Das Framework-10G-Ethernet-Modul zeigt die Komplexität von USB-C

 (jeffgeerling.com)
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  • Die 10G Ethernet Expansion Card von WisdPi ist zwar ein 10GbE-Modul für den Erweiterungsslot von Framework, die tatsächliche Leistung hängt jedoch stark von den genauen USB-C-Spezifikationen des Ports und den Treibern ab
  • Damit der Realtek-Controller RTL8159 Geschwindigkeiten nahe 10 Gbit/s erreicht, ist eine USB-3.2-Gen-2x2-Verbindung, also 20 Gbit/s, erforderlich; bei manchen USB4-Konfigurationen und bei USB 3.2 Gen 2x1 entsteht daher ein Flaschenhals
  • Beim Framework 13 AMD Ryzen AI 5 340 blieb selbst Windows 11 unter der erwarteten Geschwindigkeit, Linux lag noch darunter, und auch beim Framework 12 kam iperf3 mit dem Standardtreiber nur auf etwa 7 Gbit/s
  • Nach der Installation des Realtek-Treibers unter Windows erreichte das Framework 12 mehr als 9,4 Gbit/s, doch bei bidirektionalen Übertragungen und der Wärmeentwicklung bleiben weiterhin Einschränkungen
  • Für die meisten Nutzer ist die Ethernet Expansion Card mit 2,5 Gbit/s für rund 40 US-Dollar die realistischere Wahl; die WisdPi 10G Card für 99 US-Dollar lohnt sich nur, wenn ohne externen USB-C-Dongle ein schnelleres kabelgebundenes Netzwerk benötigt wird

USB-C-Port und Treiber entscheiden über die 10GbE-Leistung

  • Die 10G Ethernet Expansion Card von WisdPi kann in einen freien Erweiterungsslot von Framework-Computern eingesetzt werden und funktioniert auch mit dem Framework Desktop
  • Die Framework Expansion Card ist über USB-C mit dem Mainboard verbunden, und genau diese Struktur ist die zentrale Einschränkung für die 10GbE-Leistung
  • Der verbaute Ethernet-Controller Realtek RTL8159 benötigt für Geschwindigkeiten nahe den nominellen 10 Gbit/s eine USB-3.2-Gen-2x2-Verbindung, also 20 Gbit/s
    • Bei vielen USB4-Konfigurationen und bei sämtlichen USB-3.2-Gen-2x1-Verbindungen entsteht ein Flaschenhals
    • In diesem Fall ist die Bandbreite auf unter 8 Gbit/s begrenzt
  • Beim Framework 13 AMD Ryzen AI 5 340 blieb die durchschnittliche Bandbreite unter Windows 11 unter den 9,4 Gbit/s, die in der Praxis das Maximum von 10GbE darstellen
    • Unter Linux war die Leistung auf demselben Notebook noch etwas geringer
    • Die Port-Dokumentation von Framework gibt an, dass Port 1 und 3 dieses Notebooks USB 3.2 Gen 2x2 unterstützen
  • Beim Framework 12 wurde bestätigt, dass laut Dokumentation USB 3.2 Gen 2x2 unterstützt wird, unter Linux wurden jedoch nicht die erwarteten Geschwindigkeiten erreicht
    • In lsusb wurde der Port mit 20000 Mbps, also 20 Gbit/s, angezeigt
    • iperf3 erreichte nur etwa 7 Gbit/s
    • Es wurde versucht, den Realtek-Treiber unter Ubuntu 26.04 herunterzuladen und zu kompilieren, dies schlug jedoch mit einem Fehler fehl; vermutet wird, dass der Linux-Kernel 7.x der Distribution zu neu ist
  • Auch unter Windows 11 war die iperf3-Leistung des Framework 12 mit nur dem Standardtreiber ähnlich wie unter Linux
    • Mit USB Tree Viewer wurde bestätigt, dass der Port als Gen 2x2 angezeigt wird
    • Unter Windows ließ sich der Realtek-Treiber problemlos installieren, danach wurden mehr als 9,4 Gbit/s erreicht

