Кабель 200G DAC или AOC: практическое руководство по выбору для центров обработки данных

По мере дальнейшего роста ИИ, облачных вычислений и высокоскоростных сетей центров обработки данных потребность в более высокой пропускной способности стремительно увеличивается. Хотя сети 400G и даже 800G становятся всё более популярными, подключение 200G по-прежнему остается важным решением для многих центров обработки данных. Среди наиболее широко используемых вариантов соединения 200G кабели DAC и AOC предлагают разные преимущества с точки зрения стоимости, расстояния и гибкости развертывания. В этой статье сравниваются 200G DAC и AOC, чтобы помочь вам выбрать подходящее решение для различных сценариев развертывания.

Обзор активного оптического кабеля 200G и медного кабеля прямого подключения 200G

Что такое кабель AOC  для Ethernet 200G?

Активный оптический кабель 200G это предварительно оконцованное кабельное решение, объединяющее оптические трансиверы и многомодовое волокно в одном устройстве. Вы можете напрямую подключить оба конца к сетевым устройствам без приобретения отдельных трансиверов и оптоволоконных кабелей, что упрощает и ускоряет развертывание.

Поскольку в 200G Ethernet AOC используется оптоволоконная передача, он обеспечивает низкие потери сигнала, высокую устойчивость к электромагнитным помехам и большую дальность передачи, обычно от нескольких метров до более чем 100 метров. Кроме того, кабели AOC легче медных кабелей и удобнее в управлении.

Что такое кабель DAC для Ethernet 200G?

200G DAC (Direct Attach Copper) — это высокоскоростное кабельное решение, в котором для передачи данных используются медные проводники. Как и AOC, он оснащен интегрированными коннекторами с обеих сторон и может напрямую подключать коммутаторы, серверы и устройства хранения данных.

Главное преимущество 200G DAC заключается в его низкой стоимости. Поскольку для него не требуются оптические компоненты или оптико-электрическое преобразование, DAC обычно доступнее решений AOC. Он в основном используется для соединений на коротких расстояниях, например для подключения сервера к коммутатору в пределах одной стойки.

200G Ethernet DAC можно разделить на пассивные DAC и активные DAC. Пассивный DAC подходит для очень коротких расстояний и характеризуется более низким энергопотреблением, тогда как Active DAC поддерживает несколько большие расстояния за счет улучшения качества сигнала. Однако из-за ограничений медной передачи кабели DAC обычно используются на расстояниях от 1 до 5 метров.

Распространенные форм-факторы 200G AOC и DAC

Форм-фактор QSFP56

QSFP56 можно рассматривать как усовершенствованную версию QSFP+ и QSFP28. В нем используется 4-канальная конструкция, при этом каждая линия поддерживает передачу со скоростью 50G благодаря технологии модуляции PAM4, что обеспечивает общую пропускную способность 200Gbps.

По сравнению с более ранними форм-факторами QSFP+ и QSFP28, в которых в основном используется сигнализация NRZ, QSFP56 использует кодирование PAM4 для повышения эффективности передачи без значительного увеличения количества каналов. 

Форм-фактор QSFP-DD

QSFP-DD, сокращение от Quad Small Form-factor Pluggable Double Density. По сравнению с QSFP56, QSFP-DD обеспечивает более высокую плотность линий, поддерживая до 8 электрических каналов.

В зависимости от используемой технологии модуляции QSFP-DD может поддерживать различные скорости передачи. При использовании NRZ можно достичь скорости передачи 200G, а модуляция PAM4 обеспечивает значительно более высокую пропускную способность, включая приложения Ethernet 400G.

Ключевые различия, влияющие на выбор между DAC и оптическим AOC

Дальность передачи

Дальность передачи является одним из наиболее очевидных различий между DAC и AOC. Поскольку в DAC 200G Ethernet используются медные кабели, он обычно предназначен для коротких соединений длиной от 1 до 5 метров, что делает его идеальным для подключений внутри одной стойки. В отличие от этого, оптоволоконный AOC 200G использует оптическое волокно и поддерживает значительно большие расстояния, поэтому он лучше подходит для соединений между стойками и более протяжённых соединений внутри центра обработки данных.

Энергопотребление

Кабель DAC 200G потребляет меньше энергии, чем оптический кабель AOC. В частности, пассивные кабели DAC требуют очень мало энергии, поскольку в них не используются компоненты оптико-электрического преобразования. Кабели AOC содержат оптические трансиверы и поэтому требуют дополнительного питания для электрооптического преобразования. Однако по сравнению с отдельными решениями на основе трансиверов AOC также обеспечивает хорошую энергоэффективность.

Экономическая эффективность

DAC обычно является более дешевым вариантом. Его простая конструкция означает, что ему не нужны лазеры или оптические компоненты, поэтому он дешевле AOC. Это одна из причин, почему DAC так популярен для соединения близко расположенных центров обработки данных. AOC стоит дороже, но работает лучше и в некоторых ситуациях оправдывает дополнительные расходы.

