QSFP{0}}DD kabeļa rokasgrāmata: DAC un AOC pret AEC un Breakout

Datu centru arhitektūrām pārejot no 100G un 200G uz 400G, 800G un jauniem 1.6T tīkliem, tīkla arhitekti saskaras ar nepieredzētu fiziska slāņa izaicinājumu. Pie 112 G PAM4 uz-joslu signalizācijas ātruma, augstfrekvences signāla{9}}vājināšanās elektriskajos vadītājos ievērojami palielinās. Tradicionālie pasīvie vara kabeļi, kas kādreiz ērti sasniedza 5 līdz 7 metrus ar zemāku datu pārraides ātrumu, tagad saskaras ar nopietniem fiziskiem ierobežojumiem, bieži vien nespējot saglabāt signāla integritāti tālāk par 1 līdz 3 metriem.

Lai izvēlētos pareizo ātrgaitas{0}}starpsavienojumu, ir jāsabalansē fiziskā sasniedzamība, enerģijas patēriņa budžets, siltuma pārvaldība, kabeļu apjoms un kopējās īpašuma izmaksas (TCO). Mūsdienu tīkla lēmumu pieņēmējiem-jānovērtē trīs galvenās-to{4}}kabeļu tehnoloģijas-tiešā savienojuma vara (DAC), aktīvie elektriskie kabeļi (AEC) un aktīvie optiskie kabeļi (AOC)-līdzās augsta-blīvuma Breakout konfigurācijām.

Šajā visaptverošajā rokasgrāmatā ir aprakstīti QSFP{0}}DD starpsavienojumu fiziskie mehānismi, elektriskās veiktspējas parametri un arhitektūras izvietošanas scenāriji, nodrošinot praktisku lēmumu atbalstu liela-blīvuma uzņēmumu un telekomunikāciju tīkliem.

Tehniskā pārskata un salīdzināšanas matrica

Lai novērtētu starpsavienojumu datu nesējus 400G un 800G QSFP-DD izvietošanai, inženieriem ir jāanalizē vairāki būtiski parametri, ko nosakaIEEE 802.3ck 112G PAM4 specifikācijasunQSFP-DD Multi-Source Agreement (MSA) standarti. Tie ietver maksimālo sasniedzamību, jaudas izkliedi katrā kabeļa galā, latentuma pieskaitāmās izmaksas, fizisko stieples mērītāju (AWG) vai optiskās šķiedras veidu un kopējās izmaksas par vienu portu.

Tālāk esošajā tabulā ir apkopoti galvenie tehniskie atribūti pasīvajā DAC, aktīvajā AEC, aktīvajā AOC un izlaušanās topoloģijās.

Atslēgas līdzņemšana: pie 112 G PAM4 signālu pārraides ātruma pasīvā vara (DAC) darbība ir ierobežota līdz īsiem pašiem{2}}statīvajiem attālumiem, kas mazāki par 2 metriem. Aktīvie elektriskie kabeļi (AEC) pārvar 3–7 metru atstarpi ar aktīvo signāla pārregulēšanu un samazinātu kabeļa diametru, savukārt aktīvie optiskie kabeļi (AOC) joprojām ir būtiski šķērs{7}}statīva savienošanai līdz 100 metriem.

Tiešās pievienošanas vara (DAC) kabeļi: zema-jaudas-statīva savienojamība

Tiešās pievienošanas vara (DAC) mezgli ir vienkāršākā un izmaksu Pasīvā DAC sastāv no ekranēta twinax vara kabeļa, kas abos galos ir tieši savienots fiksētos QSFP-DD savienotāju korpusos, un datu ceļā nav aktīvo elektronisko mikroshēmu vai optisko komponentu.

Fizikālais mehānisms un signalizācijas ierobežojumi

400G (8×50G PAM4) un 800G (8×100G PAM4) QSFP-DD saskarnēs pasīvie DAC kabeļi pārraida liela ātruma elektriskos signālus tieši pa vara vadītājiem. Tomēr augstas{11}}frekvences signāli cieš no ievērojama ievietošanas zuduma, ādas efekta un dielektriskās absorbcijas 28 GHz Nyquist frekvencēs.

