10G 구리 SFP 트랜시버는 더 적은 전력을 필요로 합니다.

 

 

 

아무도 이야기하지 않는 칩의 진화

 

저는 2018년부터 이러한 모듈 수백 개를 배포했는데, 전력 소비의 차이는 단순히 사양서 개선이 아닙니다.-문자 그대로 느낄 수 있습니다. 코로케이션 시설에 설치한 1세대-세대 모듈이 너무 뜨거워서 운영 팀이 냉복도의 주변 온도 스파이크에 대해 불평했습니다. 인접한 SFP+ 포트를 채울 수 없습니다. 기간.

전환점은 Broadcom의 BCM84891 릴리스에서 찾아왔습니다. 이 칩은 30미터 거리에서 약 1.6W, 80-미터 거리에서 전력 소비를 2.0W로 줄였습니다. 비교를 위해 이전 Marvell 88X3310(P가 아닌 변형)은 여전히 ​​일반적으로 약 3.3W를 유지합니다. 최신 Marvell 88X3310P는 상당히 떨어졌지만 2023년 내내 가용성이 불확실했습니다.

여기서 중요한 것은 데이터시트의 전력량 수치만이 아닙니다. 10g 구리가 소비하는 각 와트sfp 트랜시버이는 약 2와트의 추가 냉각 부하로 해석됩니다. 이를 48-포트 ToR 스위치에 곱한 다음 수백 개의 랙으로 확장하면 OPEX 차이가 상당해집니다.

 

실제-배포: 계산이 어려운 경우

 

공급업체 문서에서 알려주지 않는 내용을 인정하는 부분은 다음과 같습니다. 2.5W 미만 모듈을 사용하더라도 대부분의 상용 스위치에서 구리 트랜시버로 모든 SFP+ 포트를 완전히 채울 수는 없습니다. 열 예산은 이를 허용하지 않습니다. 기술 지원팀에서 채워진 포트 사이에 간격을 두는 것을 명시적으로 권장하는 Cisco Nexus 9000 시리즈 스위치를 본 적이 있습니다. 특정 7050 모델에 대한 Arista 문서에는 유사한 제약 조건이 제시되어 있습니다.

IEEE 802.3az 에너지 효율 이더넷 규정 준수가 어느 정도 도움이 됩니다. 이러한 모듈은 유휴 기간 동안 전력을 조절하며, 이는 실제로 일반적인 기업 네트워크 작동 시간의 60{4}}70% 정도를 차지합니다. 그러나 버스트 트래픽 시나리오-백업 기간, VM 마이그레이션, 스토리지 복제 작업 등은 여전히 ​​모듈을 전체 그리기로 푸시합니다.

 

 

지연 시간: 숨겨진 절충안-

 

전력 효율성에는 비용이 따르며 구매 결정에 거의 나타나지 않습니다. 10g 구리 SFP 트랜시버는 IEEE 802.3an 인코딩 오버헤드로 인해 홉당 약 2.6μs의 대기 시간을 발생시킵니다. 850nm의 광학 SFP+ 모듈? 약 0.1μs. 패시브 DAC 트윈액스 케이블도 0.3μs로 클럭킹됩니다.

대부분의 기업 워크로드에는 아무도 신경 쓰지 않습니다. 하지만 저는 3개 또는 4개의 10GBASE-T 홉에 걸쳐 누적된 대기 시간으로 인해 구리가 절대 비스타터가 된 두 개의 높은{1}}빈도 거래 회사에 대해 컨설팅한 적이 있습니다.- 그들은 배포 후 한 달 이내에 모든 단일 구리 모듈을 꺼냈습니다.

다른 사용 사례, 다른 대답. 이것이 바로 네트워크 엔지니어링의 섹시하지 않은 현실입니다.

