10GbE成为主流

技术分类: 通信  | 2008-06-30
Ann R Thryft,EDN特约技术编辑

  随着芯片价格和功耗的下降,10GbE产品更接近于大规模推广了。但是,也许要在两年或更久之后,广泛的部署才能开始满足需求。

  要 点
  在100m铜缆上实现10GbE的难度,延误了10GbE的广泛部署。10GbE的主要推动力量包括服务器虚拟化和1GbE链路聚合。

  10GBaseT的复杂技术导致了昂贵并且运行时温度很高的PHY接口芯片。

  65nm工艺节点的第二代10GbE PHY芯片预定于2008年和2009年上市,将帮助把PHY芯片功耗削减至大约5 W ~ 6 W,将会改善设计,并将通过更高的集成度降低成本。

  制造商正在开发直连双轴铜缆,用于尺寸更小、功率更低的SFP+ 光学热插拔收发模块,由此在数据中心内的10 m ~ 15 m距离上,提供了10GbE的替代品。

  数年来,具有 10 Gbps 速度的下一代以太网一直处于即将成为主流的状况。一段时间以来,网络的某些区域已在使用光学技术,并且随着流量的增加,对 10GbE 数据速率的需求正在增长。但是,需要一种比上一代以太网复杂许多的技术,用于在 100m 长的铜缆上运行 10GbE。这一要求导致了昂贵的MAC (媒体访问控制器) 和交换芯片,以及昂贵而又不方便的 PHY 层接口芯片,由此限制了快速 LAN 用于那些覆盖数据中心内较短距离的高性能应用。

  情况正开始改变,但 10GbE 的广泛部署至少在两年内是不太可能实现的(图1)。2006 年 6 月,IEEE 敲定了针对100m 铜缆的10GBaseT P802.3an规范。符合该规范的交换和控制芯片现已上市,但与 PHY 芯片一样,它们很贵且功耗太高。对于 10GBaseT PHY 层芯片,这些问题尤为严重。

图110GbE端口总发售量将从2007年的略微超过70万件增至2012年的1500万件


  芯片功耗必须低于每端口5W才能用于交换机和网络接口控制器 (NIC) 等商品化设备中。Dell’Oro集团高级分析师Alan Weckel 说:“目前对于多数此类芯片,情况已不是这样。相比之下,光学可插拔收发模块的功耗低于1W。”多数 10GBaseT PHY芯片目前的功耗是每端口8W~ 10W。

  虽然每端口价格一段时间以来一直在下降,但仅凭较低的元件价格未必会创造需求。Linley 集团高级分析师 Jag Bolaria 说:“未来两三年内,将需要时间来提高批量。” 同时,光纤成本正在下降。“并且在提升批量方面,10GBaseT 的早期阶段可能成为下一个推动因素。”

  对速度的需求

  分析师预计,10GbE技术在未来四五年会发展得相当快。推动因素包括急剧增加的带宽需求(由于服务器性能的提高)和其它因素,比如虚拟化(见附文《虚拟化与10GbE》)。对包括 10GBaseT 在内的铜缆 10GbE 的需求源于以下事实:铜成本下降,并比光纤更易安装,尽管10GBaseT需要非屏蔽 6A 类或屏蔽型 7 类电缆来满足该规范的 100m 最大距离。光纤仍将用于更长的运行距离,但较短的企业和数据中心运行却需要价格更低的 10 Gbps 链路。

  在 Dell’Oro 集团看来,在未来 5 年期间,10GbE 应该会在两种主要应用领域取代 1GbE,二者将促进端口的显著增长。在配线柜交换机上行链路中,多数 10GbE 固定端口将是 24 和 48 端口 1GbE 交换机上的上行链路,而其余 10GbE 端口将是单纯的 10GbE 的交换机,用于堆栈顶部实现聚合。另一个主要应用领域是直接服务器连接。

  目前,铜缆主要用于交换机和 PC 之间,以及交换机和服务器之间。Weckel 说,从配线柜交换机到数据中心的上行链路若目前是光链路,则将仍然为光链路,并将在批量方面有明显潜力。由于各企业在开展重大的配线柜升级工作,因此交换机市场也在增长。在交换机之间的连接中,1GbE 的媒介目前是光纤,并且在 10GbE 将依然为光纤。在直接服务器连接中,媒介为铜,并且在更高速度将依然为铜。

  随着 1GbE 端口数量的增加,这些端口的聚合成为了开始运用 10GbE 技术的一个主要原因。如果没有它,上行链路带宽就会小于下游端口的带宽,并会出现阻塞。Teranetics 公司营销副总裁 Kamal Dalmia 说,一线 OEM 正在以每端口 100 美元左右销售 1GbE 设备。10GBaseT 交换机在刚推出时,价格将约为每端口 500 美元,每千兆比特成本约为 1GbE 设备的一半。另一个主要推动因素是,人们需要连接数据中心内的高性能计算用刀片服务器,其带宽与它们的处理速度成比例。这些服务器包含 8颗或 16颗处理器,每颗处理器均可能包含 4 核甚至 8 核,由此提高功率要求和速度。
Linley 集团的 Bolaria 表示,除了在实现这种技术时的功耗和技术综合问题以外,另一个主要问题可能会减缓 10GbE 部署速度。如果实施一个 10GbE 端口的成本太高,那么通过组合 2个~4个1GbE 端口来聚合链路也许更有意义,而超过这个数将会很昂贵且棘手。

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