200G DAC vs AOC-Kabel: Ein praktischer Auswahlleitfaden für Rechenzentren

Da KI, Cloud Computing und Hochgeschwindigkeitsnetzwerke in Rechenzentren weiter wachsen, steigt der Bedarf an höherer Bandbreite rasant. Während 400G- und sogar 800G-Netzwerke immer beliebter werden, bleibt 200G-Konnektivität weiterhin eine wichtige Lösung für viele Rechenzentren. Unter den am weitesten verbreiteten 200G-Verbindungsoptionen bieten DAC- und AOC-Kabel jeweils unterschiedliche Vorteile in Bezug auf Kosten, Entfernung und Flexibilität bei der Bereitstellung. Dieser Artikel vergleicht 200G DAC und AOC, um Ihnen bei der Auswahl der richtigen Lösung für verschiedene Bereitstellungsszenarien zu helfen.

Überblick über 200G Active Optical Cable und 200G Direct Attach Copper

Was ist ein AOC  Kabel für 200G Ethernet?

200G Active Optical Cable ist eine vorkonfektionierte Verkabelungslösung, die optische Transceiver und Multimode-Faser in einer Einheit kombiniert. Sie können beide Enden direkt mit Netzwerkgeräten verbinden, ohne separate Transceiver und Glasfaserkabel zu kaufen, was die Bereitstellung einfacher und bequemer macht.

Da 200G Ethernet AOC Glasfaserübertragung verwendet, bietet es geringe Signalverluste, eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Störungen und größere Übertragungsdistanzen, die typischerweise von mehreren Metern bis zu über 100 Metern reichen. Darüber hinaus sind AOC-Kabel leichter und einfacher zu verwalten als Kupferkabel.

Was ist ein DAC-Kabel für 200G Ethernet?

Ein 200G DAC (Direct Attach Copper) ist eine Hochgeschwindigkeits-Kabellösung, die Kupferleiter für die Datenübertragung verwendet. Wie AOC verfügt es über integrierte Steckverbinder an beiden Enden und kann Switches, Server und Speichergeräte direkt verbinden.

Der Hauptvorteil von 200G DAC sind die niedrigen Kosten. Da es keine optischen Komponenten oder optisch-elektrische Umwandlung erfordert, ist DAC in der Regel günstiger als AOC-Lösungen. Es wird hauptsächlich für Kurzstreckenverbindungen verwendet, beispielsweise für Server-zu-Switch-Verbindungen innerhalb desselben Racks.

200G Ethernet DAC kann in Passive DAC und Active DAC unterteilt werden. Passives DAC eignet sich für sehr kurze Entfernungen mit geringerem Stromverbrauch, während Active DAC durch Verbesserung der Signalqualität etwas längere Entfernungen unterstützt. Aufgrund der Einschränkungen der Kupferübertragung werden DAC-Kabel jedoch im Allgemeinen für Entfernungen von 1 bis 5 Metern verwendet.

Gängige Formfaktoren von 200G AOC und DAC

QSFP56-Formfaktor

QSFP56 kann als Upgrade von QSFP+ und QSFP28 betrachtet werden. Es verwendet ein 4-Kanal-Design, wobei jede Lane eine 50G-Übertragung durch PAM4-Modulationstechnologie unterstützt, was eine Gesamtbandbreite von 200Gbps ermöglicht.

Verglichen mit früheren QSFP+- und QSFP28-Formfaktoren, die hauptsächlich NRZ-Signalisierung verwenden, führt QSFP56 PAM4-Codierung ein, um eine höhere Übertragungseffizienz zu erreichen, ohne die Anzahl der Kanäle deutlich zu erhöhen. 

QSFP-DD Formfaktor

QSFP-DD, kurz für Quad Small Form-factor Pluggable Double Density. Im Vergleich zu QSFP56 bietet QSFP-DD eine höhere Lane-Dichte durch Unterstützung von bis zu 8 elektrischen Kanälen.

Je nach verwendeter Modulationstechnologie kann QSFP-DD unterschiedliche Übertragungsraten unterstützen. Mit NRZ kann es eine 200G-Übertragung erreichen, während die PAM4-Modulation eine deutlich höhere Bandbreite ermöglicht, einschließlich 400G-Ethernet-Anwendungen.

