La complexité de l’USB-C révélée par le module Ethernet 10G de Framework

• La 10G Ethernet Expansion Card de WisdPi est un module 10GbE qui s’insère dans un emplacement d’extension Framework, mais ses performances réelles dépendent fortement des spécifications détaillées du port USB-C et des pilotes
• Pour que le contrôleur Realtek RTL8159 atteigne des débits proches de 10 Gbit/s, il lui faut une connexion USB 3.2 Gen 2x2, soit 20 Gbit/s ; certaines configurations USB4 et l’USB 3.2 Gen 2x1 créent donc un goulot d’étranglement
• Sur un Framework 13 AMD Ryzen AI 5 340, Windows 11 n’a pas atteint les débits attendus et Linux faisait encore moins bien ; sur le Framework 12 aussi, avec les pilotes par défaut, iperf3 plafonnait à environ 7 Gbit/s
• Après installation du pilote Realtek sous Windows, le Framework 12 a dépassé 9,4 Gbit/s, mais des limites subsistaient en transfert bidirectionnel et côté chauffe
• Pour la plupart des utilisateurs, l’Ethernet Expansion Card 2,5 Gbit/s à environ 40 $ est plus réaliste ; la WisdPi 10G Card à 99 $ ne vaut d’être envisagée que si l’on a besoin d’un réseau filaire plus rapide sans dongle USB-C externe

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Ports USB-C et pilotes, les arbitres des performances 10GbE

• La 10G Ethernet Expansion Card de WisdPi peut être installée dans un emplacement d’extension disponible d’un ordinateur Framework, et fonctionne aussi avec le Framework Desktop
• Les Framework Expansion Cards sont reliées à la carte mère via USB-C, et cette architecture devient la principale contrainte pour les performances 10GbE
• Le contrôleur Ethernet Realtek RTL8159 intégré a besoin d’une connexion USB 3.2 Gen 2x2, soit 20 Gbit/s, pour atteindre des débits proches des 10 Gbit/s annoncés
  • De nombreuses configurations USB4 et toutes les connexions USB 3.2 Gen 2x1 créent un goulot d’étranglement
  • Dans ce cas, la bande passante est limitée à moins de 8 Gbit/s
• Sur un Framework 13 AMD Ryzen AI 5 340, la bande passante moyenne sous Windows 11 n’atteignait pas 9,4 Gbit/s, qui correspond au maximum pratique en usage réel pour du 10 Gbit/s
  • Sous Linux, les performances étaient légèrement plus faibles sur le même portable
  • La documentation des ports de Framework indique que les ports 1 et 3 de ce portable prennent en charge l’USB 3.2 Gen 2x2
• Sur le Framework 12, il a bien été confirmé que les débits USB 3.2 Gen 2x2 étaient pris en charge conformément à la documentation, mais Linux n’a pas fourni les débits attendus
  • lsusb affichait le port à 20000 Mbit/s, soit 20 Gbit/s
  • iperf3 n’a enregistré qu’environ 7 Gbit/s
  • Une tentative de téléchargement et de compilation du pilote Realtek sous Ubuntu 26.04 a échoué, probablement parce que le noyau Linux 7.x de la distribution est trop récent
• Sous Windows 11 aussi, avec seulement le pilote par défaut, les performances iperf3 du Framework 12 étaient proches de celles observées sous Linux
  • USB Tree Viewer a permis de vérifier que le port était bien indiqué comme Gen 2x2
  • Sous Windows, l’installation du pilote Realtek s’est déroulée correctement, et le débit a ensuite dépassé 9,4 Gbit/s

Le prix du réseau filaire rapide : chauffe et portabilité

• Dans l’environnement Windows avec le pilote Realtek installé, les performances se sont rapprochées du niveau 10GbE souhaité, mais le module est devenu très chaud pendant les tests prolongés
• Lors d’un test bidirectionnel, il a enregistré environ 9 Gbit/s en upload et 4 à 5 Gbit/s en download
• Une caméra thermique a mesuré une température de surface proche de 70 °C sur le plastique inférieur du module
  • Ce n’est pas un niveau provoquant une brûlure de contact immédiate, mais un contact prolongé peut entraîner un Toasted Skin Syndrome
  • WisdPi a répondu que la température de surface du plastique respectait les limites de sécurité thermique de la norme IEC 62368-1
  • Sa position est qu’il n’y a pas de problème tant que la peau ne reste pas en contact avec la surface pendant plus de 10 secondes
• Comme les ordinateurs portables sont souvent utilisés sur les genoux, il est recommandé d’utiliser ce module dans un environnement autre que sur les genoux
  • Dans la plupart des situations d’utilisation sur les genoux, on utilise plutôt le WiFi
  • Le module dépasse de quelques centimètres du portable, il faut donc le retirer si l’on utilise une housse ou un sac parfaitement ajusté
• Pour la plupart des utilisateurs, l’Ethernet Expansion Card à environ 40 $ est un choix plus réaliste
  • Cette carte prend en charge 2,5 Gbit/s
  • La WisdPi 10G Card à 99 $ ne mérite d’être envisagée que si l’on a besoin de débits plus élevés et que l’on ne veut pas de dongle USB-C externe
  • Au moment de la rédaction, la WisdPi 10G Card était en rupture de stock
• Le produit testé est une unité fournie par WisdPi pour test et évaluation