Lai cīnītos pret signāla vājināšanos no attāluma, kabeļu ražotājiem ir jāizmanto biezāki vara stieples mērītāji:

• AWG 30: Piemērots īsiem skrējieniem līdz 1 metram.

• AWG 28: Izstiepjas līdz aptuveni 1,5 līdz 2 metriem.

• AWG 26: Nepieciešams attālumiem, kas sasniedz 2,5 līdz 3 metrus, lai gan rezultātā tiek izveidots stingrs, smags kabeļa komplekts.

Pasīvās DAC priekšrocības

1. Gandrīz{0}}nulle enerģijas patēriņš: Pasīvie DAC, kas tērē mazāk par 0,1 vatu katrā galā, novērš termisko slodzi no raiduztvērēja korpusa, saglabājot elektroenerģiju augsta-blīvuma slēdža šasijā.

2. Zemākais latentums: bez signāla pārregulēšanas vai optiskās pārveidošanas latentumu nosaka tikai gaismas ātrums varā (~4,5 nanosekundes uz metru), padarot DAC ideāli piemērotu latentuma-jutīgai augstas veiktspējas skaitļošanas (HPC) un finanšu tirdzniecības sistēmām.

3. Zemākās darbības un kapitāla izmaksas: DAC bez dārgiem silīcija retimeriem vai lāzera optikas piedāvā viszemākās izmaksas par gigabitu no jebkura starpsavienojuma datu nesēja.

Ierobežojumi

Pasīvā DAC sasniedzamība strauji samazinās, palielinoties datu pārraides ātrumam. Kamēr 100G NRZ DAC sasniedza līdz 5 vai 7 metriem, 800G PAM4 pasīvie DAC praktiski ir ierobežoti1 līdz 2 metri. Mēģinājums palaist pasīvo DAC garākos attālumos izraisa neatkopjamu bitu kļūdu līmeni (BER), kas pārsniedz resursdatora pārsūtīšanas kļūdu labošanas (FEC) ierobežojumu. Turklāt biezie AWG 26 twinax komplekti rada nopietnus kabeļu pārvaldības jucekli un ierobežo dzesēšanas gaisa plūsmu aiz blīviem serveru plauktiem.

Aktīvie elektriskie kabeļi (AEC): viedā vara revolūcija

Aktīvie elektriskie kabeļi (AEC) ir kļuvuši par dominējošu starpsavienojumu tehnoloģiju 400G un 800G datu centru sistēmām, kas īpaši izstrādāti, lai novērstu pasīvā vara sasniedzamības un apjoma ierobežojumus, neradot optisko moduļu augstās izmaksas un jaudas izmaksas.

Kā darbojas AEC tehnoloģija

Atšķirībā no pasīvās DAC, AEC kabelis īpaši integrē aktīvās signāla kondicionēšanas pusvadītāju mikroshēmas{0}}Pulksteņa datu atkopšana (CDR) un retimer DSP-savienotāja moduļu korpusu iekšpusē abos galos.

Resursdatora ASIC → Elektriskais signāls → AEC taimeris (izlīdzināšana un atkārtots laiks) → Thin Twinax Copper → AEC Retimer → Host ASIC

Retimer mikroshēma veic vairākas svarīgas signālu apstrādes funkcijas:

• Nepārtraukta laika lineārā izlīdzināšana (CTLE): novērš augstas-frekvences kanālu zudumu.

• Lēmumu atgriezeniskās saites izlīdzināšana (DFE): attīra inter-simbolu traucējumus (ISI) un atspulgus.

• Pulksteņa un datu atkopšana (CDR): atkārtoti aktivizē elektrisko signālu, lai novērstu uzkrāto nervozitāti, pirms tas tiek virzīts pāri vara twinax vadītājiem.

AEC priekšrocība: paplašināta sasniedzamība un samazināts kabeļu apjoms

Aktīvi pārrēķinot abos galos, AEC atjauno signāla acu diagrammu, nodrošinot ātrgaitas{0}}pārraidi lielākos attālumos, vienlaikus izmantojot daudz plānākus vadu mērierīces (AWG 32 vai AWG 34 twinax):

• Paplašināta sasniedzamība: atbalsta stabilus 3 līdz 7 metru savienojumus pie 400 G un 3 līdz 5 metriem pie 800 G.

