A complexidade do USB-C revelada pelo módulo 10G Ethernet da Framework

 (jeffgeerling.com)
1 pontos por GN⁺ 3 시간 전 | 1 comentários | Compartilhar no WhatsApp
  • O 10G Ethernet Expansion Card da WisdPi é um módulo 10GbE que se encaixa no slot de expansão da Framework, mas seu desempenho real depende muito das especificações detalhadas da porta USB-C e dos drivers
  • Para que o controlador Realtek RTL8159 alcance velocidades próximas de 10Gbps, é necessária uma conexão USB 3.2 Gen 2x2, ou seja, 20Gbps; em algumas configurações de USB4 e em USB 3.2 Gen 2x1, ocorre gargalo
  • No Framework 13 AMD Ryzen AI 5 340, nem o Windows 11 atingiu a velocidade esperada, e o Linux ficou ainda abaixo; no Framework 12, com os drivers padrão, o iperf3 também ficou em cerca de 7Gbps
  • Após instalar o driver da Realtek no Windows, o Framework 12 registrou mais de 9,4Gbps, mas ainda há limitações em transferência bidirecional e aquecimento
  • Para a maioria dos usuários, o Ethernet Expansion Card de 2.5Gbps, de cerca de US$ 40, é mais realista; vale considerar o WisdPi 10G Card de US$ 99 apenas quando for necessário ter rede cabeada mais rápida sem usar um dongle USB-C externo

Portas USB-C e drivers determinam o desempenho em 10GbE

  • O 10G Ethernet Expansion Card da WisdPi pode ser instalado em um Expansion slot disponível de computadores Framework e também pode ser usado no Framework Desktop
  • O Framework Expansion Card se conecta à placa-mãe via USB-C, e essa estrutura se torna a principal limitação para o desempenho em 10GbE
  • O controlador Ethernet Realtek RTL8159 integrado precisa de uma conexão USB 3.2 Gen 2x2, ou seja, 20Gbps, para entregar velocidades próximas aos 10Gbps nominais
    • Em muitas configurações de USB4 e em todas as conexões USB 3.2 Gen 2x1, há gargalo
    • Nesses casos, a largura de banda fica limitada a menos de 8Gbps
  • No Framework 13 AMD Ryzen AI 5 340, a largura de banda média no Windows 11 não chegou aos 9,4Gbps, que é o máximo prático de uso real para 10Gbps
    • No Linux, o desempenho no mesmo notebook foi um pouco menor
    • A documentação de portas da Framework informa que as portas 1 e 3 desse notebook oferecem suporte a USB 3.2 Gen 2x2
  • No Framework 12, foi confirmado que ele oferece suporte a velocidades USB 3.2 Gen 2x2 conforme a documentação, mas no Linux a velocidade esperada não apareceu
    • No lsusb, a porta aparece como 20000Mbps, ou seja, 20Gbps
    • O iperf3 registrou apenas cerca de 7Gbps
    • Houve uma tentativa de baixar e compilar o driver da Realtek no Ubuntu 26.04, mas ocorreu erro, presumivelmente porque o kernel Linux 7.x da distribuição é novo demais
  • Mesmo no Windows 11, usando apenas o driver padrão, o desempenho do iperf3 no Framework 12 foi parecido com o do Linux
    • O USB Tree Viewer confirmou que a porta era exibida como Gen 2x2
    • No Windows, a instalação do driver da Realtek foi concluída corretamente e, depois disso, foram registrados mais de 9,4Gbps