Задержка

DAC обладает меньшей задержкой, чем AOC, поскольку передает сигналы непосредственно по медным кабелям, тогда как AOC требует оптико-электрического преобразования сигнала. Однако разница обычно очень мала и практически незаметна в большинстве сетей центров обработки данных. Для обычных сетевых конфигураций и AOC, и DAC могут обеспечивать надежные соединения с низкой задержкой.

Электромагнитные помехи (EMI)

Устойчивость к электромагнитным помехам — еще одно ключевое различие. Поскольку в DAC используются медные кабели, он более восприимчив к электромагнитным помехам. Оптоволоконный активный оптический кабель, с другой стороны, использует оптическое волокно и невосприимчив к электромагнитным помехам, что позволяет ему обеспечивать более стабильную передачу сигнала в средах с высокой плотностью оборудования и высоким уровнем шума. Это одна из основных причин, по которым активный оптический кабель 200G становится все более популярным в крупных центрах обработки данных и высокоскоростных сетях.

Особенности управления кабелями AOC и DAC

Толщина и гибкость кабеля 

Поскольку кабели Ethernet DAC 200G изготавливаются с медными проводниками, они, как правило, толще и тяжелее кабелей AOC, особенно по мере увеличения скоростей и расстояний. Кабели AOC, напротив, используют оптоволокно, благодаря чему они могут быть более тонкими и легкими, а также обеспечивают более удобную и организованную прокладку.

Плотность размещения оборудования и использование пространства

Рациональная оптимизация использования пространства в стойке становится все более необходимой по мере увеличения плотности портов в центре обработки данных. Из-за большей толщины кабели DAC могут занимать больше места и создавать дополнительные сложности при прокладке кабелей в развертываниях крупного масштаба. Тонкие кабели AOC позволяют повысить плотность кабелей в стойках меньшего размера.

Воздушный поток и тепловое воздействие

Плотное размещение кабелей DAC 200G может ограничивать воздушный поток и снижать эффективность охлаждения, поскольку они толще. Кабели AOC тоньше и в меньшей степени препятствуют воздушному потоку, что обеспечивает лучшие тепловые характеристики.

Поэтому AOC обычно лучше подходит для максимизации воздушного потока и предотвращения перегрева в крупных центрах обработки данных, которым требуется эффективное охлаждение.

Сценарии развертывания: 200G DAC и AOC

Внутри стойки (та же стойка)

Для соединений внутри одной стойки 200G Ethernet DAC обычно является более распространенным выбором. Поскольку расстояние между серверами, коммутаторами и устройствами хранения обычно небольшое, для большинства соединений требуется кабель длиной всего от 1 до 5 метров. DAC обеспечивает более низкую стоимость и меньшее энергопотребление, что делает его идеальным для коротких соединений внутри стойки. Кроме того, прокладка кабелей внутри одной стойки обычно не требует большой длины кабеля, поэтому DAC обеспечивает высокоскоростное подключение по выгодной цене.

Между стойками (между рядами)

AOC предпочтителен для межстоечных соединений. Фактическая дальность передачи DAC-кабеля ограничена и, как правило, не может превышать расстояние между стойками, тогда как AOC передаёт данные на высокой скорости по оптическим волокнам на большие расстояния и с более стабильной скоростью.

По сравнению с DAC-кабелями, кабели AOC также легче и тоньше, что упрощает управление кабелями в крупных центрах обработки данных. Поэтому AOC обычно предпочитают для подключения между стойками.

Кластеры AI/HPC

Сети в кластерах ИИ и средах высокопроизводительных вычислений передают большие объемы данных с очень высокой скоростью, что требует не только очень высокой пропускной способности, но и стабильной передачи по тяжелому кабелю. Однако AOC поддерживает большие расстояния, обладает более высокой устойчивостью к EMI и обеспечивает более удобное управление кабелями, чем любое решение на основе меди, что делает его оптимальным выбором для межсоединений GPU и сетей обучения ИИ.

Однако в некоторых соединениях GPU на сверхкоротких расстояниях DAC все еще может использоваться для снижения затрат на развертывание.

Архитектура Leaf-Spine

В архитектурах Leaf-Spine коммутаторы Leaf должны подключаться к нескольким коммутаторам Spine с помощью высокоскоростных линий, создавая большое количество сетевых соединений. Для подключений серверов к Leaf в пределах одной стойки обычно используется DAC, тогда как для соединений Leaf-Spine между стойками, как правило, предпочитают AOC.

Это связано с тем, что AOC обеспечивает большую дальность передачи, более удобную организацию кабелей и более стабильную передачу сигнала, помогая удовлетворить требования современных центров обработки данных к высокой пропускной способности и высокой плотности размещения оборудования.

Заключение

Кабели DAC и AOC 200G выпускаются в форм-факторах QSFP56 и QSFP-DD, каждый из которых имеет свои особенности, связанные с дальностью передачи, стоимостью, энергопотреблением, способами прокладки кабелей и гибкостью развертывания. Проще говоря, DAC подходят для соединений на коротких расстояниях, а AOC лучше подходят для сценариев прокладки кабелей на больших расстояниях или с высокой плотностью. Понимание различий и применимых сценариев обоих типов поможет вам выбрать подходящее решение 200G для вашего центра обработки данных.