• Līdz 70% ārējā diametra samazināšana: AWG 32/34 stieple ievērojami samazina kopējo kabeļa ārējo diametru (OD) un svaru, ievērojami uzlabojot lieces rādiusu un bagāžnieka gaisa plūsmu.

• Bitu kļūdu ātruma (BER) aizsardzība: iebūvētie-retimers uztur iepriekšēju

Pro padoms: Izstrādājot augsta-blīvuma 800 G top-no-statīva slēdzi uz blakus esošajiem servera statīva savienojumiem, AEC komplekti nodrošina optimālu līdzsvaru: nodrošina 5 metru sasniedzamību ar elastīgu AWG 32 vadu, vienlaikus velkot mazāk par 2,5 vatiem katrā galā.

Aktīvie optiskie kabeļi (AOC): gari-sasniedzami EMI-imūnie kabeļi

Aktīvie optiskie kabeļi (AOC) paplašina ātrdarbīgu{0}}savienojumu tālu ārpus vara datu nesēju fiziskajām robežām. AOC sastāv no daudzmodu šķiedru (MMF) ielāpu montāžas rūpnīcas,{2}}kas ir savienota ar raiduztvērēju korpusiem, kuros ir integrēti vertikālie -dobuma virsmas-emitējošie lāzeri (VCSEL), fotodiožu detektori un optiskā draivera IC.

Optiskās pārraides arhitektūra

400 G vai 800 G QSFP-DD AOC savienotājā ienākošie elektriskie signāli no saimniekdatora slēdža tiek nodoti caur Retimer/DSP, pārveidoti optiskos impulsos ar VCSEL lāzera bloku, kas darbojas pie 850 nm, un tiek pārraidīti pa paralēlām daudzmodu optiskajām šķiedrām (piemēram, OM3 vai OM4). Uztvērēja galā fotodiodes pārvērš gaismu atpakaļ elektriskos signālos galamērķa saimniekdatoram ASIC.

Mūsdienu augsta blīvuma{0}}datu centri balstās uz uzlabotiem optiskiem mezgliem unaugsta{0}}blīvuma optiskās šķiedras un datu centru savienojamības risinājumilai saglabātu signāla tīrību sarežģītās tīkla topoloģijās.

Galvenās AOC priekšrocības

1. Paplašināta sasniedzamība: atbalsta attālumus no 1 metra līdz100 metriuz OM4 daudzmodu šķiedru, padarot to par standarta izvēli starpsavienojumiem starp-rack, inter-un mugurkaula-to{4}}savienojumiem.

2. Pilnīga imunitāte pret elektromagnētiskiem traucējumiem (EMI): Tā kā pārraide notiek ar gaismas impulsiem caur dielektrisko optisko stiklu, AOC ir imūni pret elektrisko troksni, pārrunu{0}}un zemējuma cilpas apdraudējumu.

3. Īpaši-Viegla un elastīga maršrutēšana: Šķiedru lentes kabeļi ir ārkārtīgi viegli, un tiem ir šaurs līkuma rādiuss, kas vienkāršo maršrutēšanu caur augšējo kabeļu renēm un pārpildītām trasēm.

Apsverami{0}}izmaiņas

• Augstāka jauda Draw: optiskie E-O un O-E pārveidošanas dzinēji atkarībā no ātruma un optiskās paaudzes patērē no 2,0 W līdz 12 W vienā galā, tādējādi palielinot kopējās slēdžu dzesēšanas prasības.

• Maksa Premium: Integrēta optika un precīza optiskā izlīdzināšana padara AOC 3 līdz 6 reizes dārgākas nekā pasīvās DAC opcijas.

• Latency Overhead: Optiskā pārveide ievieš nelielu apstrādes latentumu (~100 līdz 500 ns uz saiti).

Inženieri, kas izvieto garas optiskās saites, bieži integrējasprecīzi optiskie vadi un džemperilai saglabātu precīzu optisko izlīdzināšanu un minimālus ievietošanas zudumus sadalītajās rindās.