O preço de uma rede cabeada rápida: aquecimento e portabilidade

  • No ambiente Windows com o driver da Realtek instalado, o desempenho se aproximou do nível 10GbE desejado, mas o módulo ficou muito quente durante testes prolongados
  • Em testes bidirecionais, foram registrados cerca de 9Gbps de upload e 4–5Gbps de download
  • A temperatura da superfície plástica inferior do módulo, verificada com uma câmera térmica, chegou a perto de 70°C
    • Não é um nível que cause queimadura imediata por contato, mas o contato prolongado pode causar Toasted Skin Syndrome
    • A WisdPi respondeu que a temperatura da superfície plástica está em conformidade com os limites de segurança de temperatura da IEC 62368-1
    • A posição da empresa é que não há problema desde que a pele não fique em contato com a superfície por mais de 10 segundos
  • Como notebooks são frequentemente usados no colo, é recomendável usar este módulo em um ambiente fora do colo
    • Na maioria dos usos no colo, é comum usar WiFi
    • Como o módulo se projeta alguns centímetros para fora do notebook, ele deve ser removido ao usar uma sleeve ou uma bolsa justa para notebook
  • Para a maioria dos usuários, o Ethernet Expansion Card, de cerca de US$ 40, é uma escolha mais realista
    • Esse cartão oferece suporte a 2.5Gbps
    • Só vale considerar o WisdPi 10G Card de US$ 99 quando for necessária uma velocidade maior e não se quiser usar um dongle USB-C externo
    • No momento da redação, o WisdPi 10G Card estava esgotado
  • O produto testado foi uma unidade fornecida pela WisdPi para testes e review

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1 comentários

 
GN⁺ 3 시간 전
Opiniões do Hacker News

  • Isto não é tanto sobre a complexidade do USB-C, mas mais sobre a confusão que o USB IF criou para o antigo conector USB-A azul: USB 3.2 Gen 2x2
    USB 3.2 Gen 2x2 é uma variante de 20 Gb/s do USB 3, mas o suporte é muito raro, e hoje em dia é uma decisão estranha criar um dispositivo que exija isso para atingir desempenho máximo. Para portas de alta velocidade, normalmente há suporte mais amplo a USB4 ou Thunderbolt 3 ou superior, então o motivo deve ter sido algum chip de apelo comercial duvidoso que ficou disponível a baixo custo
    Isso não melhora a confusão do USB-C de “o que esta porta suporta?”, mas este caso específico é anterior ao USB-C e, em geral, é algo que você quase nunca vai encontrar

    • 3.2 Gen 2x2 e o 1x2, que às vezes aparece em cabos mais fracos, são exclusivos de USB-C
      Portas e cabos USB-C têm quatro lanes USB 3 “SuperSpeed”, não duas; ao usar um cabo A-C, apenas um par delas é conectado. O modo “x2” foi criado para usar o segundo par de lanes, que originalmente ficaria ocioso
      Só que ele nem sempre fica ocioso. O modo alternativo DisplayPort envia DisplayPort por essas duas lanes “ociosas”, permitindo usar dados USB 3 junto com DisplayPort em meia velocidade, ou então usa as quatro lanes e deixa apenas DisplayPort em velocidade total e USB 2. Thunderbolt 3 e os USB4/TBT4 mais recentes usam as quatro lanes e fazem tunelamento de tudo
    • Uma interface de Ethernet 10 Gb/s não precisa de uma porta USB de 20 Gb/s para entregar desempenho máximo e, ao contrário do que o autor pensa, já atinge o limite em uma porta USB de 10 Gb/s
      O principal uso de uma porta USB de 20 Gb/s é conectar um SSD NVMe externo quando não se tem uma porta USB4 ou Thunderbolt mais rápida e um SSD compatível
      Em SSDs NVMe externos via USB, uma porta USB de 20 Gb/s dobra a vazão, mas em uma interface Ethernet de 10 Gb/s a melhoria é, na prática, desprezível
      Eu não diria que portas USB Type-C de 20 Gb/s têm suporte “muito raro”. Todo mini PC ou placa-mãe desktop que comprei nos últimos 10 anos tinha pelo menos uma porta USB dessas
      Onde essas portas parecem raras é em notebooks, porque a maioria dos notebooks já tem poucas portas USB para começo de conversa

  • Só pelo título fica ambíguo, mas isto não é um produto da Framework; é um produto da Wisdpi feito para o formato de cartão de expansão da Framework

    • É muito bom ver um ecossistema surgindo em torno desse formato. É como o antigo PCMCIA, mas em uma versão que não é horrível
    • É um produto feito em cooperação com a Framework
    • Queria perguntar ao Nirav: seria possível criar um adaptador Ethernet USB-C baseado em chip Intel para permitir o uso de recursos vPro com chips Intel compatíveis com vPro em notebooks Framework?
      Quando a placa-mãe da Framework for reaproveitada mais tarde como servidor doméstico, ter vPro daria recursos de gerenciamento, então essa provavelmente seria a última coisa que faria falta

