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万兆以太网:功耗使铜缆受挫

网络技术2022-05-03阅读
网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术,它把互联网上分散的资源融为有机整体,实现资源的全面共享和有机协作,使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等。 当前的互联网只限于信息共享,网络则被认为是互联网发展的第三阶段。

要说万兆以太网有什么特点,那就是它具有多重性。作为一项主干网络技术,基于光纤的万兆(10G over fibre)已经确立了牢固地位; 但在过去几十年,推动使用和销售双双大幅增长的却是铜缆以太网(Ethernet over copper),特别是类似电话线的双绞线电缆。

虽说基于双绞线的万兆技术变得成本更低、功耗更小,但果真会足够便宜吗?就算足够便宜了,多久之后服务器生产商融入这项技术才有意义呢?

Linley集团的高级分析师Jag Bolaria说: “迄今为止交付的万兆产品大多采用光纤。我们认为2007年市场上交付的交换机端口约为70万个; 今年有望增至大约120万个到130万个。不过客观地比较一下,万兆端口超过1亿个; 快速以太网端口更是超过了2亿个。”

问题在于,光纤成本实在太高了,取代千兆到服务器或者桌面并不现实。基于铜缆的万兆以太网有望胜任后一种角色,但仍然欠成熟——CX4是个例外,这项短距离(最远15米)技术使用相对较粗的线缆。

被网络设备供应商寄予厚望的是10GBase-T,这项标准针对的是基于屏蔽或非屏蔽双绞线(STP/UTP)铜缆的万兆技术。它允许通过6类线实现万兆速率,传输距离最远达到100米。

10GBase-T的早期版本成本高、功耗大,服务器网卡成本超过500美元,而且只符合PCI Express(PCIe)扩展卡每个插槽25W的规范。

全新芯片可望将成本降低一半

Teranetics公司的营销副总裁Kamal Dalmia认为,即将上市的新芯片有望起到重大作用: 可以把成本和功耗降低一半。该公司最近开始抽样测试双端口10GBase-T PHY(物理层,即收发器芯片); 公司声称每个端口只有6W功耗。

其他开发商也宣布了功耗较低的物理层,准备今年底明年年初交付,包括Aquantia、博通(Broadcom)和Solarflare,它们都将与速率较低的以太网版本实现后向兼容,所以万兆交换机和网卡都能在现有网络上使用。

Dalmia说: “一条经验法则是,如果成本达到现有产品的三倍,下一代以太网速率会变得很诱人; 如今的千兆产品为每个端口100美元。我预计万兆端口的成本为250到300美元,而第一代产品的成本为500美元。”

他表示,即将上市的新物理层给交换机带来的好处会最大。他补充说: “关键因素在于,能够生产出48端口的1U交换机,因为影响交换机密度的有两个主要因素: 功率和芯片的物理尺寸。”

他进一步解释,可以把最多48个RJ45接口插入到宽度为19英寸的交换机上,但如果把物理层做到背面电路板上,它们就得列成多排。该物理层允许28个端口只列成两排——要是超过两排,到前面板的距离就会太长,以至于无法满足波形方面的IEEE规范,信号就会出现失真。

Dalmia认为,功耗较低意味着一只24个端口的万兆交换机可能总共只需要500W。听上去功耗蛮大,却能提供与10只24个端口千兆以太网交换机一样的交换带宽,而每只千兆交换机可能需要150W——所以实际上节省了三分之二的功耗。

与Teranetics竞争的芯片开发商SolarFlare公司补充说,这新一代的物理层还将包括节能模式: 这样如果不需要全部带宽,功耗会降低; 另外还支持局域网唤醒(wake-on-LAN)功能。

不过,这个行业的其他厂商显得谨小慎微。Vik Karvat是设计控制器芯片和智能网络适配器的NetXen公司的营销主管,他说: “大家都在开发功耗为6W的解决方案,但实际功耗是不是6W、何时交付到交换机当中仍需拭目以待。推出功耗为12W的这一代产品用了两到三年的时间——推出交换机的还得是有一定信誉度的厂商。”

解决散热问题的一种可能办法就是CX4的后续版本,名为SFP+ Direct Attach的短距离铜缆方案。它更细薄、更容易安装、功耗也更低; 还有一个优点就是采用了SFP+格式参数,所以交换机可以用SFP+板端连接器来制造; 还可以根据需要,装上短距离铜缆收发器或者远距离光纤收发器。

Karvat说: “10GBase-T物理层非常昂贵,功耗也极大。因而,出现了各种物理层,包括来自SFP+光纤领域的直接连接铜缆。这是采用1条传输通道的铜缆,而不是像CX4那样采用4条传输通道,所以布线更容易、更省钱,而且更加密集。”

他补充说,这样会使万兆交换机制造起来比较容易。“Teranetics和Solarflare的产品都是每个端口6W,而SFP+铜缆端口只有1W。12W解决方案不可能用于交换机; 6W难度极大,而1W很适合。CX4用户绝对没有理由迁移到直接连接铜缆。CX4和直接连接铜缆两者加起来就满足了室内市场80%的需求。”

Jag Bolaria赞同这一观点,他说: “SFP+铜缆的发展势头似乎很迅猛。但标准仍在制订当中——比如传输距离应当是3米还是10米?如果是3米,你开发的设备就不需要任何复杂的均衡电路或者电子色散补偿(EDC)电路。 我认为,结果可能会是10米; 但即便那样,你其实看到的连接还是出现在服务器机架或者数据中心里面。”

网络的神奇作用吸引着越来越多的用户加入其中,正因如此,网络的承受能力也面临着越来越严峻的考验―从硬件上、软件上、所用标准上......,各项技术都需要适时应势,对应发展,这正是网络迅速走向进步的催化剂。

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