Verkabelungslösung für Rechenzentren: DAC-Kabel vs. AOC-Kabel

DAC-Kabel und AOC-Kabel werden in Rechenzentren häufig für Netzwerkverkabelungssysteme für Hochleistungsrechner eingesetzt, da sie geringere Latenz, weniger Stromverbrauch und geringere Kosten aufweisen. DAC-Kabel und AOC-Kabel sind in verschiedenen Konfigurationen erhältlich, um den Netzwerkanforderungen gerecht zu werden. Jedes ist in den Datenraten 10G SFP+, 25G SFP28, 40G QSFP+ und 100G QSFP28 mit zusätzlichen Optionen für Breakouts von 40G bis 4x10G oder 100G bis 4x25G erhältlich.

DAC/AOC-Grundlagen und -Typen

Direct Attach Cable (DAC) besteht aus einem Twinax-Kupferkabel mit SFP+/SFP28/QSFP+/QSFP56/QSFP28-Anschlüssen an beiden Enden, die eine elektrische Verbindung direkt zu aktiven Geräten herstellen können. DAC-Kabel können in zwei Kategorien eingeteilt werden: passive DACs und aktive DACs. Sowohl passive als auch aktive DAC-Kabel können elektrische Signale direkt über Kupferkabel übertragen. Erstere können ohne Signalaufbereitung liefern, während letztere elektrische Komponenten in den Transceivern haben, um Signale zu verstärken. Normalerweise werden DAC-Kabel verwendet, um Switches, Server und Speicher in Racks zu verbinden. Informationen zu DAC-Kabeln finden Sie unter Verwenden Sie High Speed ​​Direct Attach Cable für die Verbindung von Rechenzentren.

Abbildung 1: Passiver DAC vs. Aktiver DAC vs. AOC

Ein aktives optisches Kabel (AOC) besteht aus einem Multimode-Glasfaserkabel mit SFP-Steckern an beiden Enden. Es benötigt externe Stromversorgung, um die Umwandlung elektrischer und optischer Signale abzuschließen, von elektrischen in optische Signale und schließlich in elektrische Signale. Generell werden AOC-Kabel hauptsächlich verwendet, um Switches, Server und Speicher zwischen verschiedenen Racks in Rechenzentren zu verbinden.

Vergleich von DAC/AOC-Kabeln

DAC-Kabel werden zum Verbinden von Switches, Servern und Speicher in Racks verwendet, während AOC-Kabel hauptsächlich zum Verbinden von Switches, Servern und Speicher zwischen verschiedenen Racks in Rechenzentren verwendet werden. Darüber hinaus unterscheiden sich DAC-AOC-Kabel in den folgenden Punkten voneinander.

Energieverbrauch

Normalerweise ist der Stromverbrauch von AOC-Kabeln höher als der von DAC-Kabeln, nämlich 1–2 W. Während der Stromverbrauch aktiver DAC-Kabel weniger als 1 W beträgt, verbrauchen passive Kabel aufgrund des thermischen Designs von direkt angeschlossenen Kupferkabeln mit einem Wert von weniger als 0,15 W fast keinen Strom. Infolgedessen werden die Betriebskosten für den Stromverbrauch bei der Verwendung von DAC-Optionen gesenkt.

Übertragungsdistanz

Durch den Einsatz von Glasfasertechnologie können AOC-Kabel über größere Entfernungen übertragen – 100 m, während die Verbindungslänge von DAC-Kabeln auf 10 m begrenzt ist (passiver DAC: 7 m; aktiver DAC: 10 m). Zusammenfassend lässt sich sagen, dass DAC-Verkabelungslösungen für Übertragungen über kurze Entfernungen geeignet sind, während AOC-Lösungen in Netzwerken mit großer Reichweite eingesetzt werden.

Hinweis: Die maximale Entfernung eines Signals, das über ein DAC-Kabel übertragen werden kann, ändert sich je nach Datenrate. Die Verbindungslänge verringert sich mit zunehmender Datenrate. Beispielsweise können 100G-DAC-Kabel nur bis zu 5 Meter übertragen.

Kosten

Grob gesagt hat DAC eine relativ einfache interne Struktur mit weniger Komponenten und die Kupferkabel sind viel billiger als Glasfaserkabel. Bei der Implementierung in großen Rechenzentren wird im Vergleich zu AOC-Optionen viel Geld für große Mengen an DAC-Kabeln gespart. DAC bietet im Vergleich zu AOCs tatsächlich eine kostengünstigere Lösung für Anwendungen mit kurzer Reichweite, aber für Anwendungen mit großer Reichweite ist es ratsam, die Gesamtkostenliste durch Vergleich dieser beiden Optionen zu erstellen.

EMI-Immunität

Elektromagnetische Interferenz (EMI) bezeichnet eine Störung, die von einer externen Quelle erzeugt wird und den Stromkreis beeinträchtigt. Wie bereits erwähnt, enthält das aktive optische Kabel Glasfasern – eine Art Dielektrikum, das keinen elektrischen Strom leiten kann. Daher sind AOC-Kabel immun gegen elektromagnetische Interferenzen und können in den meisten Situationen verwendet werden. Aufgrund der Natur von Kupfer beim Senden elektrischer Signale sind Kupferkabel mit Direktanschluss jedoch anfällig für die Auswirkungen von EMI. Daher ist die Umgebung wichtig, um unerwünschte Reaktionen, Leistungsminderung oder einen vollständigen Systemausfall zu vermeiden.

DAC/AOC-Arbeitsszenarien

Beeinflusst von den oben genannten Faktoren werden DAC- und AOC-Kabel normalerweise in unterschiedlichen Arbeitsszenarien eingesetzt.

Typische Anwendung für DAC-Kabel

Die Hauptanwendung von 10G SFP+ DACs ist der Anschluss von Switches/Servern an Switches innerhalb oder neben dem Rack. Mit anderen Worten können diese 10G-Direktanschlusskabel als Alternative für ToR-Verbindungen (Top of Rack) zwischen 10G-ToR-Switch und Server oder zum Stapeln von 10GbE-Switches verwendet werden. Da 10G SFP+DAC normalerweise eine Verbindungslänge von 7 m bei geringem Stromverbrauch, geringer Latenz und geringen Kosten unterstützt, ist diese Option eine ideale Wahl für diese Server-zu-Switch-Verbindungen mit kurzer Reichweite.

Abbildung 2: 10G DAC-Verbindungsszenario

Typische Anwendung für 10G SFP+ AOC-Kabel

Ohne die strengen Beschränkungen der Verbindungslänge werden 10G SFP+ AOCs häufig an verschiedenen Stellen im Rechenzentrum verwendet, beispielsweise ToR, EoR (End of Row) und MoR (Middle of Row). Wie die DACs sind alle Server mit einem Top-of-Rack-Ethernet-Switch verbunden, und jeder von ihnen verfügt über eine oder zwei Ethernet-Verbindungen zum Switch, die mithilfe von AOC-Kabeln gepatcht werden können.

Darüber hinaus kann die Nutzung von 10G AOCs im Rechenzentrum auch in mehreren Hauptnetzwerkbereichen wie Spine-, Leaf- oder Core-Switching-Bereichen realisiert werden. Die Verbindungen werden normalerweise durch den Einsatz dieser 10G SFP+ AOCs mit einer theoretischen Maximalreichweite von 100 m hergestellt.

Abbildung 3: 10G AOC-Verbindungsszenario