200G DAC vs AOCケーブル：データセンター向けの実践的な選定ガイド

AI、クラウドコンピューティング、高速データセンターネットワークが成長を続ける中、より広い帯域幅の必要性が急速に高まっています。400G、さらには800Gネットワークの普及が進む一方で、200G接続は依然として多くのデータセンターにとって重要なソリューションです。最も広く使用されている200G相互接続オプションの中でも、DACケーブルとAOCケーブルは、コスト、距離、導入の柔軟性においてそれぞれ異なる利点を備えています。本記事では、さまざまな導入シナリオに適したソリューションを選択できるよう、200G DACとAOCを比較します。

200Gアクティブ光ケーブルと200Gダイレクトアタッチ銅線ケーブルの概要

200G Ethernet向けAOC ケーブルとは何ですか？

200G アクティブ光ケーブル 光トランシーバーとマルチモードファイバーを1つのユニットに統合した、事前終端処理済みのケーブルソリューションです。個別のトランシーバーや光ファイバーケーブルを購入することなく、両端をネットワーク機器に直接接続できるため、導入がより簡単で便利になります。

光ファイバー伝送を使用しているため、200G Ethernet AOCは信号損失が少なく、電磁干渉に対する耐性が高く、伝送距離も長く、通常は数metersから100 meters超まで対応します。さらに、AOCケーブルは銅線ケーブルよりも軽量で、管理も容易です。

200G Ethernet用のDACケーブルとは何ですか？

200G DAC（Direct Attach Copper）は、銅導体を使用してデータを伝送する高速ケーブルソリューションです。AOCと同様に、両端に一体型コネクタを備えており、スイッチ、サーバー、ストレージデバイスを直接接続できます。

200G DACの主な利点は、低コストであることです。光学部品や光電変換を必要としないため、DACは通常、AOCソリューションよりも手頃な価格です。主に、同一ラック内のサーバーとスイッチ間のリンクなど、短距離接続に使用されます。

200G Ethernet DACは、Passive DACとActive DACに分類できます。 パッシブDAC は、消費電力が低く、非常に短い距離に適しています。一方、Active DACは、信号品質を改善することで、やや長い距離に対応します。ただし、銅線伝送の制約により、DACケーブルは一般的に1～5メートルの距離で使用されます。

200G AOCおよびDACの一般的なフォームファクター

QSFP56 フォームファクター

QSFP56は、QSFP+およびQSFP28のアップグレード版とみなすことができます。4チャネル設計を採用しており、各レーンはPAM4変調技術により50G伝送をサポートし、合計帯域幅は200Gbpsに達します。

主にNRZ信号方式を使用する従来のQSFP+およびQSFP28フォームファクターと比較して、QSFP56はPAM4符号化を導入することで、チャネル数を大幅に増やすことなく、より高い伝送効率を実現します。 

QSFP-DDフォームファクター

QSFP-DDは、Quad Small Form-factor Pluggable Double Densityの略です。QSFP56と比較して、QSFP-DDは最大8つの電気チャネルをサポートすることで、より高いレーン密度を実現します。

使用する変調技術に応じて、QSFP-DDは異なる伝送速度に対応できます。NRZでは200G伝送を実現でき、PAM4変調では400G Ethernetアプリケーションを含む、はるかに高い帯域幅が可能になります。

DACと光ファイバーAOCの選択に影響を与える主な違い

伝送距離

伝送距離は、DACとAOCの最も明白な違いの1つです。200G Ethernet DACは銅ケーブルを使用するため、通常は1 to 5 metersの短距離接続向けに設計されており、同一ラック内の接続に最適です。対照的に、200G Fiber AOCは光ファイバーを使用し、はるかに長い距離に対応できるため、ラック間接続やデータセンター内の長距離接続により適しています。

消費電力

200G DACケーブルは、ファイバーAOCよりも消費電力が少なくなっています。特にパッシブDACケーブルは、光電変換部品を使用しないため、必要な電力がごくわずかです。AOCケーブルには光トランシーバーが組み込まれているため、電気光変換に追加の電力が必要です。ただし、個別のトランシーバーを使用するソリューションと比較すると、AOCは依然として優れた電力効率を実現します。

コスト効率

通常、DACの方が安価です。シンプルな設計でレーザーや光学部品を必要としないため、AOCよりも安価です。これが、近接するデータセンター間の接続にDACが非常に普及している理由の一つです。AOCはより高価ですが、性能に優れており、状況によっては追加費用を払う価値があります。

