Framework 10G Ethernet 모듈이 드러낸 USB-C의 복잡성

 (jeffgeerling.com)
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  • WisdPi의 10G Ethernet Expansion Card는 Framework 확장 슬롯에 꽂는 10GbE 모듈이지만, 실제 성능은 USB-C 포트의 세부 규격과 드라이버에 크게 좌우됨
  • Realtek RTL8159 컨트롤러가 10Gbps에 가까운 속도를 내려면 USB 3.2 Gen 2x2, 즉 20Gbps 연결이 필요해 USB4 일부 구성과 USB 3.2 Gen 2x1에서는 병목이 생김
  • Framework 13 AMD Ryzen AI 5 340에서는 Windows 11도 기대 속도에 못 미쳤고 Linux는 더 낮았으며, Framework 12도 기본 드라이버에서는 iperf3가 약 7Gbps에 그침
  • Windows에서 Realtek 드라이버를 설치하자 Framework 12는 9.4Gbps 이상을 기록했지만, 양방향 전송과 발열에서는 여전히 제약이 남음
  • 대부분의 사용자는 약 $40의 2.5Gbps Ethernet Expansion Card가 더 현실적이며, 외장 USB-C 동글 없이 더 빠른 유선망이 필요할 때만 $99 WisdPi 10G Card를 고려할 만함

10GbE 성능을 가르는 USB-C 포트와 드라이버

  • WisdPi의 10G Ethernet Expansion Card는 Framework 컴퓨터의 사용 가능한 Expansion slot에 장착할 수 있고, Framework Desktop에서도 사용 가능함
  • Framework Expansion Card는 메인보드와 USB-C로 연결되며, 이 구조가 10GbE 성능의 핵심 제약이 됨
  • 탑재된 Realtek RTL8159 Ethernet 컨트롤러는 정격 10Gbps에 가까운 속도를 내려면 USB 3.2 Gen 2x2, 즉 20Gbps 연결이 필요함
    • USB4의 많은 구성과 모든 USB 3.2 Gen 2x1 연결에서는 병목이 생김
    • 이 경우 대역폭은 8Gbps보다 낮게 제한됨
  • Framework 13 AMD Ryzen AI 5 340에서는 Windows 11 기준 평균 대역폭이 10Gbps의 실사용 최대치인 9.4Gbps에 미치지 못함
    • Linux에서는 같은 노트북에서 성능이 조금 더 낮았음
    • Framework의 포트 문서는 해당 노트북의 포트 1과 3이 USB 3.2 Gen 2x2를 지원한다고 안내함
  • Framework 12에서는 문서대로 USB 3.2 Gen 2x2 속도를 지원하는 것으로 확인됐지만, Linux에서는 기대한 속도가 나오지 않음
    • lsusb에서는 포트가 20000Mbps, 즉 20Gbps로 표시됨
    • iperf3는 약 7Gbps만 기록함
    • Realtek 드라이버를 Ubuntu 26.04에서 내려받아 컴파일하려 했지만 오류가 났고, 배포판의 Linux 커널 7.x가 너무 새롭기 때문으로 추정됨
  • Windows 11에서도 기본 드라이버만 사용할 때는 Framework 12의 iperf3 성능이 Linux와 비슷했음
    • USB Tree Viewer로 포트가 Gen 2x2로 표시되는 것을 확인함
    • Windows에서는 Realtek 드라이버 설치가 정상적으로 완료됐고, 이후 9.4Gbps 이상을 기록함

빠른 유선망의 대가: 발열과 휴대성

  • Realtek 드라이버를 설치한 Windows 환경에서는 원하는 10GbE급 성능에 가까워졌지만, 장시간 테스트 중 모듈이 매우 뜨거워짐
  • 양방향 테스트에서는 약 9Gbps 업로드와 4~5Gbps 다운로드를 기록함
  • 열화상 카메라로 확인한 모듈 하단 플라스틱 표면 온도는 70°C에 근접함
    • 즉각적인 접촉 화상을 일으키는 수준은 아니지만, 장시간 접촉하면 Toasted Skin Syndrome을 유발할 수 있음
    • WisdPi는 플라스틱 표면 온도가 IEC 62368-1 온도 안전 한계를 준수한다고 답함
    • 피부가 표면에 10초 이상 닿아 있지 않으면 괜찮다는 입장임
  • 노트북은 무릎 위에서 쓰는 경우가 많기 때문에, 이 모듈은 무릎 위가 아닌 환경에서 쓰는 편이 권장됨
    • 대부분의 무릎 위 사용 상황에서는 WiFi를 쓰는 경우가 많음
    • 모듈은 노트북 밖으로 몇 cm 튀어나오기 때문에 노트북 슬리브나 딱 맞는 가방을 쓸 때는 제거해야 함
  • 대부분의 사용자에게는 약 $40의 Ethernet Expansion Card가 더 현실적인 선택임
    • 이 카드는 2.5Gbps를 지원함
    • 더 빠른 속도가 필요하고 외장 USB-C 동글을 원하지 않을 때만 $99 WisdPi 10G Card를 고려할 만함
    • 작성 시점 기준 WisdPi 10G Card는 품절 상태였음
  • 테스트한 제품은 WisdPi가 테스트와 리뷰를 위해 제공한 유닛임