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Avis sur Hacker News

• Ce n’est pas vraiment une question de complexité de l’USB-C, mais plutôt de l’USB 3.2 Gen 2x2, une confusion créée par l’USB-IF pour l’ancien connecteur USB-A bleu
  L’USB 3.2 Gen 2x2 est une variante à 20 Gb/s de l’USB 3, mais elle est très rarement prise en charge, et concevoir aujourd’hui un périphérique qui l’exige pour atteindre ses performances maximales est une décision étrange. Pour un port haut débit, on trouve généralement une prise en charge bien plus large de l’USB4 ou de Thunderbolt 3 et versions ultérieures ; la raison est sans doute qu’une puce au potentiel commercial incertain était disponible à bas prix
  Cela n’arrange pas la confusion autour de l’USB-C — « que prend en charge ce port ? » —, mais ce cas précis est antérieur à l’USB-C et on le rencontre rarement en pratique

  • 3.2 Gen 2x2, ainsi que le 1x2 parfois associé à des câbles médiocres, sont réservés à l’USB-C
    Les ports et câbles USB-C disposent de quatre lignes USB 3 « SuperSpeed », et non de deux ; avec un câble A-C, une seule paire est connectée. Le mode « x2 » sert précisément à utiliser la deuxième paire de lignes qui, autrement, resterait inutilisée
    Cela dit, elle ne reste pas toujours inutilisée. Le mode alternatif DisplayPort peut envoyer du DisplayPort sur ces deux lignes « libres », ce qui permet d’avoir à la fois des données USB 3 et du DisplayPort à demi-débit, ou bien utiliser les quatre lignes pour du DisplayPort à plein débit en ne laissant que l’USB 2. Thunderbolt 3 et les versions récentes d’USB4/TBT4 utilisent les quatre lignes pour tout encapsuler
  • Une interface Ethernet 10 Gb/s n’a pas besoin d’un port USB à 20 Gb/s pour atteindre ses performances maximales et, contrairement à ce que pense l’auteur, elle atteint déjà sa limite sur un port USB à 10 Gb/s
    Le principal usage d’un port USB à 20 Gb/s est de connecter un SSD NVMe externe lorsqu’on ne dispose pas d’un port USB4 ou Thunderbolt plus rapide, ni du SSD adapté
    Avec un SSD NVMe externe en USB, un port USB à 20 Gb/s double le débit, mais avec une interface Ethernet 10 Gb/s, le gain est en pratique négligeable
    Je ne dirais pas que les ports USB Type-C à 20 Gb/s sont « très rarement pris en charge ». Tous les mini-PC ou cartes mères de bureau que j’ai achetés au cours des dix dernières années avaient au moins un port USB de ce type
    S’ils paraissent rares, c’est plutôt du côté des ordinateurs portables, parce que la plupart d’entre eux ont tout simplement peu de ports USB

• Rien qu’au titre, ce n’est pas clair, mais ce n’est pas un produit Framework : c’est un produit de Wisdpi conçu pour le format de carte d’extension Framework

  • C’est vraiment agréable de voir un écosystème se former autour de ce format. C’est comme l’ancien PCMCIA, mais en version non horrible
  • C’est un produit réalisé en collaboration avec Framework
  • J’aimerais demander à Nirav : serait-il possible de créer un adaptateur Ethernet USB-C à base de puce Intel permettant d’utiliser les fonctionnalités vPro avec les puces Intel compatibles vPro dans les ordinateurs portables Framework ?
    Quand on réutilise plus tard une carte mère Framework comme serveur domestique, vPro apporterait des fonctions d’administration ; ce serait sans doute le dernier élément qui manque

