作者：Wael William Diab
Broadcom 的CTO辦公室技術(shù)策略技術(shù)總監(jiān)，IEEE資深會(huì)員

博通公司 (Broadcom) 通過其對(duì)標(biāo)準(zhǔn)擬定所做的努力以及其領(lǐng)導(dǎo)地位不斷推動(dòng)通訊技術(shù)的革新。Broadcom 采用 IEEE P802.3az Energy Efficient Ethernet (EEE, 節(jié)能以太網(wǎng)絡(luò)) 草案標(biāo)準(zhǔn)作為其廣泛架構(gòu)的一部分，使得在其整個(gè)有線以太網(wǎng)方案中，能以合理的價(jià)格點(diǎn)實(shí)現(xiàn)低功耗、高性能的需求。

Broadcom節(jié)能網(wǎng)絡(luò)技術(shù) (Broadcom Energy Efficient Networking) 架構(gòu)通過控制策略 (control policy) 以及易于與標(biāo)準(zhǔn)融合的軟硬件子系統(tǒng)，來達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)草案的需求。Broadcom 節(jié)能網(wǎng)絡(luò)技術(shù) (Energy Efficient Networking) 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(shí)間。

什么是 IEEE 802.3az 節(jié)能以太網(wǎng)絡(luò)？

IEEE P802.3az 也稱為 Energy Efficient Ethernet (節(jié)能以太網(wǎng)絡(luò))，目前正在研發(fā)階段，目的是在被挑選的一組 PHY 上的以太網(wǎng)絡(luò)節(jié)省能源。為此項(xiàng)目所挑選的 PHY 包括普及的 100BASE-TX 與 1000BASE-T PHY，還有新興的 10GBASE-T 技術(shù)與背板接口 (backplane interfaces)，例如 10GBASE-KR。目前為這些 PHY 計(jì)劃的省電方法是一種叫做 Low Power Idle (LPI, 低功耗閑置模式) 的技術(shù)。

100M 以上接口的固有以太網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格具備閑置狀態(tài) (Active Idle State)，若要維持在開機(jī)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(wú)論是否連接上數(shù)據(jù)，耗電量都很大。LPI 技術(shù)，可在連接利用率低 ( 高閑置時(shí)間) 階段時(shí)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(luò)上是很常見的。另外，LPI 技術(shù)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。目前IEEE P802.3az 希望能在2010 年 9 月獲得批準(zhǔn)。

EEE 廣泛的適用性

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

(1) 節(jié)能的高度潛力

長(zhǎng)期而言，典型的以太網(wǎng)絡(luò)流量的特性就是平均連接利用率低，而偶爾會(huì)因網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)而造成流量突然暴增。由于EEE 在連接上有高比例的閑置時(shí)間的特點(diǎn)，因此非常適合使用 EEE，利用閑置時(shí)間實(shí)現(xiàn)低功耗。

以太網(wǎng)絡(luò)流量會(huì)因應(yīng)用與市場(chǎng)的不同而有所不同。使用 EEE 搭配下述的 Broadcom 控制策略 (control policy) 技術(shù)，終端客戶即可利用網(wǎng)絡(luò)閑置時(shí)間，高度節(jié)省電量。

(2) 端至端節(jié)能架構(gòu)與節(jié)省能力

Broadcom 新的物理層產(chǎn)品 (physical layer products) 采用尖端的節(jié)能技術(shù)，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(kuò)展到物理層之外。

以下兩個(gè)額外的組件在建立 EEE 系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)時(shí)是不可或缺，雖超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，但對(duì) EEE 裝置很重要：EEE 控制策略 (control policy)：控制物理層何時(shí)進(jìn)入或離開低功耗狀態(tài)，何時(shí)是在標(biāo)準(zhǔn)范圍之外。控制策略 (control policy) 決定引擎與物理層控制件之間的整合程度，將可左右所達(dá)到的整體效率。此外，控制策略 (control policy) 也扮演關(guān)鍵的角色，可達(dá)到大幅節(jié)省的效果，同時(shí)大幅降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能造成的影響。

(3) 控制策略方法 (Control Policy Approach)

控制策略 (control policy) 涵蓋多層，因?yàn)樵撗b置的管理系統(tǒng)必須依據(jù)輸入才能繼續(xù)接下來的動(dòng)作，以決定進(jìn)入或離開節(jié)能狀態(tài)�？刂撇呗� (control policy) 必須針對(duì)特定應(yīng)用進(jìn)行定制化，才能達(dá)到最佳的節(jié)能狀態(tài)，而使用 Broadcom 的軟件就可以做到這點(diǎn)。此外，可對(duì) Broadcom 軟件堆棧進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，選擇不同程度的性能與節(jié)能選項(xiàng)。

引進(jìn)AutoGrEEEn技術(shù)

為了使市場(chǎng)快速采納并讓客戶立即移轉(zhuǎn)到 EEE 連接站，Broadcom 已引進(jìn) AutoGrEEEn 技術(shù)作為 EEE PHY內(nèi)容的一部分。在 PHY 裝置內(nèi)部設(shè)置控制策略 (policy control) 輔助引擎與電路后，AutoGrEEEn 技術(shù)即可讓具備非 EEE MAC 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)的指示訊號(hào) (in-band signaling) 對(duì) PHY 進(jìn)行控制。要達(dá)到這樣的目的，則必須替換 PHY 與 MAC 芯片。有多種系統(tǒng)會(huì)把 MAC 與 PHY 當(dāng)作兩種不同的芯片使用，MAC 往往會(huì)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(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)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(huì)遇到需要另外開發(fā)替換內(nèi)嵌 MAC 的裝置的困難。

有了 Broadcom 的 AutoGrEEEn 技術(shù)，就無(wú)需更換 MAC 芯片上的 MAC/PHY 接口，馬上就能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的非EEE 兼容的MAC 芯片和BRCM AutoGrEEEn 使能的PHY 的對(duì)接。

結(jié)論

本文介紹 Broadcom 節(jié)能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其以 IEEE 802.3az 草案標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，所利用的方式如下：
1. 多元的控制策略
2. 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”。
3. 軟件將在各種應(yīng)用與空間的大幅節(jié)能方面扮演關(guān)鍵角色，進(jìn)而達(dá)到最佳的節(jié)能效果，且控制策略(control policy) 可以進(jìn)行客制化。

查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問http://www.broadcom.com/collateral/wp/EEE-WP101-R.pdf

關(guān)于作者

Wael William Diab 目前在 Broadcom 的CTO 辦公室中擔(dān)任負(fù)責(zé)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)事業(yè)群的技術(shù)策略技術(shù)總監(jiān)。Wael 是 IEEE 的資深會(huì)員， IEEE 曾全體一致選他擔(dān)任 IEEE 802.3 以太網(wǎng)絡(luò)工作小組副主席。Wael是 IEEE-SA 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) RevCom 與 AudCom 委員會(huì)的會(huì)員，且為曾發(fā)表著作的作者，曾與人合著《Ethernet in the First Mile: Access for Everyone》(以太用戶接取網(wǎng)絡(luò)：人人都可接取，IEEE 出版) 以及《Broadband Services: Business Models and Technologies for Community Networks》( 寬帶服務(wù)：小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)模式與技術(shù))。

Wael 擁有史丹佛大學(xué)電子工程系學(xué)士和碩士學(xué)位、史丹佛經(jīng)濟(jì)學(xué)學(xué)士學(xué)位、沃頓商學(xué)院榮譽(yù)企管碩士。他已在網(wǎng)絡(luò)空間方面研發(fā)出 100 個(gè)以上的專利。