Der Preis für schnelles kabelgebundenes Netzwerk: Hitze und Mobilität

  • In der Windows-Umgebung mit installiertem Realtek-Treiber kam die Leistung zwar nahe an das gewünschte 10GbE-Niveau heran, doch das Modul wurde bei längeren Tests sehr heiß
  • In bidirektionalen Tests wurden etwa 9 Gbit/s Upload und 4–5 Gbit/s Download gemessen
  • Mit einer Wärmebildkamera wurde an der unteren Kunststoffoberfläche des Moduls eine Temperatur von nahe 70 °C festgestellt
    • Das reicht zwar nicht für sofortige Kontaktverbrennungen, kann bei längerem Hautkontakt aber Toasted-Skin-Syndrom verursachen
    • WisdPi erklärte, dass die Temperatur der Kunststoffoberfläche die Temperatursicherheitsgrenzen von IEC 62368-1 einhält
    • Nach Ansicht des Unternehmens ist es unproblematisch, solange die Haut die Oberfläche nicht länger als 10 Sekunden berührt
  • Da Notebooks oft auf dem Schoß verwendet werden, wird empfohlen, dieses Modul nicht auf dem Schoß zu verwenden
    • In den meisten Nutzungsszenarien auf dem Schoß wird ohnehin eher WLAN verwendet
    • Das Modul ragt einige Zentimeter aus dem Notebook heraus und sollte daher entfernt werden, wenn eine Notebook-Hülle oder eine eng anliegende Tasche verwendet wird
  • Für die meisten Nutzer ist die Ethernet Expansion Card für rund 40 US-Dollar die praktischere Wahl
    • Diese Karte unterstützt 2,5 Gbit/s
    • Die 99 US-Dollar teure WisdPi 10G Card ist nur dann eine Überlegung wert, wenn höhere Geschwindigkeiten benötigt werden und kein externer USB-C-Dongle gewünscht ist
    • Zum Zeitpunkt des Schreibens war die WisdPi 10G Card ausverkauft
  • Das getestete Produkt war ein von WisdPi für Test und Review bereitgestelltes Exemplar

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1 Kommentare

 
GN⁺ 3 시간 전
Meinungen auf Hacker News

  • Hier geht es weniger um die Komplexität von USB-C als vielmehr um das Durcheinander namens USB 3.2 Gen 2x2, das das USB-IF für den alten blauen USB-A-Stecker geschaffen hat.
    USB 3.2 Gen 2x2 ist eine 20-Gb/s-Variante von USB 3, wird aber nur sehr selten unterstützt, und heute ein Gerät zu bauen, das für maximale Leistung genau das voraussetzt, ist eine merkwürdige Entscheidung. Bei schnellen Ports werden in der Regel USB4 oder Thunderbolt 3 und neuer deutlich breiter unterstützt; vermutlich war der Grund, dass ein schwer vermarktbarer Chip günstig verfügbar war.
    Das macht die Verwirrung bei USB-C nach dem Motto „Was unterstützt dieser Port eigentlich?“ nicht besser, aber dieser konkrete Fall ist älter als USB-C und etwas, dem man normalerweise kaum begegnet.

    • 3.2 Gen 2x2 und das gelegentlich bei schwachen Kabeln relevante 1x2 sind USB-C-exklusiv.
      USB-C-Ports und -Kabel haben nicht zwei, sondern vier USB-3-„SuperSpeed“-Lanes; bei einem A-auf-C-Kabel ist davon nur ein Paar verbunden. Der „x2“-Modus soll das zweite Lane-Paar nutzen, das sonst ungenutzt bleibt.
      Allerdings bleibt es nicht immer ungenutzt. Der DisplayPort-Alt-Mode nutzt diese „freien“ zwei Lanes, um DisplayPort zu übertragen, sodass USB-3-Daten und DisplayPort mit halber Geschwindigkeit gemeinsam möglich sind; alternativ werden alle vier Lanes für DisplayPort mit voller Geschwindigkeit verwendet, wobei nur USB 2 übrig bleibt. Thunderbolt 3 und aktuelles USB4/TBT4 nutzen alle vier Lanes und tunneln alles darüber.
    • Eine 10-Gb/s-Ethernet-Schnittstelle braucht keinen 20-Gb/s-USB-Port, um ihre maximale Leistung zu erreichen; anders als der Autor meint, erreicht sie diese bereits an einem 10-Gb/s-USB-Port.
      Der wichtigste Einsatzzweck eines 20-Gb/s-USB-Ports ist der Anschluss externer NVMe-SSDs, wenn kein schnellerer USB4- oder Thunderbolt-Port und keine entsprechende SSD vorhanden sind.
      Bei externen USB-NVMe-SSDs verdoppelt ein 20-Gb/s-USB-Port den Durchsatz, bei einer 10-Gb/s-Ethernet-Schnittstelle ist die Verbesserung praktisch vernachlässigbar.
      Ich würde nicht sagen, dass 20-Gb/s-USB-Type-C-Ports „sehr selten unterstützt“ werden. Jeder Mini-PC und jedes Desktop-Mainboard, das ich in den letzten zehn Jahren gekauft habe, hatte mindestens einen solchen USB-Port.
      Selten wirken solche Ports eher bei Laptops, weil die meisten Laptops insgesamt nur wenige USB-Ports haben.