  • Ri da ideia de Ethernet cabeada 10G em um notebook. Em uma dock station até faz sentido, mas ainda assim é divertido
    Gosto do fato de as portas de expansão da Framework serem baseadas em USB-C. Elas implementam de fato o slot hot-plug para o qual o USB foi criado originalmente. Ainda assim, eu já disse à Intel no passado que usar Ethernet com certos tipos de pacote poderia ser mais barato e entregar a mesma velocidade, e ATA over Ethernet provou isso. Claro que aí o consórcio USB não receberia o “imposto de certificação” :-)
    Deixando o cinismo de lado, ao ver problemas de projeto como esse, talvez faça sentido no futuro ter placas dissipadoras de calor ao redor de portas plug-in em notebooks. Só que isso os deixaria mais grossos, e as pessoas são obcecadas por finura

    • O que uma dock station mudaria? Às vezes você pode querer gastar 1 ou 2 minutos preparando o notebook para uma configuração um pouco mais séria, e isso é igualmente razoável com ou sem dock station
    • No começo das redes sem fio, eu mantinha as redes sem fio e cabeada agregadas no notebook. Acho que o Wi-Fi era algo como 2 Mbps, mas quando precisava fazer uma transferência grande, bastava ir até uma porta cabeada da casa e plugar para obter 100 Mbps
    • A parte de multimídia já foi mencionada em outro lugar, mas, por exemplo, onde trabalho há placas de desenvolvimento e protótipos com Ethernet 10G, e a maioria dos desenvolvedores usa notebook, não uma workstation fixa
      Dá para testar com adaptadores Thunderbolt 10G pequenos, mas excessivamente caros, e em muitos casos a vazão total realmente aparece
    • O problema das dock stations é que elas são mais caras do que adaptadores Ethernet. Como eu não queria gastar mais 400 dólares em uma dock Caldigit (TS4), testei alguns dongles de 2,5 Gbps ou mais no notebook. Já tenho uma TS3 com Ethernet de 1 Gbps
      Infelizmente, todos os três dongles USB-C que testei tiveram desempenho muito pior do que a Ethernet gigabit integrada à dock, e pareciam usar o chipset RTL8156, conhecido por ser instável
      Agora encomendei um quarto dongle. Se eu continuar comprando coisas assim em quantidade suficiente, vou acabar gastando mais do que teria gasto comprando a dock certa desde o início
    • Se você trabalha com mídia, ter uma conexão 10G no notebook não é algo tão absurdo. Na prática, muitas vezes é preciso usar algo como Thunderbolt em vez de NAS por causa da baixa velocidade da rede. Por exemplo, ao descarregar dados em um set de filmagem

  • Todas as placas PCIe de Ethernet 10G que já vi tinham dissipador; às vezes ele cobria a placa inteira, ou até havia uma ventoinha pequena presa ao dissipador
    Esperar que isso funcione continuamente em um notebook é forçar bastante o orçamento de dissipação térmica
    Além disso, o notebook em questão usa um chipset AMD FP8; dependendo de como as portas estiverem configuradas, se uma porta estiver alocada para vídeo, o USB pode ficar limitado a 10G

    • O novo chip da Realtek consome menos de 2 W no próprio chip, e a placa inteira menos de 3–4 W: https://www.servethehome.com/cheap-10gbe-realtek-rtl8127-nic...
    • Ainda ontem eu estava comparando NICs Ethernet 10G, e o ChatGPT insistia que elas esquentavam demais independentemente da taxa real de transferência. Segundo ele, era assim a menos que eu reduzisse e aumentasse manualmente a velocidade do link
      Pelo mesmo motivo que carregamento sem fio parece desperdício, isso me fez repensar se faz sentido deixar um dongle desses na mesa o dia inteiro
    • Sim, Ethernet 10Gb funciona quente. Recabeei minha casa para 10Gb (uso FTTP de 8Gb), e me incomoda bastante ver o dock Thunderbolt esquentando
    • Então o gabinete inteiro da placa da Framework deveria ter sido feito de cobre?

