Кабель DAC против кабеля AOC: руководство по решениям для кабельной инфраструктуры центра обработки данных

Кабели DAC и AOC широко используются в кабельных системах сетей высокопроизводительных вычислений благодаря низкой задержке, низкому энергопотреблению и относительно контролируемой стоимости при высокоскоростном соединении в центрах обработки данных. По сравнению с традиционной комбинацией оптических модулей и коммутационных шнуров эти два типа кабелей обеспечивают более простое и эффективное решение.

Для передачи данных со скоростью 10G, 25G, 40G или 100G кабели DAC и AOC предоставляют соответствующие варианты интерфейсов, такие как SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP28 и другие спецификации, адаптируясь к типам портов различного сетевого оборудования. Кроме того, они поддерживают конфигурации с разветвлением, например разделение одного соединения 40G на четыре соединения 10G или 100G на четыре соединения 25G, чтобы удовлетворить потребности разнообразных архитектур сетевого проектирования.

DAC и AOC являются надежными вариантами с точки зрения производительности и стоимости в современных центрах обработки данных, независимо от того, используются ли они для прямого подключения на коротких расстояниях или для гибкого развертывания в определенном диапазоне.

Wiki о DAC и AOC: основные сведения и типы

DAC, или Direct Attach Cable, по сути представляет собой витую пару медных проводов с распространёнными модульными интерфейсами, такими как SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP56 или QSFP28, на обоих концах, используемую для создания прямого электрического соединения между сетевыми устройствами. Благодаря простой конструкции и удобству установки DAC являются очень практичной категорией кабелей, особенно для сценариев, в которых расстояние между устройствами невелико.

Эти кабели подразделяются на два типа: пассивные и активные. Хотя оба типа передают электрические сигналы по медным проводам, существуют некоторые различия в принципе их работы. Пассивные DAC являются более простыми и используют физическое соединение для передачи сигнала без дополнительной обработки, тогда как активные DAC содержат внутри модуля схемы для усиления или регулирования сигнала и повышения стабильности передачи, особенно в условиях, когда расстояние передачи немного больше или присутствует значительное количество помех.

На практике DAC-кабели часто используются для соединения коммутаторов, серверов и устройств хранения данных, особенно внутри одного шкафа или между соседними устройствами, которые необходимо быстро подключить. Это позволяет получить эффективное и экономичное решение.

Пассивный DAC против активного DAC и AOC

AOC, или активный оптический кабель, отличается от DAC тем, что в его основе находится многомодовое оптическое волокно. На обоих концах кабеля установлены модули, аналогичные интерфейсу SFP, которые используются для преобразования электрических и оптических сигналов. При работе для управления внутренними электронными компонентами модуля требуется внешний источник питания: сначала электрический сигнал преобразуется в оптический, а затем на другом конце снова преобразуется в электрический сигнал.

Благодаря большей дальности передачи и более высокой помехоустойчивости оптоволокна AOC лучше подходит для использования между стойками, например внутри центра обработки данных; при установлении соединений между коммутаторами, серверами или устройствами хранения данных, расположенными в разных зонах, AOC является очень распространенным выбором. AOC не только обеспечивает стабильную высокоскоростную передачу, но и позволяет избежать проблем с затуханием сигнала, которые могут возникать при прокладке медных кабелей на большие расстояния.

Разница между кабелями DAC и AOC

Кабели DAC лучше подходят для соединения устройств в одной стойке, например коммутаторов, серверов или систем хранения данных. AOC, с другой стороны, часто используется для соединения между стойками, особенно в центрах обработки данных, где устройствам в разных зонах необходимо обмениваться данными на больших расстояниях. Однако помимо различий в сценариях использования между этими двумя типами кабелей есть довольно много других различий.

Различия в энергопотреблении

AOC — это активный оптический кабель, которому во время работы требуется электрооптическое и оптоэлектрическое преобразование сигналов, поэтому он потребляет больше энергии: примерно от 1 до 2 ватт. С другой стороны, энергопотребление DAC относительно низкое. Активные DAC обычно потребляют менее 1 ватта, а пассивные DAC, поскольку вообще не используют электронные компоненты и передают сигналы только по медным проводам, могут потреблять менее 0,15 ватта. С точки зрения эксплуатационных расходов при прокладке кабелей на короткие расстояния использование DAC, несомненно, является более энергоэффективным и позволяет экономить электроэнергию.

