节能型以太网技术从云计算中诞生

作者：孙昌旭 2009-09-18 13:10:39

云计算 移动终端正从目前50Kbps的GPRS链路连接到互联网，升级到数Mbps的3G/3.5G速度连接到互联网；任何媒体都将可以实时访问任何内容。这些新兴应用将带来海量的传输和海量的数据处理，也使得无线业务提供商的网络传输技术不断从ATM转向以太网。

“移动终端正从目前50Kbps的GPRS链路连接到互联网，升级到数Mbps的3G/3.5G速度连接到互联网；任何媒体都将可以实时访问任何内容。这些新兴应用将带来海量的传输和海量的数据处理，也使得无线业务提供商的网络传输技术不断从ATM转向以太网。”博通（Broadcom）公司高级副总裁兼企业网络事业部总经理Nariman Yousefi在日前武汉举办的第十四届国际集成电路研讨会既展览会秋季展（IIC）的主题演讲中指出，“业界正在向Web 2.0时代演进，这导致了云计算时代的到来。”

云计算将会给企业和个人都带来巨大的变化。

云计算引发以太网架构变化

“云计算时代，将有更多Web应用在数据中心运行、将有更多基于浏览器的用户终端、在互联网数据中心运行的企业数据和应用将日益增多。很多中小型的公司不需要设置专门的IT技术专家。”Yousefi指出。

在云计算的推动下，以太网的架构将会变得扁平。Yousefi表示，目前有各种网络层的交换机，包括Lay2, Lay3, Lay4交换机等，这增加了网络的复杂度和成本。将来的网络架构将会变得扁平，全部基于Lay2的交换，目前相关的国际标准正在制定这方面的规范。

“以太网将作为统一的网络技术，最终完全取代E1、T1以及ATM等传统的TDM技术，它可以为运营商大幅降低成本曲线。并且，以太网还将在存储网络领域取代Fiber Channel技术。”Yousefi表示。特别对于中国市场，他指出，由于中国三大运营商在新的网络中都会采用新的设备，这种替代将会发生得更快。

最后，云计算中心的交换机需要以更低的功率提供更高速、更高密度和更大的存储容量。这将导致节能型以太网技术的诞生。

节能型以太网技术将诞生

“现在的以太网交换机不管是在有信息还是无信息的情况下，功耗都不会改变。我们与业界同仁正在研究一种新的以太网技术——Energy Efficient Ethernet（简称EEE，节能型以太网），当没有信息传输时，以太网芯片将处于休眠状态，同时会通知相连的ＰＣ和服务器将相应的负荷降低，这样可以大大节省能量。”Yousefi表示。

采用节能型以太网后，针对端口数很多的3级交换机，由于功耗与有效链路数的线性关系，将无效链路归为LPI，合计节省的功率引人注目；而针对端口数少的10G系统，在单条链路上节省的空载功率引人注目。具体来说，在物理层上可以减小50%的功耗。

“EEE以太网标准正在制定中，基于EEE的芯片也正在研制中，最快明年有望推出。”他解释。

Nariman Yousefi：云计算将会给企业和个人带来巨大的变化

超级以太网芯片推进宽带融合

博通公司一直在推进以太网芯片的高度集成。目前博通公司最高集成度的芯片可以支持24个10G以太网端口、48个1G以太网端口，以及4个上行的10G以太网端口。下一代以太网芯片除将具备以上的节能以太网功能外，集成度将会变得非常高，成为真正的超级芯片。

将来以太网芯片将集成控制处理器、网络处理器、线路接口（PHY 和 SerDes）、集成的收发器、LAN 功能（包括MAC、交换和路由）、转发和过滤查阅引擎、算法查阅引擎、存储器和存储器控制单元、安全与加密以及定时等多个功能。

“新一代超级以太网芯片的设计挑战包括架构设计、IO/存储器设计、封装与功耗，以及半导体制程。”Yousefi指出，特别是IO/存储器设计，在云计算需求下，互联网数据中心的交换机将需要多个10Gbps的端口，同时，与背板之间的接口速率将迅速增长。“在不到10年的时间里，IO的速率从500Mb/s提升到100Gb/s，提升200倍。内存也相应地大幅提升，从500Mbit提升到500Gbit，芯片外的内存架构早已不能满足数据快速访问的需求，需要片内高速内存提供快速访问。博通公司的新一代芯片中将集成高速片内内存。”

对于客户，他建议在设计这类超级芯片时要注意充分考虑以下一些问题：

•系统分区 – 异步设计“单芯片网络”

•信号完整性 – 芯片间的差异和时钟歪斜失真

•模拟/数字权衡

•电源问题 – 在这样的几何尺寸上，IR压降值得注意

•功率 – 作出功率模型并对功率加以控制

•DFT – 故障模式更加复杂

•EDA工具 – 设计和设计中遇到的难题变化很快，EDA工具无法那么快地扩展

•物理设计和封装

•验证 – 验证一个大型系统而不是一个组件

•软件 – 利用越充分越好，越早使用越好

“无线与移动通信技术的发展在推进宽带融合，新一代半导体集成技术与超级芯片促进了这种融合的进程。”Yousefi称。

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