 

PHY 칩 비교: 실제로 전력 소비를 유도하는 요소

 

서로 다른 10g 구리 SFP 트랜시버 브랜드 간의 전력 소비 차이는 거의 전적으로 PHY 칩 선택 및 프로세스 노드에 달려 있습니다. 내가 수행한 테스트와 내가 신뢰하는 공급업체 데이터를 기반으로 한 빠른 분석:

Broadcom BCM84891L은 30m에서 가장 낮은 온도-로 작동하며 일반적으로 30m에서 1.5W로 더 오래 작동하도록 확장됩니다. 이전 펌웨어 버전에서는 최대 거리가-30m이지만 현재는 80m- 지원 버전이 존재합니다. Marvell AQR113C는 약 2.0-2.5W에 도달하지만 더 넓은 범위의 호스트 장치에서 더 나은 호환성을 제공합니다. 구형 Realtek RTL8261BE는 그 사이 어딘가에 위치하지만 북미 시장에서는 해당 칩셋을 사용하는 모듈이 더 적습니다.

프로세스 노드는 매우 중요합니다. 40nm에서 28nm PHY 설계로 점프하면 전력 소비가 약 40% 감소했습니다. Marvell의 16nm 최신 디자인은 이를 더욱 발전시켰지만, 이러한 칩을 사용하는 모듈은 상당한 가격 프리미엄을 요구합니다.

 

케이블 품질 및 거리: 공급업체가 과소평가하는 변수

 

모듈 전력 소비는 고정되어 있지 않으며-케이블 길이와 케이블 품질에 따라 확장됩니다. 10m가 넘는 프리미엄 Cat7 차폐 케이블에 연결된 10g 구리 SFP 트랜시버는 25m의 평범한 Cat6a를 통해 연결된 동일한 모듈보다 훨씬 적은 전력을 소비합니다.

PHY 칩은 더 긴 실행 시간과 잡음이 많은 케이블에서 신호 무결성을 유지하기 위해 더 열심히 작동합니다. 오류 수정 알고리즘은 처리 주기를 소모합니다. 처리 주기는 전력을 소비합니다. 단순한 관계이지만 트랜시버 구매와 함께 케이블링을 지정할 때 조달 팀이 일관되게 무시하는 관계입니다.

저는 순전히 케이블 연결 선택에 따라 동일한 모듈 간에 0.3W에서 0.4W의 차이를 측정했습니다. 배포 전체에 걸쳐 500개의 포트를 채우기 전까지는 별 것 아닌 것처럼 들립니다.

 

온도 범위 및 산업 변형

 

표준 상업용 10GBASE-T 모듈 사양 작동 범위는 0도 ~ 70도입니다. 산업용 변형은 이를 -40도에서 85도까지 높입니다. 이는 통신실, 실외 인클로저 및 제조 현장 배포에 중요합니다. 산업용 모듈의 가격은{10}일반적으로 30~40% 프리미엄이며 전력 소비 프로필은 비슷한 수준으로 유지됩니다.

변화하는 것은 시작 동작입니다. 극저온에서의 콜드{1}}시작 시나리오는 PHY 칩이 안정화됨에 따라 일시적인 전력 스파이크를 일으킬 수 있습니다. 대부분의 최신 모듈에는 이를 적절하게 처리하는 열 관리 펌웨어가 포함되어 있지만 오래된 산업용 제품은 추운 환경에서 초기 예열 중에 링크 플랩 현상이 나타날 수 있습니다.

 

 

다중{0}}속도 자동-협상 및 전력 영향

 

최신 10g 구리 SFP 트랜시버 모듈은 단일 RJ45 연결을 통한 다중 속도 작동-10G/5G/2.5G/1G 자동 협상을{10}}지원합니다. IEEE 802.3bz 표준은 중간 속도를 성문화했으며 대부분의 최신{13}}세대 모듈은 이를 준수합니다. 전력 관점에서 중요한 점은 다음과 같습니다. 2.5GBASE-T 또는 NBASE-T 모드로 낮추면 전체 10GBASE-T 작업에 비해 전력 소비가 약 15~20% 줄어듭니다.