Разница в дальности передачи

AOC основан на оптоволоконной технологии, поэтому имеет явное преимущество по дальности передачи и поддерживает расстояние до 100 метров. DAC, в конце концов, является медным кабелем, и сигнал передается на ограниченное расстояние. В целом пассивный DAC поддерживает дальность передачи около 7 метров, а активный DAC — до 10 метров. В сценариях применения с высокой пропускной способностью это ограничение может быть более заметным, например, Кабель DAC 100G, максимальное эффективное расстояние составляет всего около 5 метров. Поэтому при выборе схемы кабельной разводки используйте DAC для коротких расстояний, а для длинных расстояний полагайтесь на AOC.

Сравнение стоимости

С точки зрения конструкции производства DAC намного проще AOC, а стоимость самого медного кабеля ниже, чем оптического волокна. При развертывании крупных центров обработки данных, если расстояние соединения не имеет значения, массовое использование DAC может значительно снизить общие расходы на кабельную инфраструктуру. Поэтому в сценариях передачи на короткие расстояния, где стоимость имеет приоритет, DAC является более экономичным решением. Однако при необходимости связи на большие расстояния решение об использовании AOC должно приниматься с учётом конкретного бюджета и потребностей.

Различия в помехоустойчивости

Электромагнитные помехи (EMI) в центре обработки данных — проблема, которую нельзя игнорировать. Само оптоволокно является диэлектриком и не проводит электрический ток, поэтому кабель AOC, относящийся к категории помехоустойчивых, имеет естественное преимущество: на него практически не влияют внешние электромагнитные поля. В DAC используются медные провода, которые по своей природе подвержены воздействию электромагнитных помех, особенно при наличии плотных источников помех или в шкафах с большим количеством кабелей. При неправильной прокладке и защите это может легко привести к ухудшению качества сигнала и даже нестабильности системы. Поэтому в средах с высоким риском помех при выборе модели следует уделить этому аспекту особое внимание.

Основные области применения DAC/AOC

Из-за различий в конструкции, энергопотреблении и дальности передачи DAC и AOC часто используются в различных сценариях подключения, и каждый из них имеет свою подходящую среду применения.

Типичные сценарии применения DAC

В качестве примера рассмотрим 10G SFP+ DAC: чаще всего они используются для подключения серверов к коммутаторам, расположенным в той же или соседних стойках. В частности, этот тип кабеля прямого подключения идеально подходит для развертывания конфигурации ToR (top-of-rack) при соединении серверов с коммутаторами верхнего уровня или в качестве соединения при стекировании коммутаторов 10G.

Учитывая, что он обычно поддерживает длину соединения до примерно 7 метров и имеет значительные преимущества с точки зрения энергопотребления, задержки и стоимости, 10G DAC является идеальным выбором для коротких высокоплотных кабельных соединений, особенно при развертывании плотных серверных систем.

Применение DAC и AOC

Преимущества AOC в длине кабеля и гибкости развертывания

В отличие от них, 10G SFP+ AOC не ограничены физическими характеристиками медных кабелей и поэтому имеют преимущество, поддерживая расстояния до 100 метров. Это делает их популярным вариантом для прокладки кабелей между стойками в центрах обработки данных, особенно подходящим для развертывания в архитектурах ToR (Top of Rack), MoR (Middle of Row) и EoR (End of Row).

В таких конфигурациях, где каждый сервер обычно подключается к коммутатору Ethernet одним или двумя кабелями, кабели AOC хорошо подходят для удовлетворения этих потребностей, поскольку не зависят от расстояния и обеспечивают гибкость развертывания. Кроме того, AOC широко используются в зонах магистрального соединения центров обработки данных, например в архитектурах коммутации spine и leaf, для подключения оборудования на уровнях магистрали, агрегации или ядра, особенно в сценариях с высокими требованиями к пропускной способности и расстоянию.

Заключение

Кабели DAC и AOC играют незаменимую роль как в серверных шкафах с высокой плотностью размещения оборудования, так и в магистральных сетях центров обработки данных, охватывающих несколько стоек. Первые являются предпочтительным выбором для соединений на коротких расстояниях благодаря низкой задержке, низкому энергопотреблению и экономичности, тогда как вторые более гибки и лучше адаптируются к сложным сетевым структурам благодаря большей дальности передачи и устойчивости к помехам.

При фактическом развертывании выбор типа используемого кабеля часто зависит от множества факторов, таких как расстояние соединения, бюджет мощности, условия помех и стоимость прокладки кабелей. Абсолютных преимуществ или недостатков не существует — важен лишь более подходящий вариант. Понимание основных характеристик и типичных областей применения этих двух типов кабелей поможет не только оптимизировать сетевую архитектуру, но и найти лучший баланс между контролем бюджета и производительностью.