Что такое энергоэффективный Ethernet

Обновлено: 02.07.2024

Сети Ethernet уже давно используются в различных отраслях для удовлетворения потребностей в высокоскоростной передаче данных. Зеленый Ethernet или энергосберегающий Ethernet включает в себя несколько улучшений, сделанных в устаревшей сети Ethernet, и стандартизирован IEEE. Как следует из этого термина, это помогает снизить энергопотребление в сети при низкой активности данных. Прежде чем мы углубимся в эту тему, важно понять, как развивалась сеть Ethernet.

Хронология сети Ethernet

Сегодня Ethernet является наиболее широко используемой сетью локальных сетей, используемой предприятиями для создания своей частной сети и подключения к Интернету. Вот некоторые указатели, которые указывают на его эволюцию и то, как он развивался с точки зрения скоростей передачи, расстояний, количества коммутационных портов, подключения к разным сетям, смешивания с оптоволокном и т. д.

Эксперимент по созданию общего канала связи для радио был проведен на Гавайях в 1960 году. Это называлось сетью Алоха. Возможно, это определило приоритет для последующих исследований и экспериментов.
Сеть Ethernet была впервые обнаружена в 1973 году в исследовательском центре Xerox в Калифорнии, где передовые компьютеры и лазерный принтер были соединены между собой для передачи данных с компьютера на принтер.
На протяжении 1970-х годов этот прогресс в создании сетей продолжался, несмотря на то, что в то время использовались большие вычислительные системы на основе мэйнфреймов. В первую очередь возросло использование локальных сетей Ethernet для передачи данных на небольшие расстояния и на небольшие расстояния.
Боб Меткалф, сыгравший важную роль в эксперименте, проведенном в Xerox, позже открыл систему для обнаружения коллизий в сетях. Он разработал относительно продвинутые алгоритмы, которые помогли Ethernet функционировать при 100% нагрузке.
В 1976 году он представил концепцию Ethernet на Национальной компьютерной конференции, где ввел такие термины, как приемопередатчик, интерфейсные кабели, контроллеры и т. д.
В 1976 году Меткалф вместе с Дэвидом Боггсом опубликовал статью под названием "Ethernet: распределенная коммутация пакетов для локальных компьютерных сетей", а в 1977 году получил патент на Ethernet для "Многоточечной системы передачи данных с обнаружением коллизий".
В 1980-е годы IEEE стандартизировал подключение к сети Ethernet со скоростью 10 Мбит/с. Эти стандарты IEEE 802.3 были впервые опубликованы в 1985 году и с тех пор обновлялись.
Точно так же периодически разрабатывались новые и более совершенные сетевые устройства Ethernet, и даже сейчас некоторое оборудование, такое как кабели Cat8 и более поздние версии, должно получить широкое распространение. Коммутаторы Green Ethernet появились относительно недавно и постепенно набирают популярность.

Что такое коммутаторы Ethernet?

Коммутаторы Ethernet — это, по сути, сетевые коммутаторы, которые помогают устанавливать соединение между устройствами в сети. Они также помогают определить маршрут передачи данных и работают на уровне 2 модели OSI. Эти коммутаторы используют MAC-адрес устройства, чтобы пакеты данных пересылались на нужное устройство или пункт назначения. Сетевой коммутатор имеет несколько номеров и типов портов для подключения к устройствам из различных сетей, таких как медные, оптоволоконные и т. д. Коммутаторы Ethernet просты в использовании и могут напрямую подключаться к кабелям Ethernet.

Вместе с общим развитием сетей и устройств Ethernet развивались и коммутаторы Ethernet. При все большем внимании к снижению энергопотребления и использованию возобновляемых источников были разработаны экологически чистые Ethernet-коммутаторы. Перед этим крайне важно понять концепцию Green Ethernet.