  • Aus der Überschrift wird das nicht klar, aber das ist kein Framework-Produkt, sondern ein Produkt von Wisdpi, das für den Formfaktor der Framework-Erweiterungskarten gebaut wurde.

    • Sehr schön zu sehen, dass rund um diesen Formfaktor ein Ökosystem entsteht. Wie früher PCMCIA, nur in einer nicht schrecklichen Version.
    • Es wurde in Zusammenarbeit mit Framework entwickelt.
    • Ich würde Nirav gern fragen: Wäre es möglich, einen USB-C-Ethernet-Adapter auf Basis eines Intel-Chips zu bauen, damit man auf Framework-Laptops mit vPro-fähigen Intel-Chips die vPro-Funktionen nutzen kann?
      Wenn man ein Framework-Mainboard später als Homeserver weiterverwendet, würde vPro Verwaltungsfunktionen bieten; das wäre vermutlich das letzte fehlende Puzzleteil.

  • 10G kabelgebundenes Ethernet an einem Laptop hat mich zum Lachen gebracht. Bei einer Dockingstation würde ich es nachvollziehen, aber lustig ist es trotzdem.
    Mir gefällt, dass die Framework-Erweiterungsports auf USB-C basieren. Damit setzen sie tatsächlich den Hotplug-Steckplatz um, für den USB ursprünglich gedacht war. Trotzdem hatte ich Intel früher gesagt, dass man Ethernet mit bestimmten Pakettypen günstiger und bei gleicher Geschwindigkeit nutzen könnte; ATA over Ethernet hat das bewiesen. Natürlich würde dem USB-Konsortium dann die „Zertifizierungssteuer“ entgehen :-)
    Zynismus beiseite: Solche Designprobleme zeigen, dass es bei Laptops künftig sinnvoll sein könnte, rund um Plug-in-Ports Wärmeverteilerplatten vorzusehen. Das würde sie allerdings dicker machen, und die Leute sind auf Dünnheit fixiert.

    • Was ändert eine Dockingstation daran? Manchmal möchte man sich vielleicht 1–2 Minuten Zeit nehmen, um einen Laptop etwas ernsthafter einzurichten, und das ist mit oder ohne Dockingstation gleichermaßen vernünftig.
    • In den frühen Tagen drahtloser Netzwerke hatte man auf Laptops WLAN und kabelgebundene Netzwerke gebündelt. WLAN lag, glaube ich, bei etwa 2 Mbit/s; bei größeren Übertragungen konnte man zu einem kabelgebundenen Port im Haus gehen, einstecken und 100 Mbit/s bekommen.
    • Der Multimedia-Aspekt wurde anderswo schon angesprochen, aber bei uns auf der Arbeit gibt es zum Beispiel Entwicklungsboards und Prototypen mit 10G Ethernet, und die meisten Entwickler nutzen Laptops statt fester Workstations.
      Tests sind mit kleinen, aber überteuerten Thunderbolt-10G-Adaptern möglich, und in vielen Fällen erreicht man tatsächlich den vollen Durchsatz.
    • Das Problem bei Dockingstationen ist, dass sie teurer sind als Ethernet-Adapter. Weil ich nicht noch einmal 400 Dollar für ein Caldigit-Dock (TS4) ausgeben wollte, habe ich mehrere Dongles mit mehr als 2,5 Gbit/s für den Laptop ausprobiert. Ein TS3 mit integriertem 1-Gbit/s-Ethernet habe ich bereits.
      Leider waren alle drei getesteten USB-C-Dongles deutlich schlechter als das im Dock integrierte Gigabit-Ethernet und schienen den als instabil bekannten RTL8156-Chipsatz zu verwenden.
      Jetzt habe ich einen vierten Dongle bestellt. Wenn man genug von diesen Dingern kauft, gibt man am Ende vermutlich mehr aus, als wenn man gleich das passende Dock gekauft hätte.
    • Wenn man mit Medien arbeitet, ist eine 10G-Verbindung am Laptop gar nicht so abwegig. Tatsächlich muss man wegen langsamer Netzwerkgeschwindigkeiten oft statt eines NAS etwas wie Thunderbolt verwenden. Ein Beispiel ist das Offloading von Daten direkt am Drehort.

