以太网迈入10G时代,电缆部署成为最新难题

如同一声发令枪响,IEEE 802.3an组织不久前批准的新型以太网标准意味着联网技术将有一次重大变革。但是,向能够以10Gbps速度在铜缆上传输100米的以太网转变,绝不向早些时候Broadcom和Marvell等公司所采取的行动(帮助他们获得了大量利润)那么简单。因为以铜介质实现的10G以太网需要重新部署电缆,随之还会带来严重的功耗问题,而且目前该技术也没有供其进行销售的大型台式电脑市场。

而包括戴尔CTO Kevin Kettler在内的一些人甚至建议,网络产业不应该进行整体铜介质10G以太网转移,而应该继续向光纤转换。Ketter认为:“下一代网络的速度是100GigE(100Gbps以太网),而在这么高的速率下,铜缆无法满足传输距离要求。”

尽管包括Luxtera公司在内的许多新创企业目前都在追求尽早向光纤网络转换,但今天他们面临的主要压力却是怎样将所谓的10GBase-T带入主流网络。“现在,我们有了可以依据的标准,而且多个公司都在研究这个问题。”SolarFlare Communications公司创建者兼CTO George Zimmerman表示。早在2002年,Zimmerman就曾参与准备首批关于10GBase-T的IEEE陈述文件,而标准工作正是从那时得以展开。

Quake Technologies公司先进产品部总监Brad Booth主持了整个10GBase-T标准的制定工作,他认为:“如今已经有许多公司进入了这个领域,而且其中一些很有希望取得成功,我们希望借助他们推动10G以太网的发展。”

SolarFlare公司营销总监Bruce Tolley对此非常乐观,他相信10GBase-T产品将于2007年面市并得到迅速扩张,成为光产品的有力补充。但他的对手Broadcom公司却有不同看法,该公司收发器部门的Kevin Brown表示:“根据过去的经验,我认为无论在哪里10GBase-T的市场接纳速度都不会那么快。”

千兆以太网与百兆以太网一样,都以5e类电缆为基础。但10G以太网要达到100米传输距离,就要按规定采用7类电缆或最新的CAT6a电缆。据Brown透露,目前仅有低于5%、甚至可能还不到1%的数据中心采用了这样的电缆,而且没有人将其用在台式电脑上。

在可预见的未来,电缆问题从本质上限制了台式电脑对10GBase-T的接受度,从而将该技术的应用范围局限于数据中心。此外,惠普公司X86服务器部门的资深互连专家Michael Krause还表示,向刀片式服务器(即在一个底盘上插入多个服务器)的转移也使数据中心减少了对电缆以太网连接的需求。Krause发现新标准存在一个不可克服的障碍,即10G以太网需要的服务器数量无法具体化,因此其成本也就无法降至大规模台式电脑所要求的10美元/ASIC范围。另外,他补充说,考虑到成本问题,I/O卡已经开始与X86服务器相匹敌。

KeyEye Communications公司已经启动10G收发器制造计划,其战略营销副总裁Mike McConnell透露,他并不指望产品在未来12个月内的出货量能够超过20万片,因为市场规模目前还相对较小。

功耗问题

“或许,10G以太网面临的最大挑战就在于设计人员如何使其功耗迅速下降。”Quake公司的Booth指出。为了达到100米的传输距离,第一代10GBase-T设备将消耗7-10W的功率。“对需要进行广泛部署的网卡和交换机来说,这样的功耗简直太高了。”戴尔的Kettler认为,“理想情况下,我们希望媒体访问控制器的功耗低于2W,物理层设备低于4W,从而使铜缆接口功耗与光纤持平。”

“如何降低功耗,使数据刚好能传输到下一个节点,这样的设计可能需要更多的创造力。如果你能克服制约10GBase-T设备工作的障碍,那么功耗和成本将成为你产品脱颖而出的卖点。”Broadcom公司的Brown表示。

图:以铜介质实现的10G以太网需要重新部署电缆

KeyEye公司很早就投资研究功耗降低办法。通过非标准调制和其它技术,该公司由三款器件组成的一组130nm产品在传统的CAT6电缆上传输距离为30米,且功耗则低于4W。但截止目前,该公司还未宣布赢得任何设计中标。今年早期,KeyEye样产了这组器件,批量上千时单价为60美元左右。对此,McConnell表示:“我们早就知道,10G时代的以太网与过去几代将会有很大不同。而且我们仍然相信,从最低器件功耗以及最小裸片尺寸出发,30米传输是最合适的距离。”

目前尚不清楚30米距离对大多用户来说是否太短了。“据我们的IT小组反馈,在他们的数据中心应用中,数据电缆连接在55米的范围内是可以被接受的。”戴尔的Kettler说。

McConnell承认,当功耗和成本都降低到较合理的水平时,对完全兼容10GBase-T以太网收发器的需求会十分强劲。但同时他认为,这在2008年之前都不太可能,因为功耗和成本的降低可能需要65nm技术的支持。

两家新创企业SolarFlare和Teranetics公司正在你追我赶,争先推出第一款完全满足10GBase-T规范的器件。SolarFlare承诺在3到6个月内提供功耗低于10W的产品,能在CAT5e电缆上传输45米距离。

而Teranetics产品营销副总裁(曾担任Marvell执行官)Kamal Dalmia也表示:“如果他们的目标是今年年底, 那么我想我们明显更具优势。”

Dalmia暗示,Teranetics马上就会推出一款采用130nm工艺的DSP与A/D转换器集成器件,功耗低于SolarFlare分离的90nm DSP和130nm A/D转换器。Dalmia的论调基于最近出现的几篇会议论文,论文显示,Teranetics的10G A/D转换器功耗低至1W,而SolarFlare的同类器件功耗是3W。

“我们认为SolarFlare采用了某种混合架构。”Dalmia解释道,“通过同时优化所有部件,我们确保不会陷入他们那样的困境。集成一直都是使芯片设计出彩的一个手段。”当然,Dalmia并没有透露具体的产品细节。

作者:麦利

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