Концепция коммутаторов Green Ethernet

Если быть точным, зеленый Ethernet немного отличается от энергоэффективного Ethernet. Зеленый Ethernet относится к набору функций или настроек, которые помогают уменьшить количество энергии, потребляемой каждым устройством в сети. Вы можете настроить эти параметры на сетевом коммутаторе, чтобы снизить энергопотребление. При этом все порты коммутатора могут получить функцию обнаружения энергии. Коммутаторы Green Ethernet работают двумя способами:

Режим обнаружения энергии: в этом случае, если связь порта неактивна, порт переходит в бездействующий режим; однако его административный статус включен. Неактивный или спящий режим экономит электроэнергию. Это применимо как к коммутаторам Gigabit Ethernet, так и к коммутаторам Fast Ethernet. Порт может быстро вернуться в активный режим без потери кадров данных.
Режим короткой досягаемости: здесь энергопотребление регулируется в зависимости от длины кабеля. Так, для кабелей короче 30 метров устройства настроены на меньшее потребление энергии при передаче кадров данных. Это применимо в случае портов 10G. Для большинства других портов короткое расстояние досягаемости составляет до 50 метров длины кабеля. Однако это применимо к портам разъема RJ45, а не к портам SFP.

Чем энергосберегающий Ethernet отличается от зеленого Ethernet?

Концепция почти аналогична; однако в случае энергоэффективного Ethernet только устройства с портами Gigabyte имеют функцию определения энергопотребления. Энергоэффективный Ethernet (EEE) является частью стандарта IEEE 802.3az, предназначенного для снижения энергопотребления в периоды низкой загрузки канала на физическом уровне. Обычный канал Ethernet в режиме ожидания или покоя также потребляет энергию. Для уменьшения этого избыточного потребления был разработан EEE. Для достижения этой цели EEE использует протокол сигнализации, называемый LPI или режим ожидания с низким энергопотреблением. Этими сигналами LPI обмениваются устройства на физическом уровне, чтобы указать то же самое. Этот протокол указывает, что канал может быть переведен в режим ожидания в случае низкого или полного отсутствия трафика в сети. При необходимости связь можно быстро переключить в активный режим без потери каких-либо кадров данных. Порты Ethernet 10BaseT, 100BaseT и 1000BaseT стандартизированы IEEE для EEE.

Оптоволоконные коммутаторы с энергоэффективными портами Ethernet

Зеленый Ethernet – это общее название набора функций, разработанных для защиты окружающей среды и снижения энергопотребления устройства. Green Ethernet отличается от EEE тем, что обнаружение энергии Green Ethernet включено на всех устройствах, тогда как с EEE включены только порты Gigabyte.

• Режим обнаружения энергии — при неактивном соединении порт переходит в неактивный режим, экономя электроэнергию, сохраняя при этом административный статус порта. Восстановление из этого режима в полноценный рабочий режим происходит быстро, прозрачно и без потери кадров. Этот режим поддерживается портами GE и FE. Этот режим отключен по умолчанию.

• Режим короткой досягаемости — эта функция позволяет экономить электроэнергию при использовании кабеля небольшой длины. После анализа длины кабеля энергопотребление корректируется для различных длин кабеля. Если кабель короче 30 метров для тенгигабитных портов и 50 метров для других типов портов, устройство потребляет меньше энергии для отправки кадров по кабелю, тем самым экономя энергию. Этот режим поддерживается только портами RJ45 GE; это не относится к комбинированным портам. Этот режим отключен по умолчанию.

В дополнение к перечисленным выше функциям Green Ethernet на устройствах, поддерживающих порты GE, имеется стандарт 802.3az Energy Efficient Ethernet (EEE). EEE снижает энергопотребление при отсутствии трафика на порту. Дополнительную информацию см. в разделе Функция энергоэффективного Ethernet 802.3az (доступно только для моделей GE).

По умолчанию функция EEE включена глобально. На данном порту, если EEE включен, режим короткой досягаемости будет отключен. Пользователь должен отключить EEE перед включением режима короткой досягаемости.

Светодиоды устройства являются потребителями электроэнергии. Поскольку большую часть времени устройства находятся в незанятой комнате, горящие светодиоды являются пустой тратой энергии. Функция Green Ethernet позволяет отключать индикаторы портов (для связи, скорости и PoE), когда они не требуются, и включать индикаторы, если они необходимы (отладка, подключение дополнительных устройств и т. д.).

