利用新一代以太網(wǎng)技術構建節(jié)能系統(tǒng)

傳統(tǒng)網(wǎng)絡在成本與性能方面均已實現(xiàn)優(yōu)化，而博通(Broadcom)的下一代網(wǎng)絡解決方案是在耗電方面進行優(yōu)化，使其可以更有效利用網(wǎng)絡資源。博通采用IEEEP802.3az節(jié)能以太網(wǎng)絡(EEE)草案標準作為其廣泛架構的一部分，使得在其整個有線以太網(wǎng)方案中，能以合理的價格點實現(xiàn)低功耗、高性能的需求。博通節(jié)能網(wǎng)絡技術架構通過控制策略以及易于與標準融合的軟硬件子系統(tǒng)，來達到標準草案的需求。博通節(jié)能網(wǎng)絡技術能協(xié)助客戶建立完整的節(jié)能系統(tǒng)，從而節(jié)省能源，縮短上市時間。

IEEE802.3az

IEEEP802.3az也稱為節(jié)能以太網(wǎng)絡，目前正處于研發(fā)階段，其目的是實現(xiàn)在被挑選的一組PHY上的以太網(wǎng)絡節(jié)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為低功耗閑置模式(LPI)的技術。

100M以上接口的固有以太網(wǎng)絡標準規(guī)格具備閑置狀態(tài)，若要維持在開機狀態(tài)，不受數(shù)據(jù)傳輸?shù)南拗?，則需使用大量的電路。因此，無論是否連接上數(shù)據(jù)，耗電量都很大。LPI技術可在連接利用率低(高閑置時間)時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)絡上是很常見的。另外，LPI技術也可以快速轉(zhuǎn)換回工作狀態(tài)，提供高效能數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)目前的進展情況，IEEEP802.3az有望在2010年9月獲得批準。

圖1：傳統(tǒng)網(wǎng)絡與下一代網(wǎng)絡的成本、性能、耗電模式。

EEE廣泛的適用性

在有線連接上以太網(wǎng)絡已成為一個很普遍的技術選擇。企業(yè)、中小企業(yè)、服務供貨商、家庭網(wǎng)絡、專業(yè)AV網(wǎng)絡，正在逐漸地實際采用以太網(wǎng)絡，而數(shù)據(jù)中心與儲存設備也普遍采用以太網(wǎng)絡。因此，網(wǎng)絡的所有區(qū)域均可從EEE節(jié)能中獲益。

EEE具有高度節(jié)能潛力

長期而言，典型的以太網(wǎng)絡流量的特性就是平均連接利用率低，但偶爾會因網(wǎng)絡活動而造成流量激增。由于EEE在連接上具有高比例的閑置時間特性，因此非常適合使用EEE，利用閑置時間實現(xiàn)低功耗。(見圖2)。以太網(wǎng)絡流量會因應用與市場的不同而有所區(qū)別，使用EEE搭配下述的控制策略技術，終端客戶即可利用網(wǎng)絡閑置時間，高度節(jié)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(jié)能技術，控制器與交換器產(chǎn)品比僅使用EEE的LPI更為節(jié)省且可擴展到物理層之外。以下兩個額外的組件在建立EEE系統(tǒng)與網(wǎng)絡時是不可或缺，雖超出標準范圍，但對EEE裝置很重要：

EEE控制策略：控制物理層何時進入或離開低功耗狀態(tài)，何時是在標準范圍之外?？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，控制策略也扮演關鍵的角色，可達到大幅節(jié)省的效果，同時大幅降低對網(wǎng)絡性能造成的影響。

增強式節(jié)能：裝置中增強的節(jié)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(見圖3)。圖3顯示網(wǎng)絡內(nèi)連接至節(jié)點(如交換器)的邊緣裝置(如服務器或客戶端)。這類裝置的連接是通過EEE以太網(wǎng)絡連接。該圖以類似OSI的方式將每個連接部份分成重要的子系統(tǒng)，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也說明了通過博通易于支持各種節(jié)能網(wǎng)絡技術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(jié)能網(wǎng)絡技術能夠更有效達到節(jié)能。

控制策略技術

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

AutoGrEEEn技術

為了使市場快速采納并讓客戶立即移轉(zhuǎn)到EEE連接站，博通已引進AutoGrEEEn技術作為EEEPHY內(nèi)容的一部分。在PHY裝置內(nèi)部設置控制策略輔助引擎與電路后，AutoGrEEEn技術即可讓具備非EEEMAC的裝置順暢轉(zhuǎn)移至EEE能力。

要具備EEE能力，必須在MAC/PHY接口上通過頻段內(nèi)的指示信號對PHY進行控制。要達到這樣的目的，則必須替換PHY與MAC芯片。有多種系統(tǒng)會把MAC與PHY當作兩種不同的芯片使用，MAC往往會內(nèi)嵌于交換器或控制器類型的裝置。這類內(nèi)嵌MAC的裝置具備相關聯(lián)的驅(qū)動程序與軟件，且往往屬于多端口裝置。因此，轉(zhuǎn)移至EEE可能會遇到需要另外開發(fā)替換內(nèi)嵌MAC的裝置的困難。

利用AutoGrEEEn技術，無需更換MAC芯片上的MAC/PHY接口，能夠立即實現(xiàn)傳統(tǒng)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(jié)能網(wǎng)絡技術以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(jié)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(jié)能方面扮演關鍵角色，從而達到最佳節(jié)能效果，而且控制策略可以進行定制化。