  • Só chega a 95% da velocidade anunciada do produto? Ainda está ótimo. Continua sendo uma velocidade enorme

    • O ponto era que chegar a esses 95% foi trabalhoso demais, e, se algo desse errado, caía para algo mais perto de 75%
    • Na direção oposta, só dá para conseguir 4–5 Gbps

  • USB “5Gb/s” na prática é USB de 4Gb/s, então uma interface Ethernet de 5Gb/s não consegue atingir a velocidade máxima em USB de 5Gb/s, mas USB “10Gb/s” na prática é perto o suficiente de 10Gb/s
    Ethernet 10Gb/s também não é exatamente 10Gb/s, mas a diferença é desprezível
    Portanto, não é necessário USB de 20Gb/s para atingir a velocidade máxima com uma interface Ethernet 10Gb/s; uma porta USB 10Gb/s basta
    O overhead de enquadramento de dados do USB é um pouco maior que o do Ethernet, então a vazão máxima de uma interface Ethernet USB 10Gb/s é um pouco menor que a de uma NIC Ethernet PCIe, mas a diferença não é significativa. Normalmente, outros fatores, como drivers de dispositivo ruins ou programas ineficientes, geram variações muito maiores na vazão Ethernet
    A vazão de 9,4Gb/s obtida no texto é totalmente razoável considerando o overhead dos pacotes e, em termos de dados do usuário, não é possível chegar a 10Gb/s independentemente do hardware. Uma interface USB de 20Gb/s também não traria uma melhoria relevante

  • Antes de Jeff começar a falar sobre isso, comprei no AliExpress um adaptador Ethernet barato com o novo chip da Realtek por cerca de 55 euros
    Funciona muito bem, mas, como não tenho hardware USB 3.2 Gen 2x2, só consigo cerca de 4 Gbps. Ainda assim, estou bem satisfeito só por passar a barreira de 1G, e, quando eu tiver hardware melhor no futuro, poderei continuar usando o adaptador. Nem preciso passar pelas etapas de 2,5 Gbps ou 5 Gbps

  • A ideia de fazer Ethernet como placa de expansão, e não como dongle, em certa medida não faz sentido para mim. Ainda mais quando, como neste caso, ela fica projetada para fora da lateral do chassi
    Se você estiver em trânsito, precisa tirá-la do chassi para que não quebre dentro da mochila. Nesse caso, é mais fácil deixar uma placa USB-C comum naquela porta e colocar um dongle na mochila em vez da placa de expansão
    Se não estiver em trânsito, você está na mesa e, ainda assim, acho melhor conectar um dongle do que ficar trocando placas de expansão com frequência
    Não estou dizendo que eu nunca gostaria de uma placa de expansão, mas parece um uso bem de nicho

    • Muita gente usa notebook como substituto de desktop e, em vez de realmente carregá-lo para todo lado, deixa-o em um lugar ou apenas o move entre dois locais (mesa de casa/mesa do escritório)
    • Em locais fixos ou em uma mesa, também é muito comum usar um dock com Ethernet
      De qualquer forma, talvez exista para mostrar as possibilidades ao consumidor. E se um padrão de rede com menor altura se popularizar?
    • Muitas coisas da Framework não têm esse mesmo caráter? Molduras coloridas substituíveis são divertidas, mas bem de nicho
    • Também não entendo muito bem
      Faria muito mais sentido se houvesse uma porta Ethernet dobrável ou extensível que ficasse nivelada com o chassi quando não estivesse em uso
      [0] É mais fácil mostrar o que quero dizer: https://www.reddit.com/r/TechnologyPorn/comments/hvlxep/orig...
    • Não há muito o que entender. O circuito não cabe dentro do slot da placa de expansão. Dá para plugar um dongle no lugar, mas aí fica um buraco grande no notebook e um cabo para fora. Ou então basta comprar uma bolsa de notebook mais larga. Existem em vários tamanhos

  • 10G em cobre é famoso por consumir muita energia. Por isso mais de 90% das minhas portas 10G são SFP

  • Vejo a questão de temperatura quase inteiramente como um problema do cobre. Isso acontece em qualquer interface que use cabos CATx, e elas sempre esquentam muito
    Em 10Gbps ou mais, SFP e fibra óptica mais rápida são sempre a resposta, porque praticamente não têm problema de calor. O “único” problema é que pouquíssimas residências têm cabeamento de fibra óptica