  • Alle PCIe-10G-Ethernet-Karten, die ich gesehen habe, hatten einen Kühlkörper, manchmal bedeckte er sogar die ganze Karte oder es war noch ein kleiner Lüfter am Kühlkörper angebracht.
    Zu erwarten, dass so etwas in einem Laptop dauerhaft läuft, strapaziert das Wärmeabfuhr-Budget ziemlich stark.
    Außerdem hat der betreffende Laptop einen AMD-FP8-Chipsatz; je nachdem, wie die Ports konfiguriert sind, bekommt USB unter Umständen nur 10G, wenn der Port für Video reserviert ist.

    • Realteks neuer Chip braucht auf dem Chip selbst weniger als 2 W, das gesamte Board weniger als 3–4 W: https://www.servethehome.com/cheap-10gbe-realtek-rtl8127-nic...
    • Gerade gestern habe ich 10G-Ethernet-NICs verglichen, und ChatGPT beharrte darauf, dass sie unabhängig vom tatsächlichen Durchsatz extrem heiß würden. Angeblich sei das so, solange man die Verbindungsgeschwindigkeit nicht manuell herunter- und wieder hochsetzt.
      Aus demselben Grund, aus dem sich kabelloses Laden wie Verschwendung anfühlt, bringt mich das dazu, noch einmal darüber nachzudenken, ob es wirklich sinnvoll ist, so einen Dongle den ganzen Tag auf dem Schreibtisch liegen zu lassen.
    • Stimmt, 10Gb-Ethernet läuft heiß. Ich habe mein Haus neu mit 10Gb verkabelt (nutze 8Gb FTTP), und es stört mich ziemlich, wie heiß das Thunderbolt-Dock wird.
    • Hätte man dann das gesamte Gehäuse der Framework-Karte aus Kupfer machen sollen?

  • Es erreicht nur 95 % der beworbenen Produktgeschwindigkeit? Ist doch okay. Das ist immer noch enorm schnell.

    • Der Punkt war, dass es viel zu umständlich war, überhaupt auf diese 95 % zu kommen, und dass man bei falscher Konfiguration eher bei rund 75 % landet.
    • In die Gegenrichtung bekommt man nur 4–5 Gbit/s.

  • „5 Gb/s“-USB ist in Wirklichkeit 4-Gb/s-USB, weshalb ein 5-Gb/s-Ethernet-Interface an 5-Gb/s-USB nicht die volle Geschwindigkeit erreichen kann; „10 Gb/s“-USB ist dagegen tatsächlich nah genug an 10 Gb/s.
    Auch 10-Gb/s-Ethernet sind nicht exakt 10 Gb/s, aber der Unterschied ist vernachlässigbar.
    Daher braucht man für die volle Geschwindigkeit eines 10-Gb/s-Ethernet-Interfaces kein 20-Gb/s-USB; ein 10-Gb/s-USB-Port reicht aus.
    Der Data-Framing-Overhead von USB ist etwas größer als bei Ethernet, deshalb liegt der maximale Durchsatz eines USB-10-Gb/s-Ethernet-Interfaces etwas unter dem einer PCIe-Ethernet-NIC, aber der Unterschied ist nicht relevant. In der Regel sorgen andere Faktoren wie schlechte Gerätetreiber oder ineffiziente Programme für deutlich größere Schwankungen beim Ethernet-Durchsatz.
    Die im Artikel erreichten 9,4 Gb/s Durchsatz sind unter Berücksichtigung des Paket-Overheads völlig plausibel, und bezogen auf Nutzdaten kann man hardwareunabhängig keine 10 Gb/s erreichen. Auch ein 20-Gb/s-USB-Interface würde keine nennenswerte Verbesserung bringen.

