Cavo DAC vs. cavo AOC: guida alle soluzioni di cablaggio per data center

I cavi DAC e AOC sono ampiamente utilizzati nei sistemi di cablaggio delle reti di calcolo ad alte prestazioni grazie alla loro bassa latenza, al basso consumo energetico e ai vantaggi in termini di costi relativamente controllabili nello scenario di interconnessione ad alta velocità dei data center. Rispetto alla combinazione tradizionale di moduli ottici e cavi patch, questi due tipi di cavi offrono una soluzione più semplice ed efficiente.

Che si tratti di esigenze di trasmissione dati 10G, 25G, 40G o 100G, i cavi DAC e AOC forniscono opzioni di interfaccia corrispondenti, come SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP28 e altre specifiche, per adattarsi ai tipi di porte di diverse apparecchiature di rete. Inoltre, supportano anche la configurazione con struttura breakout, come la suddivisione da un 40G in quattro 10G o da 100G in quattro 25G, per soddisfare le esigenze di progettazione di architetture di rete diversificate.

DAC e AOC sono opzioni affidabili sia in termini di prestazioni sia di costi nei data center odierni, che vengano utilizzati per la connettività diretta a breve distanza o per una distribuzione flessibile entro un certo raggio.

Wiki su DAC e AOC: conoscenze di base e tipi

DAC, o Direct Attach Cable, è essenzialmente un doppino intrecciato di fili di rame con interfacce modulari comuni come SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP56 o QSFP28 a entrambe le estremità, utilizzato per creare una connessione elettrica diretta tra dispositivi di rete. Grazie alla loro struttura semplice e alla facilità di implementazione, i DAC sono una categoria di cavi molto pratica, soprattutto per l'uso in scenari in cui la distanza tra i dispositivi è breve.

Questi cavi sono suddivisi in due tipi: passivi e attivi. Sebbene entrambi trasmettano segnali elettrici attraverso fili di rame, vi sono alcune differenze nel loro funzionamento. DAC passivi sono più semplici, basandosi su una connessione fisica per completare il trasferimento del segnale senza elaborazione aggiuntiva, mentre i DAC attivi incorporano circuiti all'interno del modulo per amplificare o regolare il segnale e migliorare la stabilità della trasmissione, soprattutto in ambienti in cui la distanza di trasmissione è leggermente maggiore o in cui vi sono molte interferenze.

In pratica, i DAC vengono spesso utilizzati per interconnettere switch, server e dispositivi di storage, soprattutto all'interno dello stesso armadio o tra dispositivi vicini che devono essere collegati rapidamente, offrendo una soluzione efficiente e conveniente.

DAC passivo vs DAC attivo vs AOC

Un AOC, o Active Optical Cable, è diverso da un DAC in quanto ha una fibra multimodale al suo interno. Le due estremità del cavo sono dotate di un modulo simile all'interfaccia SFP, utilizzato per realizzare la conversione tra segnali elettrici e ottici. Durante il funzionamento, è necessario fare affidamento su un'alimentazione esterna per pilotare i componenti elettronici interni del modulo, convertendo prima il segnale elettrico in un segnale ottico per la trasmissione e poi riconvertendolo in segnale elettrico all'altra estremità.

Grazie alla maggiore distanza di trasmissione e alla più forte capacità anti-interferenza della fibra ottica, AOC è più adatto all'uso tra rack, ad esempio all'interno di un data center; quando si stabiliscono connessioni tra switch, server o dispositivi di archiviazione in aree diverse, AOC è una scelta molto comune. AOC non solo garantisce una trasmissione stabile ad alta velocità, ma evita anche i problemi di attenuazione del segnale che possono verificarsi quando i cavi in rame vengono estesi su distanze maggiori.

La differenza tra cavi DAC e cavi AOC

I cavi DAC sono più adatti per interconnettere dispositivi all'interno dello stesso rack, ad esempio tra switch, server o storage. AOC, d'altra parte, viene spesso utilizzato per collegare rack diversi, soprattutto nei data center in cui dispositivi situati in aree diverse devono comunicare su lunghe distanze. Tuttavia, oltre ai diversi scenari di utilizzo, esistono in realtà anche parecchie differenze tra questi due tipi di cavi in altri ambiti.

Differenze di consumo energetico

AOC è un cavo in fibra ottica attivo, che richiede la conversione del segnale elettrico-ottico-elettrico durante il funzionamento e, pertanto, consuma più energia durante il funzionamento, con un consumo energetico approssimativamente compreso tra 1 e 2 watt. D'altra parte, il consumo energetico del DAC è relativamente basso. I DAC attivi sono generalmente controllati al di sotto di 1 watt e, per quanto riguarda i DAC passivi, poiché non si basano affatto sull'elettronica e si affidano solo ai fili di rame per condurre i segnali, il loro consumo energetico può essere inferiore a 0,15 watt. Dal punto di vista dei costi operativi, se si tratta di cablaggio a breve distanza, l'uso del DAC è senza dubbio più efficiente dal punto di vista energetico e consente anche di risparmiare elettricità.

