RG-S2900G-E系列产品EEE节能技术解析

EEE(Energy Efficient Ethernet)，高效能以太网，是一种在 PHY 上的节省能源的以太网方案。这些 PHY 所规划的省电方法是一种叫做 Low Power Idle (LPI, 低功耗闲置模式) 的技术。

EEE节能技术

局域网链路一般利用率不到10%，甚至在高峰期利用率也不到100%。当没有数据发送的时候，较低速物理层(每秒10MB)会停止发送，并且自动消耗较少的电力。然而，更高速物理层(100BASE-TX、1000BASE-T和10GBASE-T)，也就是与数据中心相关的物理层，为保持linkup状态，在没有数据发送的时候仍然连续发送IDLE信号，因此在闲置的时候也继续耗电。

为了改善此问题，IEEE 802.3az(Energy-Efficient Ethernet，EEE)标准给全部以太网BASE-T收发器(100base-tx/1000base-t/10Gbase-t)和背板物理层(1000base-kx, 10Gbase-kr and 10Gbase-kx4)标准增加低耗电闲置(LPI)模式，使得在网络空闲时，系统自动进入低功耗模式以节省功耗，并且，还提供了标准化的信令机制，让物理层链路的任何一端系统迅速在正常运行模式和LPI状态之间转换。

EEE定义MAC和PHY同时支持LPI模式，当LPI模式开启，网络互连端在低链路利用率期间节省能量。EEE提供标准化的信令机制，协调发送进入退出LPI模式，且保证在此期间不会改变link状态，同时不丢帧错帧。 EEE的低耗电闲置(LPI)模式，使网络设备可以迅速在全速运行和低耗电闲置模式之间转换，而且转换的时延非常短，并对上层协议和运用透明。

当没有信息传输时，EEE规定以太网芯片处于休眠状态，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。

对于10M模式，EEE为了制定出更加节省功耗的10Base-T标准，从电路本身出发，提出了10Base-Te标准，此新标准完全兼容原来10Base-T使用的5类线缆，可以保证100m的传输距离。其主要变化是线缆传输信号电压有所降低，它能够快速调整连接设备的电源模式。

100M 以上接口的固有以太网标准规格具备闲置状态 (Active Idle State)，若要维持在开机状态，不受数据传输的限制，则需使用大量的电路。因此，无论连接上有没有数据，耗电量都很大。对于1000BASE-T和10GBASE-T收发器，新的LPI模式已经确定了。关键的功能是：

1.包括一个LPI信令模式。

2.包括一个更新周期，要求以LPI模式传送短训练序列，这样，物理层参数就能够更新并且保持最新状态。

3.包括一个wake信号定义，能够用于LPI模式快速从睡眠状态唤醒一个物理层。

4.能够从本地系统通过MAC或站管理发出的信令启动，也能够从物理链路上的远程系统启动。

由于这些功能，从LPI模式过渡到活跃状态所用的时间还不足物理层初始连接所用时间的0.001%。由于LPI状态的进入退出对整个系统的上层协议和应用是相对透明的，为防止当PHY从睡眠恢复到唤醒状态后MAC立即就去发送数据从而导致数据丢失，节能以太网要求数据传输要等到物理层被充分唤醒，即保持一段延迟以便对端准备好接收数据，这样数据就不会丢失。节能以太网标准还提供一个机制，能够把发送时间推迟到比规定的最低时间还长，允许延长系统的唤醒时间，这样就可以使采用IEEE 802.1AB协议的整个网络得到协调。这允许在正常模式和LPI模式之间有更精细和更灵活的周期。

EEE实现原理

LPI信号会通过LPI客户端告诉PHY和对端设备由于没有数据发送将进入LPI节能模式。此模式需要额外的时间才能重新恢复到正常运行模式。本端检测到对端LPI信号发送则通告本端LPI客户端进入相应节能模式。

LPI信号假定MAC定义简化的带载波检测延迟的全双工运行模式。当PHY运行在LPI模式时支持全双工运行，但通过载波监听信号去延迟数据发送。

MAC端和PHY端的功能介绍

在EEE标准中，MAC是EEE的控制核心，掌握进入退出LPI模式的主动权，PHY只配合MAC执行相应动作。PHY端LPI模式是由MAC端LPI客户端控制实现相关动作的。

EEE能力在自动协商阶段需要通告相互之间的EEE能力。自动协商根据双方支持的能力确定共同工作能力，并配置联合工作。