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利用新一代以太网技术构建节能系统

来源:编辑:发布于:2011-01-07人围观

传统网络在成本与性能方面均已实现优化,而博通(Broadcom)的下一代网络解决方案是在耗电方面进行优化,使其可以更有效利用网络资源。博通采用IEEEP802.3az节能以太网络(EEE)草案标准作为其广泛架构的一部分,使得在其整个有线以太网方案中,能以合理的价格点实现低功耗、高性能的需求。博通节能网络技术架构通过控制策略以及易于与标准融合的软硬件子系统,来达到标准草案的需求。博通节能网络技术能协助客户建立完整的节能系统,从而节省能源,缩短上市时间。

IEEE802.3az

IEEEP802.3az也称为节能以太网络,目前正处于研发阶段,其目的是实现在被挑选的一组PHY上的以太网络节省能源。为此项目所挑选的PHY包括普及的100BASE-TX与1000BASE-TPHY,还有新兴的10GBASE-T技术与背板接口,例如10GBASE-KR。目前为这些PHY计划的省电方法是采用一种被称为低功耗闲置模式(LPI)的技术。

100M以上接口的固有以太网络标准规格具备闲置状态,若要维持在开机状态,不受数据传输的限制,则需使用大量的电路。因此,无论是否连接上数据,耗电量都很大。LPI技术可在连接利用率低(高闲置时间)时提供较低的能源消耗,而连接利用率低的情形在许多以太网络上是很常见的。另外,LPI技术也可以快速转换回工作状态,提供高效能数据传输。根据目前的进展情况,IEEEP802.3az有望在2010年9月获得批准。

图1:传统网络与下一代网络的成本、性能、耗电模式。

EEE广泛的适用性

在有线连接上以太网络已成为一个很普遍的技术选择。企业、中小企业、服务供货商、家庭网络、专业AV网络,正在逐渐地实际采用以太网络,而数据中心与储存设备也普遍采用以太网络。因此,网络的所有区域均可从EEE节能中获益。

EEE具有高度节能潜力

长期而言,典型的以太网络流量的特性就是平均连接利用率低,但偶尔会因网络活动而造成流量激增。由于EEE在连接上具有高比例的闲置时间特性,因此非常适合使用EEE,利用闲置时间实现低功耗。(见图2)。以太网络流量会因应用与市场的不同而有所区别,使用EEE搭配下述的控制策略技术,终端客户即可利用网络闲置时间,高度节省电量。

图2:典型流量表示例。

博通新的物理层产品采用尖端的节能技术,控制器与交换器产品比仅使用EEE的LPI更为节省且可扩展到物理层之外。以下两个额外的组件在建立EEE系统与网络时是不可或缺,虽超出标准范围,但对EEE装置很重要:

EEE控制策略:控制物理层何时进入或离开低功耗状态,何时是在标准范围之外。控制策略决定引擎与物理层控制件之间的整合程度,可以影响整体效率。此外,控制策略也扮演关键的角色,可达到大幅节省的效果,同时大幅降低对网络性能造成的影响。

增强式节能:装置中增强的节能功用能够扩展到传输联机伙伴或接收联机伙伴的物理层之外(见图3)。图3显示网络内连接至节点(如交换器)的边缘装置(如服务器或客户端)。这类装置的连接是通过EEE以太网络连接。该图以类似OSI的方式将每个连接部份分成重要的子系统,也就是以底部物理层(标示为PHY)作为起始,然后往上堆栈。图3也说明了通过博通易于支持各种节能网络技术增强功能可以额外省下不少电力。这些原则也适用于交换器至交换器的连接。

图3:博通节能网络技术能够更有效达到节能。

控制策略技术

控制策略涵盖多层,因为该装置的管理系统必须依据输入才能继续接下来的动作,以决定进入或离开节能状态。控制策略必须针对特定应用进行定制化,才能达到最佳的节能状态,使用博通的软件就可以做到这点。此外,可对博通软件堆栈进行程序设计,选择不同程度的性能与节能选项。

AutoGrEEEn技术

为了使市场快速采纳并让客户立即移转到EEE连接站,博通已引进AutoGrEEEn技术作为EEEPHY内容的一部分。在PHY装置内部设置控制策略辅助引擎与电路后,AutoGrEEEn技术即可让具备非EEEMAC的装置顺畅转移至EEE能力。

要具备EEE能力,必须在MAC/PHY接口上通过频段内的指示信号对PHY进行控制。要达到这样的目的,则必须替换PHY与MAC芯片。有多种系统会把MAC与PHY当作两种不同的芯片使用,MAC往往会内嵌于交换器或控制器类型的装置。这类内嵌MAC的装置具备相关联的驱动程序与软件,且往往属于多端口装置。因此,转移至EEE可能会遇到需要另外开发替换内嵌MAC的装置的困难。

利用AutoGrEEEn技术,无需更换MAC芯片上的MAC/PHY接口,能够立即实现传统的非EEE兼容的MAC芯片和博通AutoGrEEEn使能的PHY对接。

本文小结

博通节能网络技术以IEEE802.3az草案标准为基础,所利用的方式包括:多元的控制策略;额外节能(利用EEE低功耗状态,让额外资源在PHY之外“休眠”);软件在各种应用与空间的大幅节能方面扮演关键角色,从而达到最佳节能效果,而且控制策略可以进行定制化。

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