Obecnie centra danych muszą mieć wygodne, stabilne połączenia dla poprawy wydajności i nieprzerwanej pracy. Kable miedziane z bezpośrednim podłączeniem (DAC) i aktywne kable optyczne (AOC) to dwa z głównych komponentów, które to umożliwiają. Kable te służą do poprawy transmisji danych między serwerami, przełącznikami, systemami pamięci masowej i innymi urządzeniami w centrum danych. Każdy typ kabla ma swoje zalety i wady w zależności od specyficznych potrzeb lub ograniczeń danego środowiska.

Co to są kable DAC w centrach danych?

Jak działają kable DAC

Kable z bezpośrednim podłączeniem służą do przesyłania danych za pomocą sygnalizacji różnicowej, gdzie dwa przewody przesyłają ten sam sygnał na przeciwnych poziomach napięcia. Minimalizuje to zakłócenia elektromagnetyczne i poprawia jakość sygnału. Zazwyczaj pasywne kable DAC po prostu wykorzystują właściwości przewodników miedzianych, aby zapewnić wydajną transmisję danych na krótkich dystansach, zwykle ograniczoną do 5 metrów. Natomiast aktywne kable DAC mają wbudowane obwody, które wzmacniają i kształtują sygnał, umożliwiając obsługę większych odległości, czasami do 10 metrów, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej wydajności i minimalnych opóźnień. Ponieważ są to urządzenia typu plug-and-play, nie jest wymagane dodatkowe zasilanie ani skomplikowana konfiguracja.

Typy kabli DAC Pasywne kable DAC: Połączenia pasywne są tanie i proste; nie mają żadnych obwodów kształtowania sygnału. Zazwyczaj są używane do zastosowań na krótkich dystansach do 5 metrów. Kable te najlepiej nadają się do ekonomicznych instalacji, ponieważ zużywają mniej energii i mają prostszą konstrukcję. Aktywne kable DAC: Zintegrowana elektronika w aktywnych kablach poprawia integralność sygnału, jednocześnie umożliwiając większe odległości. Opóźnienie pozostaje niskie, ponieważ można je rozszerzyć na ponad 10 metrów, a nawet dalej, bez pogorszenia opóźnienia. Dlatego te typy kabli powinny być używane, gdy wymagana jest wysoka wydajność na większych odległościach. Formaty QSFP i SFP: Kable DAC są dostępne w różnych formatach, z których najpopularniejsze to QSFP (Quad Small Form Factor Pluggable) i SFP (Small Form Factor Pluggable). W przypadku szybkich połączeń 40GbE i 100GbE używany jest QSFPDAC, a SFPDAC obsługuje połączenia od 1GbE do 10GbE. Różnice te pozwalają ludziom swobodnie wybierać w zależności od konfiguracji portów sprzętu sieciowego, a także wymagań dotyczących wydajności.

Co to jest aktywny kabel optyczny?

 Aktywny kabel optyczny

Aktywny kabel optyczny (AOC) to rodzaj kabla, który wykorzystuje światłowód zamiast tradycyjnego przewodu miedzianego do szybkiej transmisji danych. W porównaniu do kabli miedzianych z bezpośrednim podłączeniem (DAC), które wykorzystują sygnały elektryczne do wysyłania informacji między urządzeniami, AOC wykorzystują światło do przesyłania danych z większą przepustowością na większe odległości. Opracowane specjalnie w celu zapobiegania degradacji sygnału na duże odległości, kable te zapewniają niskie zakłócenia elektromagnetyczne i redukcję przesłuchów. W rezultacie są one szczególnie przydatne w środowiskach hiperskalowych lub innych sytuacjach, w których integralność sygnału musi być utrzymana na znacznych odległościach.

Jak działają kable AOC

Aktywne kable optyczne (AOC) konwertują sygnały elektryczne na sygnały optyczne, dzięki czemu dane mogą być przesyłane szybciej i na większe odległości niż tradycyjne przewody miedziane. Główne komponenty AOC to transceivery optyczne przymocowane do każdego końca kabla i sam światłowód. Oto jak działa kabel AOC:

Moduł nadawczy: Ten komponent ma diodę laserową, która konwertuje przychodzący sygnał elektryczny na sygnał optyczny. Wykorzystuje sygnał wejściowy z urządzenia do kodowania impulsów optycznych, które są następnie wysyłane przez światłowód.

Światłowody: Zazwyczaj wykonane z tworzywa sztucznego lub szkła, jest to główny komponent każdego aktywnego kabla optycznego. Rdzeń światłowodu prowadzi transmisję impulsów świetlnych na duże odległości między nadajnikiem a odbiornikiem, praktycznie bez utraty mocy sygnału. Wynika to w dużej mierze z właściwości materiałowych, takich jak duża przepustowość i niskie współczynniki tłumienia.

Moduł odbiorczy: Na jednym końcu znajduje się zwykle inny moduł zwany odbiornikiem; zawiera on między innymi detektor optyczny (zazwyczaj fotodiodę), który przechwytuje nadchodzące impulsy świetlne, a następnie konwertuje je z powrotem na prąd elektryczny lub sygnał do przetwarzania w innym miejscu w dół łańcucha, jeśli jest to potrzebne.

Integralność sygnału: Jedną z głównych cech aktywnych kabli optycznych jest ich zdolność do utrzymywania integralności sygnału na dużych odległościach transmisji. Transmisja optyczna jest z natury bardziej odporna na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) i przesłuchy niż systemy oparte na miedzi, które zapewniają wspólny punkt odniesienia dla wielu urządzeń na całej ich długości. Zapewnia to wyższą jakość transmisji danych z niższym wskaźnikiem błędów bitowych (BER).