• De l’Ethernet filaire 10G sur un portable, ça m’a fait rire. Sur une station d’accueil, je comprendrais, mais ça reste amusant
  J’aime le fait que les ports d’extension Framework reposent sur l’USB-C. Ils réalisent concrètement le slot hot-plug pour lequel l’USB avait été conçu à l’origine. Cela dit, j’avais expliqué autrefois à Intel qu’en utilisant Ethernet avec certains types de paquets, on pouvait obtenir quelque chose de moins cher et à la même vitesse ; ATA over Ethernet l’a démontré. Bien sûr, dans ce cas le consortium USB ne pourrait pas percevoir sa « taxe de certification » :-)
  Cynisme mis à part, ce genre de problème de conception montre qu’à l’avenir, il pourrait être logique d’ajouter des diffuseurs thermiques autour des ports enfichables sur les ordinateurs portables. Mais cela les rendrait plus épais, et les gens sont obsédés par la finesse

  • En quoi une station d’accueil changerait-elle quoi que ce soit ? On peut parfois vouloir passer une ou deux minutes à configurer son portable un peu plus sérieusement, et c’est tout aussi raisonnable avec ou sans station d’accueil
  • Aux débuts des réseaux sans fil, on faisait du bonding entre réseau sans fil et réseau filaire sur les portables. Le Wi-Fi devait tourner autour de 2 Mb/s, mais pour un gros transfert, il suffisait d’aller brancher la machine sur une prise réseau de la maison pour obtenir 100 Mb/s
  • La question du multimédia a déjà été évoquée ailleurs, mais par exemple, là où je travaille, nous avons des cartes de développement et des prototypes avec de l’Ethernet 10G, et la plupart des développeurs utilisent des portables plutôt que des stations de travail fixes
    On peut tester avec de petits adaptateurs Thunderbolt 10G beaucoup trop chers, et dans de nombreux cas on obtient réellement le débit complet
  • Le problème des stations d’accueil, c’est qu’elles coûtent plus cher qu’un adaptateur Ethernet. Comme je n’avais pas envie de dépenser encore 400 dollars pour un dock Caldigit (TS4), j’ai essayé plusieurs dongles à 2,5 Gb/s ou plus sur mon portable. J’ai déjà un TS3 avec Ethernet 1 Gb/s
    Malheureusement, les trois dongles USB-C que j’ai essayés étaient nettement moins performants que l’Ethernet gigabit intégré au dock, et semblaient utiliser le chipset RTL8156, connu pour son instabilité
    J’ai maintenant commandé un quatrième dongle. À force d’en acheter assez, je vais probablement finir par dépenser plus que si j’avais acheté le bon dock dès le départ
  • Si l’on travaille dans les médias, avoir une connexion 10G sur un portable n’est pas si absurde. En pratique, les débits réseau lents obligent souvent à utiliser quelque chose comme Thunderbolt plutôt qu’un NAS. C’est le cas, par exemple, lorsqu’on décharge des données sur un lieu de tournage

• Toutes les cartes Ethernet PCIe 10G que j’ai vues avaient un dissipateur thermique, parfois même couvrant toute la carte, ou avec un petit ventilateur fixé au dissipateur.
  S’attendre à ce que cela fonctionne en continu dans un ordinateur portable, c’est pousser assez loin le budget de dissipation thermique.
  En plus, le portable en question utilise un chipset AMD FP8 ; selon la configuration des ports, si un port est affecté à la vidéo, l’USB pourrait n’obtenir que du 10G.

  • La nouvelle puce de Realtek consomme moins de 2 W à elle seule, et moins de 3 à 4 W pour toute la carte : https://www.servethehome.com/cheap-10gbe-realtek-rtl8127-nic...
  • Pas plus tard qu’hier, je comparais des NIC Ethernet 10G, et ChatGPT soutenait obstinément qu’elles chauffaient énormément, indépendamment du débit réel. Selon lui, c’est le cas sauf si l’on baisse puis remonte manuellement la vitesse de liaison.
    Pour la même raison que la recharge sans fil me donne une impression de gaspillage, ça me fait reconsidérer l’idée de laisser ce genre de dongle sur le bureau toute la journée.
  • Oui, l’Ethernet 10Gb fonctionne en chauffant. J’ai recâblé ma maison en 10Gb (avec une connexion FTTP 8Gb), et le fait que mon dock Thunderbolt devienne chaud est assez préoccupant.
  • Dans ce cas, le boîtier de la carte Framework aurait-il dû être entièrement en cuivre ?

• Il n’atteint « que » 95 % de la vitesse annoncée du produit ? Ça reste très bien. C’est encore extrêmement rapide.

  • Le point important était qu’il fallait beaucoup de précautions pour obtenir ces 95 %, et qu’en cas de faux pas on tombait plutôt autour de 75 %.
  • Dans l’autre sens, on n’obtient que 4 à 5 Gbit/s.