Wichtige Unterschiede, die Ihre Entscheidung über DAC vs. Fiber AOC beeinflussen

Übertragungsdistanz

Die Übertragungsdistanz ist einer der offensichtlichsten Unterschiede zwischen DAC und AOC. Da 200G Ethernet DAC Kupferkabel verwendet, ist es typischerweise für Kurzstreckenverbindungen von 1 bis 5 Metern ausgelegt und eignet sich daher ideal für Verbindungen innerhalb desselben Racks. Im Gegensatz dazu verwendet 200G Fiber AOC Glasfaser und kann deutlich größere Entfernungen unterstützen, wodurch es sich besser für Verbindungen zwischen Racks und längere Verbindungen innerhalb von Rechenzentren eignet.

Stromverbrauch

200G-DAC-Kabel verbrauchen weniger Strom als Glasfaser-AOC. Insbesondere passive DAC-Kabel benötigen sehr wenig Strom, da sie keine Komponenten zur optisch-elektrischen Umwandlung verwenden. AOC-Kabel integrieren optische Transceiver und benötigen daher zusätzliche Energie für die elektro-optische Umwandlung. Im Vergleich zu separaten Transceiver-Lösungen bietet AOC jedoch weiterhin eine gute Energieeffizienz.

Kosteneffizienz

DAC ist in der Regel die günstigere Option. Sein einfaches Design bedeutet, dass es keine Laser oder optischen Komponenten benötigt, daher ist es günstiger als AOC. Dies ist ein Grund, warum DAC so beliebt für die Verbindung von Rechenzentren ist, die nahe beieinander liegen. AOC ist teurer, funktioniert aber besser und ist in manchen Situationen das zusätzliche Geld wert.

Latenz

DAC hat eine geringere Latenz als AOC, da es Signale direkt über Kupferkabel überträgt, während AOC eine optisch-elektrische Signalumwandlung erfordert. Der Unterschied ist jedoch normalerweise sehr gering und in den meisten Rechenzentrumsnetzwerken kaum wahrnehmbar. Für normale Netzwerkeinrichtungen können sowohl AOC als auch DAC zuverlässige Verbindungen mit geringer Verzögerung bereitstellen.

Elektromagnetische Interferenz (EMI)

Die Beständigkeit gegen elektromagnetische Störungen ist ein weiterer wesentlicher Unterschied. Da DAC Kupferkabel verwendet, ist es anfälliger für EMI. Fiber active optical cable hingegen verwendet Glasfaser und ist immun gegen elektromagnetische Störungen, wodurch eine stabilere Signalübertragung in Umgebungen mit hoher Dichte und hohem Störpegel ermöglicht wird. Dies ist einer der Hauptgründe, warum 200G active optical cable in großen Rechenzentren und Hochgeschwindigkeitsnetzwerken immer beliebter wird.

Überlegungen zum Management von AOC-Kabeln vs. DAC-Kabeln

Kabeldicke und Flexibilität 

Da 200G-Ethernet-DAC-Kabel aus Kupferleitern bestehen, sind sie im Allgemeinen dicker und schwerer als AOC-Kabel, insbesondere mit zunehmenden Geschwindigkeiten und Entfernungen. AOC-Kabel hingegen nutzen Glasfaser, wodurch sie dünner und leichter werden können und zudem eine einfachere, geordnete Verlegung ermöglichen.

Rack-Dichte und Raumausnutzung

Eine sinnvolle Optimierung der Rack-Platzausnutzung wird immer wichtiger, wenn die Portdichte im Rechenzentrum steigt. Aufgrund ihrer größeren Dicke können DAC-Kabel mehr Platz beanspruchen und bei Verkabelungen in größerem Maßstab zusätzliche Herausforderungen verursachen. Dünne AOC-Kabel ermöglichen eine höhere Kabeldichte in kleineren Rack-Bereichen.