レイテンシ

DACは銅ケーブルを介して信号を直接伝送する一方、AOCでは光電気信号変換が必要なため、DACのレイテンシーはAOCより低くなります。ただし、その差は通常ごくわずかで、ほとんどのデータセンターネットワークではほぼ認識できません。一般的なネットワーク構成では、AOCとDACのどちらも低遅延で信頼性の高い接続を提供できます。

電磁干渉（EMI）

電磁干渉への耐性も、もう一つの重要な違いです。DACは銅線ケーブルを使用するため、EMIの影響を受けやすくなります。一方、光ファイバーアクティブ光ケーブルは光ファイバーを使用しており、電磁干渉の影響を受けないため、高密度でノイズの多い環境でも、より安定した信号伝送を実現できます。これは、200Gアクティブ光ケーブルが大規模データセンターや高速ネットワークでますます普及している主な理由の一つです。

AOCケーブルとDACケーブルの管理に関する考慮事項

ケーブルの太さと柔軟性 

200G Ethernet DACケーブルは銅導体で作られているため、一般にAOCケーブルよりも太くて重く、特に速度と伝送距離が増すほどその傾向が強くなります。一方、AOCケーブルは光ファイバーを使用しているため、より細く軽量にできるうえ、配線の取り回しが容易になり、整理しやすくなります。

ラック密度とスペース利用率

データセンターのポート密度が高まるにつれ、ラックスペース利用率の合理的な最適化がさらに必要になります。DACケーブルは太いため、より多くのスペースを占有し、大規模な導入における配線にさらなる課題をもたらす可能性があります。細いAOCケーブルにより、より小さなラックスペースでより高いケーブル密度を実現できます。

エアフローと熱への影響

200G DACケーブルを高密度に配備すると、ケーブルが太いため、エアフローが制限され、冷却性能が低下する可能性があります。AOCケーブルはより細く、エアフローをそれほど妨げないため、熱性能が向上します。

そのため、AOCは通常、良好な冷却を必要とする大規模データセンターで、気流を最大化し、過熱を防ぐのにより適しています。

導入シナリオ：200G DACとAOCの比較

ラック内（同一ラック）

同一ラック内の接続では、通常、200G Ethernet DACのほうが一般的な選択肢です。サーバー、スイッチ、ストレージデバイス間の距離は一般的に短いため、ほとんどのリンクで必要なケーブル長は1～5メートルにすぎません。DACは低コストかつ低消費電力で、ラック内の短距離接続に最適です。さらに、同一ラック内の配線には通常、長いケーブルは必要ないため、DACによってコスト効率の高い高速接続を実現できます。

ラック間（複数ラック間）

ラック間通信の場合はAOCが適しています。DACケーブルの実際の伝送距離には制限があり、通常はラック間の距離を超えることができませんが、AOCは光ファイバーを介して、より長距離にわたり、より安定した速度で高速伝送を行います。

DACと比較して、AOCケーブルはより軽量で細いため、大規模データセンターでのケーブル管理が容易になります。その結果、AOCはラック間接続で一般的に好まれます。

AI/HPCクラスター

AIクラスターやハイパフォーマンスコンピューティング環境のネットワークでは、非常に高速なデータトラフィックが大量に伝送されるため、極めて広い帯域幅だけでなく、大容量トラフィックの安定した伝送も必要です。一方、AOCは銅線ベースのどのソリューションよりも長距離伝送に対応し、EMI耐性が高く、ケーブル管理にも優れているため、GPU相互接続やAIトレーニングネットワーク向けの有力な第一選択肢となっています。

ただし、一部の超短距離GPU接続では、導入コストを削減するためにDACが引き続き使用される場合があります。

リーフ・スパインアーキテクチャ

Leaf-Spineアーキテクチャでは、Leafスイッチは高速リンクを介して複数のSpineスイッチに接続する必要があり、多数のネットワーク接続が生じます。同一ラック内のサーバーからLeafへの接続には通常DACが使用され、ラックをまたぐLeafからSpineへのリンクには一般にAOCが推奨されます。

これは、AOCがより長い伝送距離、優れたケーブル管理、より安定した信号伝送を実現し、最新のデータセンターにおける高帯域幅および高密度の要件を満たすのに役立つためです。

結論

200G DACとAOCはいずれもQSFP56およびQSFP-DDフォームファクターで提供されており、それぞれ伝送距離、コスト、消費電力、配線方法、導入の柔軟性に関して独自の特徴があります。簡単に言えば、DACは短距離接続に適している一方、AOCは長距離または高密度配線のシナリオにより適しています。両者の違いと適用可能なシナリオを理解することで、データセンターに適した200Gソリューションを選択できます。