位移动的能量

引言

每位工程师都知道做功需要消耗能量，即使是在移动信息时，能量也是必须的。过去几年世界一直处于信息爆炸时代，我们正在以难以想象的速度产生新信息，而且大部分是通过互联网来分享这些信息。根据2010年思科视觉网络指标(Visual Networking Index，VNI)预测显示，全球互联网流量到2014年将会增加四倍以上，超过2009年每年的767exabytes(EB)，约为Zettabyte的3/4。这些数据十分惊人，信息不仅在网络上传输，而且还存储在遍布世界各地的需要电力的庞大系统当中。这对设计计算、通信平台和系统的工程师来说代表什么?这代表需要用更少的电力做更多的事情。

用更少做到更多

思科VNI预测报告中指出预计的数据将增长10倍，这已经在2008年的互联网上发生了。如果像这份报告所推断的：每隔6年信息量即增加十倍，那么到2025年全球互联网每年的数据将达到超过700亿terabytes(TB)-这相当于约7000亿片4层蓝光光盘!换个角度来看，如果把这些光盘堆迭起来，长度足足可以来回月球一趟而且还绰绰有余，这真是一个惊人的数据!

工程师们一直在寻找一种可以降低各种媒介传递信息所需能量的方法。我们可以想想看，在1000米的双绞线上负载10kbps的RS-485收发器链路每端大约消耗150mW的功率。两端的能量总计达到了每位米30纳焦耳(nJ/b•m)。而在1000米长光纤链路上载负10G以太网数据每端功耗大约为1W，能量减少到了每位米200微微焦耳(pJ/b•m)，相同的距离每位功耗减少了150倍。这还仅包括收发器和媒体，而没有包括信息的交换或处理，但问题在于现在移动每个位的能量正在不断下降，其速度超过了流量增加的速度。

同时，上述情况还存在设备密度的问题，这也是一个瓶颈。如果是以1Gbps交换数据的同一个1U系统，现在必须以10Gbps交换数据，在某些方面必须做出让步。在前面的实例中，移动一单位所需能量(规范化数据)的功耗被降低了。然而在现实世界中并不是这样的情况。如果交换机有16个采用光学模块的SFP+连接器，其每个功耗为1W，那么，就会占用1U空间，无论交换机光纤设备和信号调节器需要多少功耗(大约100W或以上)，都要加上相关模块的16W功耗。如果设备升级到QSFP 40Gbps以太网，那么每个模块的功耗将大幅提升至近2W，交换机需要处理的每个端口通道有4倍之多(见图1)，这也增加了内部功耗。