Breakout kabeļi: portu blīvuma optimizācija un ventilatora{0}}topoloģijas

Mūsdienu uzņēmumu un mākoņu tīklos pamata slēdžu ASIC bieži darbojas ar lielāku kopējo ātrumu nekā pakārtotie serveri vai piekļuves lapu slēdži. Atdalīšanas kabeļi (saukti arī par sadalītājiem vai ventilatora{1}}kabeļiem) atrisina šo joslas platuma neatbilstību, sadalot vienu ātrdarbīgu QSFP-DD resursdatora portu vairākos mazāka ātruma{4}}klienta portos.

Kopējās QSFP{0}}DD Breakout konfigurācijas

1. 800G QSFP-DD Breakout topoloģijas

• 800 G QSFP-DD līdz 2 × 400 G QSFP-DD (vai 2 × QSFP112): savieno 800 G slēdža portu (8 × 100 G PAM4) ar diviem atsevišķiem 400 G slēdžiem vai serveriem (katrs darbojas 4 × 100 G PAM4).

• 800 G QSFP-DD līdz 4 × 200 G QSFP56: sadala 800G četros 200G kanālos (izmantojot 50G vai 100G PAM4 joslas).

• 800 G QSFP-DD līdz 8 × 100 G SFP-DD/SFP112: nodrošina vienu 800G kodola slēdža portu tieši astoņiem atsevišķiem 100G servera NIC.

2. 400G QSFP-DD Breakout topoloģijas

• 400 G QSFP-DD līdz 2 × 200 G QSFP56: sadala 400 G (8 × 50 G PAM4) divās 200 G saitēs.

• 400 G QSFP-DD līdz 4 × 100 G QSFP28: savieno 400G portu ar četriem mantotajiem 100G QSFP28 portiem (pārveidojot PAM4 par NRZ signālu, ja to atbalsta resursdators silicon/AEC).

Pārvaldība un CMIS Port Banking

Breakout konfigurācijas lielā mērā ir atkarīgas noKopējās pārvaldības saskarnes specifikācija (CMIS 5.0). Izmantojot CMIS reģistrus, resursdatora slēdzis konfigurē atsevišķu elektrisko joslu regulēšanu, jaudas klases un lietojuma režīmus.

Piemēram, 800 G pieslēgvieta, kas konfigurēta 2 × 400 G izrāvienam, uzdod QSFP-DD modulim 1.–4. elektrisko joslu apstrādāt kā lietojumprogrammas kanālu A un 5.–8. joslu kā lietojumprogrammas kanālu B. Lai nodrošinātu uzticamu pārrāvuma posmu katrā rāmī, ir jāvienojas neatkarīgi.

Pielāgotas infrastruktūras izvietošana gūst labumu nopielāgotas optiskās bizes un izlaušanās galosizstrādāti precīziem garumiem, izvairoties no pārmērīgas atslābuma blīvajos serveru skapjos.

Arhitektūras atlases ietvars: scenāriju saskaņošana ar starpsavienojumiem

Lai vienkāršotu starpsavienojumu atlasi 400G un 800G tīkliem, novērtējiet savu fizisko topoloģiju, izmantojot tālāk norādīto scenāriju{2}}pamatoto sistēmu:

1. scenārijs: tas pats-statīva serveris/GPU līdz-no-statīva (ToR) slēdža augšpusei (attālums: < 2 metri)

• Ieteicamais starpsavienojums: Pasīvā DAC

• Pamatojums: Minimālais attālums ļauj pasīvajam vara uzturēt zemu BER. Nodrošina nulles enerģijas patēriņu (<0.1W), zero retimer latency, and the lowest possible capital expenditure.

2. scenārijs: blakus esošie-statņu savienojumi un augsta-blīvuma skaitļošanas kopas (attālums: 2–7 metri)

• Ieteicamais starpsavienojums: Aktīvais elektriskais kabelis (AEC)

• Pamatojums: pasīvais DAC nespēj nodrošināt signāla integritāti tālāk par 2 m pie 112G PAM4. AEC retimers paplašina sasniedzamību līdz 7 m, vienlaikus izmantojot tievu AWG 32 vadu, samazinot kabeļa svaru un uzlabojot statīva dzesēšanas gaisa plūsmu salīdzinājumā ar biezu vara twinax.