Zużycie energii: Chociaż wbudowane transceivery w każdym punkcie końcowym wymagają pewnej mocy, może to nadal skutkować niższym całkowitym zużyciem energii niż równoważne rozwiązania miedziane przeznaczone do rozszerzonych odległości (takich jak w centrum danych), co sprawia, że aktywne kable optyczne są bardziej energooszczędne.

Różnica wynika z następujących aspektów:

①: Odległość transmisji

• Zalety AOC: Duża odległość transmisji, zwykle do 100 metrów lub więcej, a niektóre produkty wysokiej klasy mogą nawet osiągnąć kilkaset metrów. Scenariusze zastosowań: Nadaje się do połączeń na duże odległości między różnymi szafami w centrum danych lub połączeń między piętrami i budynkami.
• Zalety DAC: Stosunkowo krótka odległość transmisji, zwykle od 3 do 10 metrów. Scenariusze zastosowań: Nadaje się do połączeń na krótkich dystansach w tej samej szafie lub między sąsiednimi szafami.

②. Szybkość transmisji

• Zalety AOC: Obsługuje szybką transmisję, typowe prędkości transmisji to 10 Gb/s, 40 Gb/s, 100 Gb/s itp.
• Scenariusze zastosowań: Dotyczy aplikacji wymagających szybkiej transmisji, takich jak sieć szkieletowa centrum danych.

• Zalety DAC: Obsługuje również szybką transmisję, typowe prędkości transmisji to 10 Gb/s, 40 Gb/s, 100 Gb/s itp.
• Scenariusze zastosowań: Dotyczy aplikacji wymagających szybkiej transmisji, ale na krótkich dystansach, takich jak połączenia między serwerami

③. Koszt

• Zalety AOC: Chociaż początkowy koszt jest wysoki, w dłuższej perspektywie, ze względu na dużą odległość transmisji, można zmniejszyć wykorzystanie sprzętu pośredniego (takiego jak przełączniki i routery), zmniejszając w ten sposób ogólny koszt.
• Wady: Początkowa inwestycja jest wysoka, ponieważ obejmuje moduły optyczne i światłowody.
• Zalety DAC: Początkowy koszt jest niski, ponieważ wymagane są tylko przewody miedziane i proste złącza.
• Wady: Odległość transmisji jest ograniczona i nadaje się do połączeń na krótkich dystansach.

④. Jakość sygnału

• Zalety AOC: Transmisja sygnału optycznego nie jest zakłócana przez zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), z wysoką jakością sygnału i niskimi stratami transmisji.
• Scenariusze zastosowań: Nadaje się do aplikacji wymagających wysokiej jakości sygnału i niskich opóźnień, takich jak systemy obliczeń o wysokiej wydajności i systemy transakcji finansowych.
• Zalety DAC: Jakość sygnału jest dobra na krótkich dystansach, ale wraz ze wzrostem odległości jakość sygnału będzie zakłócana przez zakłócenia elektromagnetyczne.
• Scenariusze zastosowań: Nadaje się do aplikacji w środowiskach o krótkich odległościach i niskich zakłóceniach.

⑤. Zużycie energii

AOC

• Zalety: Zużycie energii jest stosunkowo wysokie, ponieważ moduł optyczny jest wymagany do konwersji sygnału elektrycznego i sygnału optycznego.

         Scenariusze zastosowań: Nadaje się do aplikacji, które mają pewną tolerancję na zużycie energii.

DAC

• Zalety: Niskie zużycie energii, ponieważ sygnał elektryczny jest przesyłany bezpośrednio bez dodatkowego procesu konwersji. Scenariusze zastosowań: Nadaje się do aplikacji, które są wrażliwe na zużycie energii, takich jak duże centra danych.

⑥. Typ złącza

• Typowe typy AOC: SFP+, QSFP+, QSFP28, CFP itp.

        Scenariusze zastosowań: Dotyczy różnych standardów interfejsów, duża elastyczność.

• Typowe typy DAC: SFP+, QSFP+, QSFP28 itp.

        Scenariusze zastosowań: Dotyczy różnych standardów interfejsów, bardzo elastyczne.

⑦. Konserwacja i niezawodność

• Zalety AOC: Transmisja światłowodowa ma wysoką niezawodność i stabilność i nie jest łatwo zakłócana przez środowisko.

Wady: Koszt konserwacji jest stosunkowo wysoki i wymagane są profesjonalne narzędzia i techniki.

• Zalety DAC: Niski koszt konserwacji, prosty w użyciu, łatwy w instalacji i konserwacji.

Wady: Niezawodność może być zakłócona w transmisji na duże odległości i w środowiskach o dużych zakłóceniach

Podsumowanie

AOC: Nadaje się do aplikacji o dużej odległości, szybkiej transmisji, wysokiej jakości sygnału, niskich opóźnieniach i wysokiej niezawodności, chociaż początkowy koszt jest wyższy.

DAC: Nadaje się do aplikacji o krótkich odległościach, szybkiej transmisji, niskim zużyciu energii i niskich kosztach, odpowiedni do połączeń w tej samej szafie lub między sąsiednimi szafami.

Wniosek

Montaż aktywnego kabla optycznego stał się podstawowym rozwiązaniem dla interkonektów o dużej przepustowości i dużej gęstości w centrach danych dzięki swoim lekkim, szybkim, dalekosiężnym, silnym właściwościom przeciwzakłóceniowym i niskiemu zużyciu energii. Jest to szczególnie odpowiednie dla sztucznej inteligencji i przetwarzania w chmurze; kabel krosowy DAC pozostaje konkurencyjny w scenariuszach krótkich odległości i niskich kosztów.