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GN⁺   [-]
Hacker News 의견들

  • 이건 USB-C의 복잡성이 아니라, USB IF가 오래된 파란색 USB-A 커넥터를 위해 만들어낸 혼란인 USB 3.2 Gen 2x2에 관한 얘기에 가까움
    USB 3.2 Gen 2x2는 USB 3의 20Gb/s 변형인데 지원이 매우 드물고, 지금 와서 최대 성능에 이걸 요구하는 장치를 만드는 건 이상한 결정임. 고속 포트라면 보통 USB4나 Thunderbolt 3 이상을 더 넓게 지원하니, 시장성이 애매한 칩이 싸게 풀린 게 이유였을 듯함
    이게 USB-C의 “이 포트가 뭘 지원하나” 혼란을 더 낫게 하지는 않지만, 이 특정 사례는 USB-C보다 앞선 것이고 보통 마주칠 일은 거의 없음

    • 3.2 Gen 2x2와 가끔 약한 케이블에서 관련되는 1x2는 USB-C 전용임
      USB-C 포트와 케이블에는 USB 3 “초고속” 레인이 2개가 아니라 4개 있고, A-C 케이블을 쓰면 그중 한 쌍만 연결됨. “x2” 모드는 원래 놀게 되는 두 번째 레인 쌍을 쓰는 게 목적임
      다만 항상 놀지는 않음. DisplayPort 대체 모드는 그 “놀던” 두 레인으로 DisplayPort를 보내서 USB 3 데이터와 절반 속도 DisplayPort를 함께 쓰게 하거나, 네 레인을 모두 써서 전체 속도 DisplayPort와 USB 2만 남기기도 함. Thunderbolt 3와 최신 USB4/TBT4는 네 레인을 모두 사용해 전부 터널링함
    • 10Gb/s 이더넷 인터페이스는 최대 성능을 내는 데 20Gb/s USB 포트가 필요하지 않고, 글쓴이의 생각과 달리 10Gb/s USB 포트에서도 이미 최대치에 도달함
      20Gb/s USB 포트의 주 용도는 더 빠른 USB4나 Thunderbolt 포트와 SSD가 없을 때 외장 NVMe SSD를 연결하는 것임
      USB 외장 NVMe SSD에서는 20Gb/s USB 포트가 처리량을 두 배로 늘려주지만, 10Gb/s 이더넷 인터페이스에서는 개선폭이 사실상 무시할 만함
      20Gb/s USB Type-C 포트가 “매우 드물게 지원된다”고 보지는 않음. 지난 10년 동안 산 모든 미니 PC나 데스크톱 메인보드에는 그런 USB 포트가 최소 하나는 있었음
      그런 포트가 드물어 보이는 건 노트북 쪽인데, 대부분의 노트북은 USB 포트 수 자체가 적기 때문임

  • 제목만 보면 불분명한데, 이건 Framework 제품이 아니라 Wisdpi가 Framework 확장 카드 폼팩터에 맞춰 만든 제품임

    • 그 폼팩터 주변에 생태계가 생기는 걸 보니 아주 좋음. 예전 PCMCIA 같지만 끔찍하지는 않은 버전임
    • Framework와 협력해서 만든 제품임
    • Nirav에게 묻고 싶은데, Framework 노트북에서 vPro 지원 Intel 칩과 함께 vPro 기능을 쓸 수 있도록 Intel 칩 기반 USB-C 이더넷 어댑터를 만드는 게 가능할까?
      Framework 메인보드를 나중에 홈서버로 재활용할 때 vPro가 있으면 관리 기능이 생기니, 그게 마지막으로 아쉬운 부분일 듯함

