位移動的能量

　　引言

　　每位工程師都知道做功需要消耗能量，即使是在移動信息時，能量也是必須的。過去幾年世界一直處于信息爆炸時代，我們正在以難以想象的速度產(chǎn)生新信息，而且大部分是通過互聯(lián)網(wǎng)來分享這些信息。根據(jù)2010年思科視覺網(wǎng)絡指標(Visual Networking Index，VNI)預測顯示，全球互聯(lián)網(wǎng)流量到2014年將會增加四倍以上，超過2009年每年的767exabytes(EB)，約為Zettabyte的3/4。這些數(shù)據(jù)十分驚人，信息不僅在網(wǎng)絡上傳輸，而且還存儲在遍布世界各地的需要電力的龐大系統(tǒng)當中。這對設計計算、通信平臺和系統(tǒng)的工程師來說代表什么?這代表需要用更少的電力做更多的事情。

　　用更少做到更多

　　思科VNI預測報告中指出預計的數(shù)據(jù)將增長10倍，這已經(jīng)在2008年的互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)生了。如果像這份報告所推斷的：每隔6年信息量即增加十倍，那么到2025年全球互聯(lián)網(wǎng)每年的數(shù)據(jù)將達到超過700億terabytes(TB)-這相當于約7000億片4層藍光光盤!換個角度來看，如果把這些光盤堆迭起來，長度足足可以來回月球一趟而且還綽綽有余，這真是一個驚人的數(shù)據(jù)!

　　工程師們一直在尋找一種可以降低各種媒介傳遞信息所需能量的方法。我們可以想想看，在1000米的雙絞線上負載10kbps的RS-485收發(fā)器鏈路每端大約消耗150mW的功率。兩端的能量總計達到了每位米30納焦耳(nJ/b•m)。而在1000米長光纖鏈路上載負10G以太網(wǎng)數(shù)據(jù)每端功耗大約為1W，能量減少到了每位米200微微焦耳(pJ/b•m)，相同的距離每位功耗減少了150倍。這還僅包括收發(fā)器和媒體，而沒有包括信息的交換或處理，但問題在于現(xiàn)在移動每個位的能量正在不斷下降，其速度超過了流量增加的速度。

　　同時，上述情況還存在設備密度的問題，這也是一個瓶頸。如果是以1Gbps交換數(shù)據(jù)的同一個1U系統(tǒng)，現(xiàn)在必須以10Gbps交換數(shù)據(jù)，在某些方面必須做出讓步。在前面的實例中，移動一單位所需能量(規(guī)范化數(shù)據(jù))的功耗被降低了。然而在現(xiàn)實世界中并不是這樣的情況。如果交換機有16個采用光學模塊的SFP+連接器，其每個功耗為1W，那么，就會占用1U空間，無論交換機光纖設備和信號調(diào)節(jié)器需要多少功耗(大約100W或以上)，都要加上相關模塊的16W功耗。如果設備升級到QSFP 40Gbps以太網(wǎng)，那么每個模塊的功耗將大幅提升至近2W，交換機需要處理的每個端口通道有4倍之多(見圖1)，這也增加了內(nèi)部功耗。