3. scenārijs: starp-statņu, šķērs{2}}rindu vai kodolslēdžu sadalījums (attālums: 7–100 metri)

• Ieteicamais starpsavienojums: Aktīvais optiskais kabelis (AOC)

• Pamatojums: Pārsniedz vara fiziskās robežas. AOC piedāvā 100-metru sasniedzamību pa daudzmodu šķiedru, pilnīgu EMI imunitāti un īpaši elastīgu kabeļu pārvaldību visās plauktu rindās.

4. scenārijs: liela-blīvuma mugurkaula-līdz-lapu portu apkopošana

• Ieteicamais starpsavienojums: QSFP{0}}DD Breakout Assembly (DAC, AEC vai AOC variants)

• Pamatojums: Maksimāli palielina slēdža ASIC izmantošanu, sadalot 800 G vai 400 G augsta blīvuma pieslēgvietas vairākos 400 G, 200 G vai 100 G kanālos, neprasot ārējos ielāpu paneļus vai papildu raiduztvērējus.

Ražošanas un kvalitātes standarti: DIMI inženierijas priekšrocības

Ātrgaitas{0}}starpsavienojumi, kas darbojas ar 112 G PAM4 uz joslu, praktiski neatstāj nekādu iespēju optiskām vai mehāniskām kļūdām. Nelielas ražošanas atšķirības vara twinax ekranējumā, savienotāja tapu plakanībā vai optiskās šķiedras uzgaļa pulēšanai var izraisīt pārmērīgu atstarošanu un signāla pasliktināšanos.

Kā vertikāli integrēts ražotājs ar vairāk nekā divu gadu desmitu pieredzi optiskās un savienojamības inženierijā,DIMIražo augstas{0}}uzticamības optiskos un kabeļu produktus, kas izstrādāti atbilstoši stingriem nozares standartiem.

DIMI ražošanas procesos ietilpst:

• Sertificēta kvalitātes vadība: darbības sertificētas atbilstoši ISO 9001:2015, ISO 14001 un TL 9000 standartiem.

• Stingra optiskā un mehāniskā pārbaude: katrai iekārtai tiek veikta 3D interferometrija, optiskā laika-domēna reflektometrija (OTDR) un bitu kļūdu ātruma (BER) pārbaude, lai pārbaudītu FEC signāla robežas.

• OEM/ODM pielāgošana: pielāgoti kabeļu garumi, pielāgota AWG vadu izvēle, ventilatora -izplūdes kājas un specializēti ārējā apvalka materiāli (LSZH, OFNP), kas atbilst reģionālajām telekomunikāciju un uzņēmuma specifikācijām.

Lai iegūtu vairāk tehnisko dokumentu un ražošanas standartu, izpētietDIMI tehniskās optiskās inženierijas atziņas.

Inženiertehniskais kopsavilkums un nākamie soļi

Izvēle starp DAC, AEC, AOC un Breakout kabeļiem nav viens{0}}izmērs-piemērots-visiem; tas prasa saskaņot starpsavienojumu datu nesējus ar noteiktiem plauktu attālumiem, jaudas budžetiem un slēdžu portu topoloģijām:

• IzmantotDACvisīsākajam,-jutīgajam izmaksu ziņā tas pats-statīva darbojas zem 2 metriem.

• IzvietotAEC3 līdz 7 metriem blakus esošajām{2}}statīva saitēm, kurām nepieciešama aktīva pārregulēšana, samazināts kabeļu apjoms un elastīgs maršruts.

• IzvēlietiesAOCstarp-statņu un rindu-līdz-rindu savienojumiem, kam nepieciešams līdz 100 metriem sasniedzams attālums un pilnīga EMI imunitāte.

• SviraBreakout kabeļilai optimizētu slēdža portu blīvumu un efektīvi savienotu vairāku{0}}ātrumu tīkla mezglus.

Lai apspriestu pielāgotus kabeļu garumus, pieprasītu OEM/ODM tehniskās specifikācijas vai novērtētu savienojuma komplektu paraugus jūsu 400G/800G ieviešanai, konsultējieties ar optisko inženieru komandu vietnēDIMI.