  • Bevor Jeff das zum ersten Mal angesprochen hat, habe ich bei AliExpress einen günstigen Ethernet-Adapter mit dem neuen Realtek-Chip für etwa 55 Euro gekauft.
    Er funktioniert sehr gut, aber da ich keine USB 3.2 Gen 2x2-Hardware habe, komme ich nur auf etwa 4 Gbit/s. Trotzdem bin ich schon ziemlich zufrieden, die 1G-Grenze überschritten zu haben, und wenn ich später bessere Hardware habe, kann ich den Adapter weiterverwenden. Ich muss nicht einmal den Umweg über 2,5 Gbit/s oder 5 Gbit/s gehen.

  • Die Idee, Ethernet nicht als Dongle, sondern als Erweiterungskarte umzusetzen, erschließt sich mir nur bedingt. Besonders dann, wenn sie wie in diesem Fall seitlich aus dem Gehäuse herausragt.
    Wenn man unterwegs ist, muss man sie aus dem Gehäuse nehmen, damit sie in der Tasche nicht kaputtgeht. Dann ist es einfacher, in diesem Port eine normale USB-C-Karte stecken zu lassen und statt der Erweiterungskarte einen Dongle in die Tasche zu packen.
    Wenn man nicht unterwegs ist, steht das Gerät auf dem Schreibtisch, und auch dann halte ich es für besser, einen Dongle anzustecken, statt ständig Erweiterungskarten zu wechseln.
    Das heißt nicht, dass ich grundsätzlich nie Erweiterungskarten wollen würde, aber es wirkt wie ein ziemlich nischiger Anwendungsfall.

    • Viele Leute nutzen Laptops als Desktop-Ersatz und tragen sie nicht wirklich überallhin, sondern lassen sie an einem Ort stehen oder bewegen sie nur zwischen zwei Orten hin und her (Schreibtisch zu Hause/Schreibtisch im Büro).
    • An festen Orten oder am Schreibtisch ist es auch sehr üblich, ein Dock mit Ethernet zu verwenden.
      Vielleicht ist es letztlich dazu da, den Kunden zu zeigen, was möglich ist. Was wäre, wenn sich einmal ein Netzwerkstandard mit geringerer Bauhöhe durchsetzt?
    • Ist vieles bei Framework nicht genau so? Austauschbare farbige Displayrahmen sind spaßig, aber ziemlich nischig.
    • Ich verstehe es auch nicht so recht.
      Ein klappbarer oder ausfahrbarer Ethernet-Port, der bei Nichtbenutzung bündig im Gehäuse verschwindet, hätte deutlich mehr Sinn ergeben.
      [0] Es ist einfacher zu zeigen, was gemeint ist: https://www.reddit.com/r/TechnologyPorn/comments/hvlxep/orig...
    • Da gibt es nichts zu verstehen. Die Schaltung passt nicht in den Erweiterungskarten-Slot. Man könnte stattdessen einen Dongle anschließen, aber dann bleibt ein großes Loch im Laptop und ein Kabel ragt heraus. Oder man kauft einfach eine breitere Laptoptasche. Die gibt es ja in verschiedenen Größen.

  • 10G über Kupfer ist berüchtigt für hohen Stromverbrauch. Deshalb sind über 90 % meiner 10G-Ports SFP.

  • Das Temperaturproblem sehe ich fast vollständig als Kupferproblem. Bei allen Interfaces, die CATx-Kabel verwenden, tritt dieses Problem auf, und sie werden immer extrem heiß.
    Ab 10 Gbit/s sind SFP und schnellere Glasfaser immer die Antwort, weil es dort kaum Wärmeprobleme gibt. Das „einzige“ Problem ist, dass nur sehr wenige Wohnräume mit Glasfaser verkabelt sind.