  • 노트북에 10G 유선 이더넷이라니 웃음이 났음. 도킹 스테이션이면 납득되지만, 그래도 재미있긴 함
    Framework 확장 포트가 USB-C 기반인 점은 마음에 듦. USB가 원래 만들어진 이유인 핫플러그 슬롯을 실제로 구현해 줌. 그래도 예전에 Intel에 이더넷을 특정 패킷 타입과 함께 쓰면 더 싸고 같은 속도를 낼 수 있다고 말했는데, ATA over Ethernet 쪽이 그걸 증명했음. 물론 그러면 USB 컨소시엄이 걷는 “인증세”를 못 받겠지만 :-)
    냉소는 제쳐두고, 이런 설계 이슈를 보면 앞으로 노트북에서는 플러그인 포트 주변에 열 확산판을 두는 게 합리적일 수도 있음. 다만 그러면 두꺼워지고 사람들은 얇음에 집착함

    • 도킹 스테이션이 있다고 뭐가 달라지나? 가끔 노트북을 좀 더 진지하게 세팅하는 데 1~2분 쓰고 싶을 수 있고, 그건 도킹 스테이션이 있든 없든 똑같이 합리적임
    • 무선 네트워킹 초창기에는 노트북에서 무선과 유선 네트워크를 본딩해 두었음. 무선이 2Mbps쯤이었던 것 같은데, 큰 전송을 할 때는 집 안 유선 포트로 걸어가 꽂으면 100Mbps를 얻을 수 있었음
    • 멀티미디어 얘기는 이미 다른 쪽에서 나왔지만, 예를 들어 내가 일하는 곳에는 10G 이더넷이 달린 개발 보드와 시제품이 있고 대부분 개발자는 고정 워크스테이션이 아니라 노트북을 씀
      작지만 지나치게 비싼 Thunderbolt 10G 어댑터로 테스트가 가능하고, 많은 경우 전체 처리량도 실제로 나옴
    • 도킹 스테이션의 문제는 이더넷 어댑터보다 비싸다는 것임. Caldigit 독(TS4)에 400달러를 또 쓰기 싫어서 노트북에 2.5Gbps 이상 동글 몇 개를 써봤음. 이미 1Gbps 이더넷이 있는 TS3는 있음
      안타깝게도 시도한 USB-C 동글 3개 모두 독 내장 1기가 이더넷보다 성능이 훨씬 나빴고, 불안정하기로 알려진 RTL8156 칩셋을 쓰는 듯했음
      이제 네 번째 동글을 주문해 둠. 이런 걸 충분히 많이 사다 보면 처음부터 맞는 독을 사는 것보다 더 쓰게 될 듯함
    • 미디어 작업을 한다면 노트북에 10G 연결이 있는 게 그렇게 말도 안 되지는 않음. 실제로 느린 네트워크 속도 때문에 NAS 대신 Thunderbolt 같은 걸 써야 하는 경우가 많음. 예컨대 촬영 현장에서 데이터를 덜어내는 작업이 그렇다

  • 내가 본 모든 PCIe 10G 이더넷 카드는 방열판이 있었고, 가끔은 카드 전체를 덮거나 방열판에 작은 팬까지 달려 있었음
    노트북에서 상시 동작하길 기대하는 건 열 방출 예산을 꽤 무리하게 쓰는 일임
    또 작업 중인 노트북은 AMD FP8 칩셋이라, 포트 구성이 어떻게 되어 있느냐에 따라 포트가 비디오에 할당되어 있으면 USB는 10G만 얻을 수도 있음

    • Realtek의 새 칩은 칩 자체가 2W 미만, 보드 전체가 3~4W 미만을 씀: https://www.servethehome.com/cheap-10gbe-realtek-rtl8127-nic...
    • 바로 어제 10G 이더넷 NIC들을 비교하고 있었는데, ChatGPT는 실제 처리량과 상관없이 엄청 뜨겁다고 계속 우겼음. 통신 속도를 수동으로 내렸다 올리지 않는 한 그렇다고 함
      무선 충전이 낭비처럼 느껴지는 것과 같은 이유로, 그런 동글을 하루 종일 책상 위에 두는 게 맞는지 다시 생각하게 됨
    • 맞음, 10Gb 이더넷은 뜨겁게 동작함. 집을 10Gb로 새로 배선했는데(8Gb FTTP 사용 중), Thunderbolt 독이 뜨거워지는 게 꽤 신경 쓰임
    • 그러면 Framework 카드의 케이스 전체를 구리로 만들었어야 했나?