Differenza nella distanza di trasmissione

AOC si basa sulla tecnologia a fibra ottica, quindi presenta un chiaro vantaggio nella distanza di trasmissione e può supportare fino a 100 metri. Il DAC è, dopotutto, un cavo in rame, e il segnale viaggia entro una distanza limitata. In generale, un DAC passivo ha una distanza di trasmissione di circa 7 metri e un DAC attivo può supportare fino a 10 metri. Negli scenari applicativi ad alta larghezza di banda, questa limitazione può essere più evidente, come cavo DAC 100G, la distanza effettiva massima è di soli circa 5 metri. Pertanto, nella scelta dello schema di cablaggio, per brevi distanze si usa DAC, per lunghe distanze, oppure ci si affida ad AOC.

Confronto dei costi

Dal punto di vista della struttura di produzione, il DAC è molto più semplice dell'AOC e il costo del cavo in rame stesso è inferiore a quello della fibra. Nelle implementazioni di data center più grandi, se la distanza di connessione non è un problema, l'utilizzo di DAC in grandi quantità può ridurre significativamente le spese complessive di cablaggio. Pertanto, negli scenari a breve distanza in cui il costo è una priorità, il DAC è più conveniente. Tuttavia, se è coinvolta una comunicazione a lunga distanza, la scelta o meno dell'AOC deve essere valutata in base al budget specifico e alla domanda complessiva.

Differenza nella capacità anti-interferenza

L'interferenza elettromagnetica (EMI) nel data center è un problema che non può essere ignorato. La fibra stessa è dielettrica e non conduttiva, quindi il cavo AOC nella categoria anti-interferenza ha un vantaggio naturale; sostanzialmente non è influenzato dai campi elettromagnetici esterni. Il DAC utilizza fili di rame, che sono intrinsecamente suscettibili alle interferenze delle onde elettromagnetiche, soprattutto in presenza di fonti di interferenza dense o in ambienti di armadi con cablaggio intensivo; se il cablaggio e la protezione non sono adeguati, è facile causare un degrado della qualità del segnale e persino instabilità del sistema. Pertanto, in ambienti con un elevato rischio di interferenza, è necessario prest particolare attenzione a questo punto quando si seleziona un modello.

L'applicazione comune di DAC/AOC

A causa delle differenze di struttura, consumo energetico e distanza di trasmissione, DAC e AOC sono spesso utilizzati in diversi tipi di scenari di connettività, e ciascuno ha il proprio ambiente di utilizzo adatto.

Scenari applicativi tipici del DAC

Prendendo come esempio i DAC SFP+ 10G, il loro uso più comune è collegare i server agli switch situati nello stesso rack o in rack adiacenti. In particolare, questo tipo di cavo ad attacco diretto è ideale per l'implementazione in una configurazione ToR (top-of-rack) per interconnettere i server agli switch di livello superiore o come collegamento quando si impilano switch 10G.

Considerando che in genere supporta lunghezze di collegamento fino a circa 7 metri ed è molto vantaggioso in termini di consumo energetico, latenza e costo, 10G DAC è una scelta ideale per il cablaggio ad alta densità a corto raggio, soprattutto per implementazioni dense di server.

Applicazione DAC e AOC

Vantaggi degli AOC in termini di lunghezza dei cavi e flessibilità di implementazione

Al contrario, gli AOC 10G SFP+ non sono limitati dalle caratteristiche fisiche dei cavi in rame e, pertanto, hanno il vantaggio di poter supportare distanze fino a 100 metri. Ciò li rende un'opzione popolare per il cablaggio tra rack nei data center ed è particolarmente adatta per l'implementazione nelle architetture ToR (Top of Rack), MoR (Middle of Row) ed EoR (End of Row).

In questi layout, in cui ogni server è in genere collegato a uno switch Ethernet tramite uno o due cavi, i cavi AOC sono adatti a soddisfare queste esigenze di connettività, pur essendo indipendenti dalla distanza e flessibili nella distribuzione. Inoltre, gli AOC sono anche ampiamente utilizzati nelle aree di interconnessione core dei data center, come le architetture di switching spine e leaf, per collegare apparecchiature nei livelli backbone, aggregazione o core, specialmente in scenari con elevati requisiti di larghezza di banda e distanza.

Conclusione

I cavi DAC e AOC svolgono un ruolo insostituibile sia negli armadi server ad alta densità sia nelle reti core dei data center che si estendono su più rack. I primi sono la scelta preferita per le interconnessioni a breve distanza grazie alla loro bassa latenza, al basso consumo energetico e alle caratteristiche convenienti, mentre i secondi sono più flessibili e adattabili in strutture di rete complesse grazie alla maggiore distanza di trasmissione e all'immunità alle interferenze.

Nella distribuzione effettiva, la scelta del tipo di cavo da utilizzare dipende spesso da una varietà di fattori, come distanza di connessione, budget di potenza, ambiente di interferenza e costi di cablaggio. Non esistono vantaggi o svantaggi assoluti, ma solo una corrispondenza più adatta. Comprendere le caratteristiche principali e le applicazioni tipiche di questi due tipi di cavi aiuterà non solo a ottimizzare l'architettura di rete, ma anche a trovare un migliore equilibrio tra controllo del budget e prestazioni.