일부 배포에서는 이를 의도적으로 활용합니다. 작년에 제가 함께 일한 스토리지 관리자는 NAS 링크를 10G가 아닌 5G로 구성했습니다.-실제 처리량 요구 사항은 지속적으로 4Gbps를 초과하지 않았으며 24개 모듈의 절전 효과는 총 약 8W에 달했습니다. 혁신적이지는 않지만 PDU 용량이 제한된 소규모 시설에는 의미가 있습니다.

호환 모듈에 내장된 SFF-8472 디지털 진단 모니터링을 사용하면 온도 및 신호 품질과 함께 실시간 전력 소비를 추적할 수 있습니다. 이를 지원하는 모든 스위치에서 활성화할 가치가 있습니다.

 

1.1W 이상값: SWaP-제한된 애플리케이션

 

한 제조업체는 -BotBlox-드론, 로봇공학 및 해저 애플리케이션용으로 특별히 설계된 1.1W 10GBASE{4}}T SFP 모듈을 요구합니다. 이러한 환경의 SWaP(크기, 무게, 전력) 제약으로 인해 표준 2.5W 모듈은 실용적이지 않습니다. 이 장치를 직접 테스트하지 않았기 때문에 실제 성능을 보장할 수는 없지만{8}}다음 칩 프로세스 축소를 기다리지 않고 내부 회로를 완전히 재설계하는 접근 방식은 의미가 있습니다.

이는 데이터 센터 배포를 대체하지 않습니다. 그러나 그들은 2-2.5W 바닥이 기본적인 물리적 한계가 아니라 주류 시장을 위한 경제적 최적화 지점임을 보여줍니다.

 

구리가 여전히 손실될 때

 

전력 개선에도 불구하고 10g 구리 SFP 트랜시버는 여러 시나리오에 여전히 부적합합니다. 건물 내의 수직 라이저 애플리케이션-케이블 길이 제약 및 EMI 고려 사항은 광섬유를 선호합니다. 100미터가 넘는 캠퍼스 백본 링크는-분명히 광케이블 영역입니다. 홉당 1μs 미만의 대기 시간이 필요한 모든 배포.

또한 이 모듈은 10G-SR 광학 장치와 가격 동등성을 달성한 적이 없습니다. 고품질 10GBASE-T 트랜시버는 동급 850nm SFP+ 모듈 비용의 약 6-8배를 실행합니다. 비용 방정식은 기존 Cat6a/Cat7 인프라가 포트당 프리미엄을 상쇄하거나 RJ45 엔드포인트 연결이 요구 사항을 충족하는 경우에만 의미가 있습니다.

 

 

향후 방향: 25GBASE-T 및 전력 확장

 

업계에서는 25GBASE-T를 향해 나아가고 있으며 초기 징후에 따르면 1세대 모듈의 전력 소비는 3W에서 5W 사이에 도달할 것으로 예상됩니다. 역사에 따르면 칩 설계가 성숙해짐에 따라 이 수치는 3~4년 내에 크게 감소할 것입니다.

현재로서는 2.5W 미만의 10GBASE-T가-2.5W 미만의 실용적인 최적 지점-중간 밀도 배포를 위한 충분한 전력 효율성, 기존 케이블링 인프라와의 폭넓은 호환성, 공급망 중단이 크게 안정화될 만큼 성숙한 실리콘을 나타냅니다.

모듈이 완벽하지 않습니다. 결코 그렇지 않을 것입니다. 그러나 2018년 이후의 전력 효율성 개선으로 인해 동선이 확립된 환경에서 내부-랙 및 인접-랙 연결을 위한 "가끔 발생하는 극단적인 경우 솔루션"에서 "합법적인 우선{3}}선택 옵션"으로 바뀌었습니다.

기술적인 논의가 마땅한 관심을 거의 받지 못하더라도 이는 의미 있는 변화입니다.