क्षेत्र। किसी भी तैनाती के लिए प्रति हॉप 1μs से कम विलंबता की आवश्यकता होती है।

मॉड्यूल ने कभी भी 10जी-एसआर ऑप्टिक्स के साथ मूल्य समानता हासिल नहीं की है। एक गुणवत्ता वाला 10GBASE-T ट्रांसीवर समतुल्य 850nm SFP+ मॉड्यूल की लागत से लगभग 6-8x चलता है। लागत समीकरण केवल तभी समझ में आता है जब मौजूदा Cat6a/Cat7 बुनियादी ढांचा प्रति-पोर्ट प्रीमियम की भरपाई करता है, या जब RJ45 एंडपॉइंट कनेक्टिविटी आवश्यकता को पूरा करती है।

 

 

भविष्य की दिशा: 25GBASE-T और पावर स्केलिंग

 

उद्योग 25GBASE-T की ओर जोर दे रहा है, और शुरुआती संकेत बताते हैं कि पहली पीढ़ी के मॉड्यूल के लिए बिजली की खपत 3W और 5W के बीच होगी। इतिहास बताता है कि चिप डिज़ाइन परिपक्व होने पर 3-4 वर्षों के भीतर यह आंकड़ा काफी हद तक गिर जाएगा।

अभी के लिए, 10GBASE{1}}T उप{3}}2.5W पर मध्यम-घनत्व परिनियोजन के लिए एक व्यावहारिक स्वीट स्पॉट{{4}पर्याप्त बिजली दक्षता, मौजूदा केबलिंग बुनियादी ढांचे के साथ व्यापक संगतता, और पर्याप्त परिपक्व सिलिकॉन का प्रतिनिधित्व करता है जिससे आपूर्ति श्रृंखला व्यवधान काफी हद तक स्थिर हो गए हैं।

मॉड्यूल सही नहीं हैं. वे कभी नहीं होंगे. लेकिन 2018 के बाद से बिजली दक्षता में सुधार ने उन्हें "सामयिक किनारे के मामले के समाधान" से स्थापित तांबे के रन वाले वातावरण में इंट्रा {{4}रैक और आसन्न {5}रैक कनेक्टिविटी के लिए "वैध प्रथम {3} पसंद विकल्प" में स्थानांतरित कर दिया है।

यह एक सार्थक बदलाव है, भले ही तकनीकी चर्चाओं पर शायद ही कभी उतना ध्यान दिया जाता है जिसके वे हकदार हैं।