  • 제품 표기 속도의 95% 밖에 안 나온다고? 그래도 괜찮음. 여전히 엄청난 속도임

    • 핵심은 95%를 얻기까지 너무 까다로웠고, 잘못하면 75%에 가까운 수준으로 떨어진다는 데 있었음
    • 반대 방향으로는 4~5Gbps밖에 못 얻음

  • “5Gb/s” USB는 실제로는 4Gb/s USB라서 5Gb/s 이더넷 인터페이스가 5Gb/s USB에서 최대 속도를 낼 수 없지만, “10Gb/s” USB는 실제로 10Gb/s에 충분히 가까움
    10Gb/s 이더넷도 정확히 10Gb/s는 아니지만 차이는 무시할 만함
    따라서 10Gb/s 이더넷 인터페이스로 최대 속도를 내는 데 20Gb/s USB가 필요하지 않고, 10Gb/s USB 포트면 충분함
    USB의 데이터 프레이밍 오버헤드가 이더넷보다 조금 더 커서 USB 10Gb/s 이더넷 인터페이스의 최대 처리량은 PCIe 이더넷 NIC보다 약간 낮지만, 차이는 중요하지 않을 정도임. 보통은 나쁜 장치 드라이버나 비효율적인 프로그램 같은 다른 요인이 이더넷 처리량에 훨씬 큰 변동을 만듦
    글에서 얻은 9.4Gb/s 처리량은 패킷 오버헤드를 고려하면 완전히 합리적이고, 사용자 데이터 기준으로는 하드웨어와 무관하게 10Gb/s에 도달할 수 없음. 20Gb/s USB 인터페이스도 유의미한 개선을 주지는 못함

  • Jeff가 이 얘기를 처음 하기 전에 AliExpress에서 새 Realtek 칩이 들어간 저가 이더넷 어댑터를 약 55유로에 샀음
    아주 잘 동작하지만 USB 3.2 Gen 2x2 하드웨어가 없어서 약 4Gbps만 나옴. 그래도 1G 장벽을 넘은 것만으로 꽤 만족스럽고, 나중에 더 나은 하드웨어를 갖추면 어댑터도 계속 쓸 수 있음. 2.5Gbps나 5Gbps 단계를 거칠 필요도 없음

  • 이더넷을 동글이 아니라 확장 카드로 만드는 발상은 어느 정도 이해가 안 감. 특히 이 경우처럼 섀시 옆으로 튀어나오는 형태라면 더 그렇다
    이동 중이라면 가방 안에서 망가지지 않게 섀시에서 빼야 함. 그렇다면 그 포트에는 일반 USB-C 카드를 꽂아 두고, 확장 카드 대신 동글을 가방에 넣는 편이 더 쉬움
    이동 중이 아니라면 책상에 있는 것이고, 그래도 확장 카드를 자주 교체하기보다는 동글을 꽂는 쪽이 더 낫다고 봄
    확장 카드를 절대 원하지 않는다는 뜻은 아니지만 꽤 틈새 용도처럼 느껴짐

    • 많은 사람은 노트북을 데스크톱 대체품으로 쓰고, 실제로 어디든 들고 다니며 쓰기보다는 한 자리에 두거나 두 곳(집 책상/사무실 책상) 사이만 옮김
    • 고정된 장소나 책상에서는 이더넷이 달린 독을 쓰는 것도 아주 일반적임
      어쨌든 소비자에게 가능성을 보여주기 위해 있는 것일 수 있음. 만약 더 낮은 높이의 네트워킹 표준이 대중화된다면 어떨까?
    • Framework의 많은 것들이 그런 성격 아닌가? 교체 가능한 색상 베젤은 재미있지만 꽤 틈새적임
    • 나도 이해가 잘 안 됨
      쓰지 않을 때 섀시와 평평하게 들어가도록 접히거나 확장되는 이더넷 포트가 있었다면 훨씬 말이 됐을 것임
      [0] 무슨 뜻인지 보여주는 편이 더 쉬움: https://www.reddit.com/r/TechnologyPorn/comments/hvlxep/orig...
    • 이해할 게 따로 없음. 회로가 확장 카드 슬롯 안에 들어가지 않는 것임. 대신 동글을 꽂을 수도 있지만, 그러면 노트북에 큰 구멍이 남고 케이블이 삐져나옴. 아니면 그냥 더 넓은 노트북 가방을 사면 됨. 여러 크기로 나오니까

  • 10G 구리선은 전력 소모가 크기로 악명 높음. 그래서 내 10G 포트의 90% 이상은 SFP임

  • 온도 문제는 거의 전적으로 구리선 문제로 봄. CATx 케이블을 쓰는 모든 인터페이스에서 이런 문제가 생기며, 항상 엄청 뜨거움
    10Gbps 이상에서는 SFP와 더 빠른 광섬유가 늘 답인데, 열 문제가 거의 없기 때문임. “유일한” 문제는 주거 공간에 광섬유 배선이 된 곳이 매우 적다는 것임

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