Luftstrom und thermische Auswirkungen

Dichte Implementierungen von 200G DAC-Kabeln können den Luftstrom einschränken und die Kühlung verringern, da sie dicker sind. AOC-Kabel sind dünner und blockieren den Luftstrom nicht so stark, was zu einer besseren thermischen Leistung führt.

Daher ist AOC in der Regel besser geeignet, um den Luftstrom zu maximieren und Überhitzung in großen Rechenzentren zu verhindern, die eine gute Kühlung benötigen.

Einsatzszenarien: 200G DAC im Vergleich zu AOC

Intra-Rack (gleiches Rack)

Für Verbindungen innerhalb desselben Racks ist 200G Ethernet DAC in der Regel die gängigere Wahl. Da die Entfernung zwischen Servern, Switches und Speichergeräten typischerweise kurz ist, benötigen die meisten Verbindungen nur 1 bis 5 Meter Verkabelung. DAC bietet geringere Kosten und einen niedrigeren Stromverbrauch und eignet sich daher ideal für Kurzstreckenverbindungen innerhalb des Racks. Außerdem erfordert die Verkabelung innerhalb desselben Racks normalerweise keine langen Kabellängen, sodass DAC eine kosteneffiziente Hochgeschwindigkeitsverbindung bereitstellen kann.

Zwischen Racks (über Racks hinweg)

AOC wird bei der Kommunikation zwischen Racks bevorzugt. Die tatsächliche Entfernung von DAC-Kabeln ist begrenzt und kann im Allgemeinen die Entfernung zwischen Racks nicht überschreiten, aber AOC überträgt über Glasfasern mit hoher Geschwindigkeit über längere Entfernungen und mit einer stabileren Rate.

Im Vergleich zu DAC sind AOC-Kabel außerdem leichter und dünner, was das Kabelmanagement in großen Rechenzentren erleichtert. Daher wird AOC häufig für die Verbindung zwischen Racks bevorzugt.

AI/HPC-Cluster

Netzwerke in KI-Clustern und High-Performance-Computing-Umgebungen übertragen große Mengen an sehr schnellem Datenverkehr, der nicht nur eine sehr hohe Bandbreite, sondern auch eine stabile Übertragung über schwere Kabel erfordert. AOC unterstützt jedoch größere Entfernungen, bietet eine robustere EMI-Beständigkeit und ein besseres Kabelmanagement als jede kupferbasierte Lösung, was es zur zunehmend bevorzugten Wahl für GPU-Verbindungen und KI-Trainingsnetzwerke macht.

In einigen GPU-Verbindungen über ultrakurze Distanzen kann DAC jedoch weiterhin verwendet werden, um die Bereitstellungskosten zu senken.

Leaf-Spine-Architektur

In Leaf-Spine-Architekturen müssen Leaf-Switches über Hochgeschwindigkeitsverbindungen mit mehreren Spine-Switches verbunden werden, wodurch eine große Anzahl von Netzwerkverbindungen entsteht. Für Server-zu-Leaf-Verbindungen innerhalb desselben Racks wird häufig DAC verwendet, während AOC in der Regel für Leaf-zu-Spine-Verbindungen über mehrere Racks hinweg bevorzugt wird.

Dies liegt daran, dass AOC eine größere Reichweite, ein besseres Kabelmanagement und eine stabilere Signalübertragung bietet und so dazu beiträgt, die Anforderungen moderner Rechenzentren an hohe Bandbreite und hohe Dichte zu erfüllen.

Fazit

Sowohl 200G-DACs als auch AOCs sind in den Formfaktoren QSFP56 und QSFP-DD erhältlich, jeweils mit eigenen Eigenschaften hinsichtlich Übertragungsdistanz, Kosten, Stromverbrauch, Verkabelungsmethoden und Bereitstellungsflexibilität. Einfach ausgedrückt eignen sich DACs für Verbindungen über kurze Entfernungen, während AOCs besser für Szenarien mit großer Entfernung oder hoher Verkabelungsdichte geeignet sind. Das Verständnis der Unterschiede und Anwendungsszenarien beider hilft Ihnen dabei, die richtige 200G-Lösung für Ihr Rechenzentrum auszuwählen.