利用低功率以太网节约功耗的两种方法

作者：Garrett Yamasaki，TI公司

“以太网为何如此耗电？”是一个很常见的问题。典型的有功功率10/100 Mbps 以太网物理层(PHY)收发器耗电为110mW～300mW，而10/100/1000Mbps千兆以太网PHY耗电为450mW～1000mW。以太网PHY成为板上的最大耗电大户，以及评估封闭系统热量平衡重要的考量因素，这种情况也并不罕见。目前，已有多种概念化的以太网用低功率模型能够降低整体系统功率。本文将介绍两种广受欢迎的功耗节约功能，其能够实现更低的系统温度以及更少的功率成本。

节能以太网

节能以太网(EEE)，如电气电子工程师学会(IEEE) 802.3az所定义的，指在低通道利用率时消除空闲信号传递的PHY及介质访问控制(MAC)。如图1所示，当发送器在“平静”时间禁用时，EEE能够实现低功耗期间，并伴有短刷新周期。这些平静时间通过避免在活动链路持续传输空闲信号这样的浪费性动作实现节约能耗，同时刷新周期能够确保链路的存在，以及PHY内部以及PHY之间的计时保持在有效状态。

  
图1：EEE状态流程图

当出现传输数据时，PHY的MAC信号就会退出EEE状态，EEE模式就会透明地呈现给更更高层级。PHY将退出低功耗模式，并传输空闲电码组，以使远端设备退出低功耗模式。

更多关于EEE的详细信息，请参见应用说明“DP83822节能以太网IEEE 802.3az。”

远程唤醒

远程唤醒(WOL)能够使以太网PHY保持在活动状态，同时通过启用系统的后端组件（处理器、微控制器(MCU)、专用集成电路 (ASIC)或其他组件）节约能耗，以选择性的进行电源休眠。当以太网PHY收到已知的魔术包时，就会唤醒这类后端组件。

当系统拥有明确定义的触发唤醒用WOL刺激时，WOL机制能够在保持以太网收发器处于唤醒状态的同时，让工程师节约整体系统的功耗。WOL有多种不同的实现方法，具体见应用说明“DP83822远程唤醒。”

图2所示为以太网PHY在发送唤醒信号前会监控入口包的魔术模式机制。


图2：WOL魔术包范例

现在，您已经了解两种使用以太网PHY节约功耗的方法，您打算在系统中使用哪一种呢？