На странице «Сводка системы» светодиоды, отображаемые на изображениях платы устройства, не зависят от отключения светодиодов.

Можно отслеживать энергосбережение, текущее энергопотребление и совокупную экономию энергии. Общее количество сэкономленной энергии можно рассматривать как процент от мощности, которая потреблялась бы физическими интерфейсами, если бы они не работали в режиме Green Ethernet.

Отображаемая сэкономленная энергия относится только к Green Ethernet. Количество энергии, сэкономленной EEE, не отображается.

Энергоэффективный Ethernet (EEE) помогает снизить энергопотребление устройств физического уровня. Настройка этих интерфейсов EEE включает в себя включение EEE на медном Ethernet-порте Base-T в зависимости от энергопотребления, а также проверку того, экономит ли EEE энергию на настроенных портах.

Снижение энергопотребления интерфейсов с помощью энергоэффективного Ethernet

Энергоэффективный Ethernet (EEE), стандарт 802.3az Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), снижает энергопотребление устройств физического уровня (PHY) в периоды низкой загрузки канала. EEE экономит энергию, переключая часть цепи передачи в режим пониженного энергопотребления, когда канал не используется.

Канал Ethernet потребляет энергию, даже когда канал не используется. EEE обеспечивает метод использования энергии таким образом, что каналы Ethernet используют энергию только во время передачи данных. EEE использует сигнальный протокол Low Power Idle (LPI) для достижения экономии энергии, когда канал Ethernet не используется. EEE позволяет PHY обмениваться индикаторами LPI, чтобы сигнализировать о переходе в режим пониженного энергопотребления при отсутствии трафика. LPI указывает, когда канал может простаивать и когда его необходимо возобновить после предопределенной задержки, не влияя на передачу данных.

Следующие медные PHY стандартизированы IEEE 802.3az:

Настройка энергоэффективного Ethernet на интерфейсах

Настройте EEE только на медных Ethernet-портах Base-T с поддержкой EEE.Если вы настраиваете EEE на неподдерживаемых портах, в консоли отображается сообщение: «EEE не поддерживается».

В этом разделе описываются:

Включить EEE на медном Ethernet-порту Base-T с поддержкой EEE

Чтобы включить EEE на медном Ethernet-интерфейсе Base-T с поддержкой EEE:

Вы можете просмотреть статус EEE с помощью подробной команды show interfaces interface-name.

Отключить EEE на медном Ethernet-порту Base-T

Чтобы отключить EEE на медном Ethernet-интерфейсе Base-T:

По умолчанию EEE отключен на портах с поддержкой EEE.

Проверьте порты с поддержкой EEE

Цель

Убедитесь, что включение EEE позволяет экономить электроэнергию на медных Ethernet-портах Base-T.

Действие

Вы можете увидеть количество энергии, сэкономленной EEE на коммутаторе серии EX, с помощью команды show шасси power-budget-statistics.

Просмотрите бюджет мощности коммутатора серии EX перед включением EEE.

На коммутаторе EX6210:

На коммутаторе EX4300:

Включите EEE на медных Ethernet-портах Base-T и сохраните конфигурацию.

Просмотрите бюджет мощности коммутатора после включения EEE.

На коммутаторе EX6210:

На коммутаторе EX4300:

Смысл

На коммутаторе EX6210 поле «Используемая мощность» в выходных данных показывает фактическую мощность, потребляемую линейной картой или модулем SRE, включая мощность PoE. Если вы сравните значения в поле «Потребляемая мощность» до и после включения EEE для FPC 3 и FPC 7, вы заметите, что при включении EEE экономится электроэнергия.

Только для коммутаторов EX6210 в выходных данных отображается поле «Используемая мощность».

На коммутаторе EX4300, если вы сравните значения в поле «Потребляемая мощность без PoE» до и после включения EEE, вы заметите, что при включении EEE энергия экономится.

Читайте также: