В настоящее время центры обработки данных нуждаются в удобных и стабильных соединениях для повышения производительности и бесперебойной работы. Медные кабели с прямым подключением (DAC) и активные оптические кабели (AOC) являются двумя основными компонентами, которые делают это возможным. Эти кабели используются для улучшения передачи данных между серверами, коммутаторами, системами хранения данных и другими устройствами в центре обработки данных. Каждый тип кабеля имеет свои преимущества и недостатки в зависимости от конкретных потребностей или ограничений конкретной среды.

Что такое кабели DAC в центрах обработки данных?

Как работают кабели DAC

Кабели прямого подключения используются для передачи данных с помощью дифференциальной сигнализации, когда два провода передают один и тот же сигнал на противоположных уровнях напряжения. Это минимизирует электромагнитные помехи и улучшает качество сигнала. Как правило, пассивные кабели DAC просто используют присущие свойства медных проводников для обеспечения эффективной передачи данных на короткие расстояния, обычно ограниченные 5 метрами. В отличие от них, активные DAC имеют встроенную схему, которая усиливает и кондиционирует сигнал, позволяя им поддерживать большие расстояния, иногда до 10 метров, сохраняя при этом высокую производительность и минимальную задержку. Поскольку это устройства plug-and-play, не требуется дополнительный источник питания, и для их реализации не требуется сложная настройка.

Типы кабелей DAC Пассивные кабели DAC: Пассивные соединения дешевы и просты; они не имеют схемы обработки сигнала. Обычно они используются для приложений на короткие расстояния до 5 метров. Эти провода лучше всего подходят для экономичных установок, поскольку они потребляют меньше энергии и имеют более простую конструкцию. Активные кабели DAC: Встроенная электроника в активных кабелях повышает целостность сигнала, обеспечивая при этом большие расстояния. Задержка остается низкой, так как их можно расширить на 10 метров и более, не ухудшая задержку. Поэтому эти типы кабелей следует использовать, когда требуется высокая производительность на больших расстояниях. Форм-факторы QSFP и SFP: Кабели DAC выпускаются в различных форм-факторах, наиболее распространенными из которых являются QSFP (Quad Small Form Factor Pluggable) и SFP (Small Form Factor Pluggable). Для быстрых соединений 40GbE и 100GbE используется QSFPDAC, а SFPDAC поддерживает соединения от 1GbE до 10GbE. Эти различия позволяют людям свободно выбирать в зависимости от конфигурации портов сетевого оборудования, а также от требований к производительности.

Что такое активный оптический кабель?

 Активный оптический кабель

Активный оптический кабель (AOC) - это тип кабеля, который использует оптическое волокно вместо традиционного медного провода для высокоскоростной передачи данных. По сравнению с медными кабелями с прямым подключением (DAC), которые используют электрические сигналы для отправки информации между устройствами, AOC используют свет для передачи данных с большей пропускной способностью на большие расстояния. Разработанные специально для предотвращения ухудшения сигнала на больших расстояниях, эти кабели обеспечивают низкие электромагнитные помехи и снижение перекрестных помех. В результате они особенно полезны в гипермасштабируемых средах или в других ситуациях, когда необходимо поддерживать целостность сигнала на значительных расстояниях.

Как работают кабели AOC

Активные оптические кабели (AOC) преобразуют электрические сигналы в оптические сигналы, поэтому данные могут передаваться быстрее и на большие расстояния, чем традиционные медные провода. Основными компонентами AOC являются оптические приемопередатчики, прикрепленные к каждому концу кабеля, и сам оптоволоконный кабель. Вот как работает кабель AOC:

Модуль передатчика: Этот компонент имеет лазерный диод, который преобразует входящий электрический сигнал в оптический сигнал. Он использует электрический вход от устройства для кодирования оптических импульсов, которые затем отправляются по оптическому волокну.

Оптика волокна: Обычно изготавливается из пластика или стекла, это основной компонент любого активного оптического кабеля. Сердцевина волокна направляет передачу световых импульсов на большие расстояния между передатчиком и приемником практически без потери мощности сигнала. Это в значительной степени связано со свойствами материала, такими как высокая пропускная способность и низкая скорость затухания.

Модуль приемника: На одном конце обычно находится другой модуль, называемый приемником; он содержит, среди прочего, оптический детектор (обычно фотодиод), который улавливает поступающие световые импульсы, а затем преобразует их обратно в электрический ток или сигнал для дальнейшей обработки, если это необходимо.

Целостность сигнала: Одной из основных характеристик активных оптических кабелей является их способность поддерживать целостность сигнала на больших расстояниях передачи. Оптическая передача по своей природе более устойчива к электромагнитным помехам (EMI) и перекрестным помехам, чем системы на основе меди, которые обеспечивают общую точку заземления для нескольких устройств по всей их длине. Это обеспечивает более высокое качество передачи данных с более низкой частотой ошибок по битам (BER).

Потребление энергии: Хотя встроенные приемопередатчики в каждой конечной точке требуют некоторой мощности, это все равно может привести к снижению общего энергопотребления по сравнению с эквивалентными медными решениями, предназначенными для больших расстояний (например, в центре обработки данных), что делает активные оптические кабели более энергоэффективными.

Разница заключается в следующих аспектах:

①: Расстояние передачи

• Преимущества AOC: Большое расстояние передачи, обычно до 100 метров и более, а некоторые высококлассные продукты могут достигать даже нескольких сотен метров.Применимые сценарии: Подходит для дальних соединений между различными стойками в центре обработки данных или соединений между этажами и зданиями.
• Преимущества DAC: Относительно небольшое расстояние передачи, обычно от 3 до 10 метров.Применимые сценарии: Подходит для коротких соединений в пределах одной стойки или между соседними стойками.

②. Скорость передачи

• Преимущества AOC: Поддерживает высокоскоростную передачу, распространенные скорости передачи включают 10 Гбит/с, 40 Гбит/с, 100 Гбит/с и т. д.
• Применимые сценарии: Применимо к приложениям, требующим высокоскоростной передачи, таким как магистральная сеть центра обработки данных.

• Преимущества DAC: Также поддерживает высокоскоростную передачу, распространенные скорости передачи включают 10 Гбит/с, 40 Гбит/с, 100 Гбит/с и т. д.
• Применимые сценарии: Применимо к приложениям, требующим высокоскоростной передачи, но имеющим небольшое расстояние, например, взаимосвязь между серверами

③. Стоимость

• Преимущества AOC: Хотя первоначальная стоимость высока, в долгосрочной перспективе, из-за большого расстояния передачи, использование промежуточного оборудования (например, коммутаторов и маршрутизаторов) может быть уменьшено, тем самым снижая общую стоимость.
• Недостатки: Первоначальные инвестиции высоки, потому что они включают оптические модули и оптические волокна.
• Преимущества DAC: Первоначальная стоимость низкая, потому что требуются только медные провода и простые разъемы.
• Недостатки: Расстояние передачи ограничено, и оно подходит для коротких соединений.

④. Качество сигнала 

• Преимущества AOC: На передачу оптического сигнала не влияют электромагнитные помехи (EMI), с высоким качеством сигнала и низкими потерями при передаче.
• Применимые сценарии: Подходит для приложений, требующих высокого качества сигнала и низкой задержки, таких как высокопроизводительные вычисления и системы финансовой торговли.
• Преимущества DAC: Качество сигнала хорошее на коротких расстояниях, но по мере увеличения расстояния на качество сигнала будут влиять электромагнитные помехи.
• Применимые сценарии: Подходит для приложений в условиях коротких расстояний и низких помех.

⑤. Потребление энергии

AOC

• Преимущества: Потребление энергии относительно высокое, потому что оптический модуль требуется для преобразования электрического сигнала и оптического сигнала.

         Применимые сценарии: Подходит для приложений, которые имеют определенную устойчивость к потреблению энергии.

DAC

• Преимущества: Низкое энергопотребление, потому что электрический сигнал передается напрямую без дополнительного процесса преобразования.Применимые сценарии: Подходит для приложений, чувствительных к энергопотреблению, таких как крупномасштабные центры обработки данных.

⑥. Тип разъема

• Общие типы AOC: SFP+, QSFP+, QSFP28, CFP и т. д.

        Применимые сценарии: Применимо к различным стандартам интерфейса, высокая гибкость.

• Общие типы DAC: SFP+, QSFP+, QSFP28 и т. д.

        Применимые сценарии: Применимо к различным стандартам интерфейса, высокая гибкость.

⑦. Обслуживание и надежность

• Преимущества AOC: Передача по оптоволокну обладает высокой надежностью и стабильностью и не подвержена влиянию окружающей среды.

Недостатки: Стоимость обслуживания относительно высока, требуются профессиональные инструменты и методы.

• Преимущества DAC: Низкая стоимость обслуживания, простота использования, простота установки и обслуживания.

Недостатки: Надежность может быть нарушена при передаче на большие расстояния и в условиях сильных помех

Резюме

AOC: Подходит для приложений с большим расстоянием, высокоскоростной передачей, высоким качеством сигнала, низкой задержкой и высокой надежностью, хотя первоначальная стоимость выше.

DAC: Подходит для приложений с небольшим расстоянием, высокоскоростной передачей, низким энергопотреблением и низкой стоимостью, подходит для соединений в одной стойке или между соседними стойками.

Заключение

Сборка активного оптического кабеля стала основным решением для высокоскоростного, высокоплотного межсоединения в центрах обработки данных благодаря своим легким, высокоскоростным, дальним, сильным антиинтерференционным и низким энергопотреблением. Он особенно подходит для ИИ и облачных вычислений; кабель DAC twinax остается конкурентоспособным в сценариях коротких расстояний и низкой стоимости.