利用新一代以太網(wǎng)技術(shù)構建節能系統

傳統網(wǎng)絡(luò )在成本與性能方面均已實(shí)現優(yōu)化，而博通(Broadcom)的下一代網(wǎng)絡(luò )解決方案是在耗電方面進(jìn)行優(yōu)化，使其可以更有效利用網(wǎng)絡(luò )資源。博通采用IEEEP802.3az節能以太網(wǎng)絡(luò )(EEE)草案標準作為其廣泛架構的一部分，使得在其整個(gè)有線(xiàn)以太網(wǎng)方案中，能以合理的價(jià)格點(diǎn)實(shí)現低功耗、高性能的需求。博通節能網(wǎng)絡(luò )技術(shù)架構通過(guò)控制策略以及易于與標準融合的軟硬件子系統，來(lái)達到標準草案的需求。博通節能網(wǎng)絡(luò )技術(shù)能協(xié)助客戶(hù)建立完整的節能系統，從而節省能源，縮短上市時(shí)間。

IEEE802.3az

IEEEP802.3az也稱(chēng)為節能以太網(wǎng)絡(luò )，目前正處于研發(fā)階段，其目的是實(shí)現在被挑選的一組PHY上的以太網(wǎng)絡(luò )節省能源。為此項目所挑選的PHY包括普及的100BASE-TX與1000BASE-TPHY，還有新興的10GBASE-T技術(shù)與背板接口，例如10GBASE-KR。目前為這些PHY計劃的省電方法是采用一種被稱(chēng)為低功耗閑置模式(LPI)的技術(shù)。

100M以上接口的固有以太網(wǎng)絡(luò )標準規格具備閑置狀態(tài)，若要維持在開(kāi)機狀態(tài)，不受數據傳輸的限制，則需使用大量的電路。因此，無(wú)論是否連接上數據，耗電量都很大。LPI技術(shù)可在連接利用率低(高閑置時(shí)間)時(shí)提供較低的能源消耗，而連接利用率低的情形在許多以太網(wǎng)絡(luò )上是很常見(jiàn)的。另外，LPI技術(shù)也可以快速轉換回工作狀態(tài)，提供高效能數據傳輸。根據目前的進(jìn)展情況，IEEEP802.3az有望在2010年9月獲得批準。

圖1：傳統網(wǎng)絡(luò )與下一代網(wǎng)絡(luò )的成本、性能、耗電模式。

EEE廣泛的適用性

在有線(xiàn)連接上以太網(wǎng)絡(luò )已成為一個(gè)很普遍的技術(shù)選擇。企業(yè)、中小企業(yè)、服務(wù)供貨商、家庭網(wǎng)絡(luò )、專(zhuān)業(yè)AV網(wǎng)絡(luò )，正在逐漸地實(shí)際采用以太網(wǎng)絡(luò )，而數據中心與儲存設備也普遍采用以太網(wǎng)絡(luò )。因此，網(wǎng)絡(luò )的所有區域均可從EEE節能中獲益。

EEE具有高度節能潛力

長(cháng)期而言，典型的以太網(wǎng)絡(luò )流量的特性就是平均連接利用率低，但偶爾會(huì )因網(wǎng)絡(luò )活動(dòng)而造成流量激增。由于EEE在連接上具有高比例的閑置時(shí)間特性，因此非常適合使用EEE，利用閑置時(shí)間實(shí)現低功耗。(見(jiàn)圖2)。以太網(wǎng)絡(luò )流量會(huì )因應用與市場(chǎng)的不同而有所區別，使用EEE搭配下述的控制策略技術(shù)，終端客戶(hù)即可利用網(wǎng)絡(luò )閑置時(shí)間，高度節省電量。

圖2：典型流量表示例。

博通新的物理層產(chǎn)品采用尖端的節能技術(shù)，控制器與交換器產(chǎn)品比僅使用EEE的LPI更為節省且可擴展到物理層之外。以下兩個(gè)額外的組件在建立EEE系統與網(wǎng)絡(luò )時(shí)是不可或缺，雖超出標準范圍，但對EEE裝置很重要：

EEE控制策略：控制物理層何時(shí)進(jìn)入或離開(kāi)低功耗狀態(tài)，何時(shí)是在標準范圍之外?？刂撇呗詻Q定引擎與物理層控制件之間的整合程度，可以影響整體效率。此外，控制策略也扮演關(guān)鍵的角色，可達到大幅節省的效果，同時(shí)大幅降低對網(wǎng)絡(luò )性能造成的影響。

增強式節能：裝置中增強的節能功用能夠擴展到傳輸聯(lián)機伙伴或接收聯(lián)機伙伴的物理層之外(見(jiàn)圖3)。圖3顯示網(wǎng)絡(luò )內連接至節點(diǎn)(如交換器)的邊緣裝置(如服務(wù)器或客戶(hù)端)。這類(lèi)裝置的連接是通過(guò)EEE以太網(wǎng)絡(luò )連接。該圖以類(lèi)似OSI的方式將每個(gè)連接部份分成重要的子系統，也就是以底部物理層(標示為PHY)作為起始，然后往上堆棧。圖3也說(shuō)明了通過(guò)博通易于支持各種節能網(wǎng)絡(luò )技術(shù)增強功能可以額外省下不少電力。這些原則也適用于交換器至交換器的連接。

圖3：博通節能網(wǎng)絡(luò )技術(shù)能夠更有效達到節能。

控制策略技術(shù)

控制策略涵蓋多層，因為該裝置的管理系統必須依據輸入才能繼續接下來(lái)的動(dòng)作，以決定進(jìn)入或離開(kāi)節能狀態(tài)?？刂撇呗员仨氠槍μ囟☉眠M(jìn)行定制化，才能達到最佳的節能狀態(tài)，使用博通的軟件就可以做到這點(diǎn)。此外，可對博通軟件堆棧進(jìn)行程序設計，選擇不同程度的性能與節能選項。

AutoGrEEEn技術(shù)

為了使市場(chǎng)快速采納并讓客戶(hù)立即移轉到EEE連接站，博通已引進(jìn)AutoGrEEEn技術(shù)作為EEEPHY內容的一部分。在PHY裝置內部設置控制策略輔助引擎與電路后，AutoGrEEEn技術(shù)即可讓具備非EEEMAC的裝置順暢轉移至EEE能力。

要具備EEE能力，必須在MAC/PHY接口上通過(guò)頻段內的指示信號對PHY進(jìn)行控制。要達到這樣的目的，則必須替換PHY與MAC芯片。有多種系統會(huì )把MAC與PHY當作兩種不同的芯片使用，MAC往往會(huì )內嵌于交換器或控制器類(lèi)型的裝置。這類(lèi)內嵌MAC的裝置具備相關(guān)聯(lián)的驅動(dòng)程序與軟件，且往往屬于多端口裝置。因此，轉移至EEE可能會(huì )遇到需要另外開(kāi)發(fā)替換內嵌MAC的裝置的困難。

利用AutoGrEEEn技術(shù)，無(wú)需更換MAC芯片上的MAC/PHY接口，能夠立即實(shí)現傳統的非EEE兼容的MAC芯片和博通AutoGrEEEn使能的PHY對接。

本文小結

博通節能網(wǎng)絡(luò )技術(shù)以IEEE802.3az草案標準為基礎，所利用的方式包括：多元的控制策略；額外節能(利用EEE低功耗狀態(tài)，讓額外資源在PHY之外“休眠”)；軟件在各種應用與空間的大幅節能方面扮演關(guān)鍵角色，從而達到最佳節能效果，而且控制策略可以進(jìn)行定制化。