• L’USB « 5Gb/s » est en réalité de l’USB 4Gb/s, donc une interface Ethernet 5Gb/s ne peut pas atteindre son débit maximal sur de l’USB 5Gb/s, mais l’USB « 10Gb/s » est en réalité suffisamment proche de 10Gb/s.
  L’Ethernet 10Gb/s n’est pas exactement à 10Gb/s non plus, mais l’écart est négligeable.
  Il n’est donc pas nécessaire d’avoir de l’USB 20Gb/s pour tirer le débit maximal d’une interface Ethernet 10Gb/s ; un port USB 10Gb/s suffit.
  L’overhead de tramage des données de l’USB est un peu plus important que celui de l’Ethernet, si bien que le débit maximal d’une interface Ethernet USB 10Gb/s est légèrement inférieur à celui d’une NIC Ethernet PCIe, mais la différence est sans importance. En général, d’autres facteurs, comme de mauvais pilotes de périphériques ou des programmes inefficaces, provoquent des variations bien plus importantes du débit Ethernet.
  Le débit de 9,4Gb/s obtenu dans l’article est tout à fait raisonnable une fois l’overhead des paquets pris en compte, et en termes de données utilisateur, on ne peut pas atteindre 10Gb/s quel que soit le matériel. Une interface USB 20Gb/s n’apporterait pas non plus d’amélioration significative.

• Avant que Jeff n’en parle pour la première fois, j’ai acheté sur AliExpress un adaptateur Ethernet bon marché équipé de la nouvelle puce Realtek, pour environ 55 euros.
  Il fonctionne très bien, mais comme je n’ai pas de matériel USB 3.2 Gen 2x2, je n’obtiens qu’environ 4 Gbit/s. Cela dit, rien que le fait de dépasser la barrière du 1G me satisfait déjà pas mal, et quand j’aurai du meilleur matériel plus tard, je pourrai continuer à utiliser l’adaptateur. Pas besoin non plus de passer par les étapes 2,5 Gbit/s ou 5 Gbit/s.

• Je ne comprends pas vraiment l’idée de faire de l’Ethernet une carte d’extension plutôt qu’un dongle. Surtout dans un cas comme celui-ci, où elle dépasse sur le côté du châssis.
  Si l’on est en déplacement, il faut la retirer du châssis pour éviter qu’elle ne se casse dans le sac. Dans ce cas, il est plus simple de laisser une carte USB-C classique dans ce port et de mettre un dongle dans le sac au lieu de la carte d’extension.
  Si l’on n’est pas en déplacement, c’est qu’on est à son bureau, et même là je pense qu’il vaut mieux brancher un dongle que remplacer souvent les cartes d’extension.
  Je ne dis pas que je ne voudrais jamais de carte d’extension, mais ça ressemble à un usage assez de niche.

  • Beaucoup de gens utilisent un ordinateur portable comme substitut à un desktop, et plutôt que de l’emporter vraiment partout, ils le gardent au même endroit ou le déplacent seulement entre deux lieux (bureau à la maison / bureau au travail).
  • Dans un emplacement fixe ou sur un bureau, il est aussi très courant d’utiliser un dock avec Ethernet.
    Quoi qu’il en soit, c’est peut-être surtout là pour montrer aux consommateurs ce qui est possible. Et si une norme réseau moins haute devenait populaire ?
  • Beaucoup de choses chez Framework ne sont-elles pas comme ça ? Les bordures interchangeables en couleur sont amusantes, mais assez niche.
  • Moi non plus, je ne comprends pas très bien.
    Un port Ethernet pliable ou extensible qui rentre à fleur du châssis quand on ne l’utilise pas aurait eu beaucoup plus de sens.
    [0] C’est plus simple de montrer ce que je veux dire : https://www.reddit.com/r/TechnologyPorn/comments/hvlxep/orig...
  • Il n’y a rien de spécial à comprendre. Le circuit ne rentre pas dans l’emplacement de carte d’extension. On pourrait brancher un dongle à la place, mais il resterait alors un gros trou dans le portable et un câble qui dépasse. Ou alors il suffit d’acheter une sacoche d’ordinateur portable plus large. Il en existe en plusieurs tailles.

• Le 10G sur cuivre est notoirement gourmand en énergie. C’est pourquoi plus de 90 % de mes ports 10G sont en SFP.

• À mon avis, le problème de température vient presque entièrement du cuivre. Toutes les interfaces utilisant des câbles CATx rencontrent ce problème, et elles chauffent toujours énormément.
  À partir de 10 Gbit/s, le SFP et la fibre optique plus rapide sont toujours la bonne réponse, parce qu’ils n’ont quasiment pas de problème thermique. Le « seul » problème, c’est que très peu de logements sont câblés en fibre optique.