線(xiàn)纜基礎設施的未來(lái)發(fā)展：數據性能要求如何塑造數據中心架構

  數據中心的傳輸速率要求經(jīng)歷了相當大的演變。業(yè)界的要求從20 Gbps、56 Gbps 達到現在的112 Gbps，消費者和品牌廠(chǎng)商期望獲得更快速、更高效的在線(xiàn)使用體驗，這就要求數據中心持續變革。而且，這種狀況在未來(lái)并沒(méi)有放緩的跡象。

  隨著(zhù)業(yè)界期待工作頻率再次躍升和數據速率攀升至 224 Gbps，數據中心的構建將必需再次改變。高速電纜，尤其是直連電纜(DAC)，歷來(lái)是在機架內連接服務(wù)器的首選解決方案，它們在幫助數據中心進(jìn)行快速高效的升級方面發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。然而，隨著(zhù)更高頻率要求出現和數據速率的逐步攀升，數據中心管理人員要求布線(xiàn)工具組合具備多功能性。

  由于數據中心所要求的頻率越來(lái)越高，因此在做規劃時(shí)務(wù)必記住，隨著(zhù)每一次頻率提高而需要使用哪些電纜。DAC的連接長(cháng)度容量會(huì )一次次地縮短。例如，在224Gbps下，DAC可能只可以實(shí)現最長(cháng)1米距離的高質(zhì)量數據傳輸。為了支持更長(cháng)的橋接長(cháng)度，有源電纜(AEC)和有源光纜(AOC)必須填補 DAC 在支持即插即用升級方面的不足之處。換句話(huà)說(shuō)，今天的數據中心管理人員必須在傳統電纜產(chǎn)品之外選擇連線(xiàn)產(chǎn)品，以管理不同的機架架構。數十年以來(lái)，DAC等無(wú)源電纜一直主導著(zhù)機架架構方面的連接，但隨著(zhù)數據行業(yè)進(jìn)入下一代頻率范疇，有源電纜不僅變得更受歡迎，而且必不可少。

  為了針對未來(lái)發(fā)展做好準備，并立即最大限度地提高數據傳輸性能。以下列出關(guān)鍵考慮因素，在選擇電纜解決方案時(shí)以滿(mǎn)足不斷變化之數據中心需求。

  短距連接和功率預算

  DAC已成為數據中心機架內的標準連接解決方案。在56 Gbps PAM-4(一種脈沖幅度調制技術(shù))下，DAC可以在最大3.0m空間機架內有效地連接各排服務(wù)器，但更高的數據速率會(huì )在這些無(wú)源電纜中產(chǎn)生數據丟失。隨著(zhù)數據速率不斷攀升，DAC將會(huì )是1.0m或更小范圍應用的理想選擇，但這個(gè)長(cháng)度可能不足以將架頂式(TOR)交換機與機架較低位置的服務(wù)器連接起來(lái)。

  由于DAC的電纜組件中沒(méi)有電子器件，它提供了一種可以直接傳遞數據的無(wú)源解決方案。因此，除了適用于機架內部的連接之外，它們還非常適合增加功率可能會(huì )導致機架整體功耗更大的情況。

  一個(gè)位于美國北達科他州的云運營(yíng)數據中心展示了DAC電纜的實(shí)際應用。這個(gè)中心的七英尺機架設備正在嗡嗡作響地進(jìn)行數據傳輸，TOR交換機則通過(guò) DAC 電纜與下方成排設施中的每臺服務(wù)器進(jìn)行通信。鑒于DAC方案的布線(xiàn)成本低于其他解決方案，并且不會(huì )增散熱預算，因而對于以較低頻率運行的繁忙數據中心而言，DAC是很好的解決方案。此外，在56 Gbps PAM-4傳輸下，DAC可以有效地將TOR交換機連接到機架上的所有服務(wù)器，涵蓋最頂層的服務(wù)器直到最底層的服務(wù)器。

  隨著(zhù)時(shí)間的推移，人們對于性能的預期不斷提高，數據中心也升級到112 Gbps PAM-4速率。人們仍可以使用DAC將TOR交換機連接到機架較高位置的服務(wù)器，但如果距離超過(guò)了2.0m，它們在較高的數據速率下會(huì )出現不可接受的數據損耗水平。如今數據中心管理人員需要一種替代布線(xiàn)解決方案，將位置較低的服務(wù)器連接到 TOR交換機，同時(shí)保持可接受的性能水平。

  底線(xiàn)：DAC不會(huì )增加功率預算，它是最長(cháng)3.0m長(cháng)度機架內56 Gbps PAM-4 應用的可行選擇。在112 Gbps PAM-4下，它們在 0.5 到 1.0m 傳輸連接長(cháng)度仍然有效。

  填補空白：有源電纜

  針對112 Gbps PAM-4下DAC方案連接長(cháng)度不足的情況，AEC提供了功能強大的解決方案，它的數據丟失幾乎為零，并且電纜直徑更小，為超過(guò)2.0m 以上數據傳輸長(cháng)度應用創(chuàng )造了更好的電纜選擇。

  AEC中內置的重定時(shí)器可在入口和出口位置清潔信號。數據進(jìn)入電纜，重定時(shí)器(Re-timers)則對其進(jìn)行修復，消除噪聲并放大信號。當數據離開(kāi)電纜時(shí)，則再次進(jìn)行相同的操作過(guò)程。與DAC相比，AEC可在更長(cháng)的距離上“更清潔”地傳輸數據，而且，其價(jià)格低于A(yíng)OC組件。

  上述北達科他州云運營(yíng)數據中心的管理人員已將 AEC 添加到其升級至 112 Gbps PAM-4數據傳輸的布線(xiàn)組件選項中。他們的機架現在使用DAC和AEC組件的組合，從而有效地為全新的更高功能和更高頻率數據中心提供兩全其美的優(yōu)勢。DAC仍然是將TOR交換機連接到較高位置服務(wù)器的最佳成本效益方式，但數據丟失問(wèn)題阻礙它們用于連接機架下方較遠位置的服務(wù)器。AEC相比光纖電纜價(jià)格便宜，并且提供了從機架頂部到底部的無(wú)損連接。隨著(zhù)數據速率繼續提高，AEC在DAC和AOC之間提供了理想的中間部分電纜選擇。

  底線(xiàn)：在最長(cháng)7.0m傳輸長(cháng)度機架中，AEC是實(shí)現各行服務(wù)器之間清潔的高速連接的絕佳選擇。盡管它們使用了電力，但其小直徑尺寸幫助改善了氣流。

  克服傳輸距離問(wèn)題：光纖

  AOC則是另一個(gè)重要的選擇，使用了可以清潔信號且幾乎無(wú)損的光纖電纜。當數據通過(guò)AOC時(shí)，幾乎沒(méi)有數據丟失。而且，鑒于這種結構，AOC能夠在更長(cháng)的連接長(cháng)度上可靠地傳輸數據——事實(shí)上，這些距離可以以公里為單位來(lái)度量。

  在可用的三種線(xiàn)纜選項中，AEC相比DAC成本昂貴，而AOC則是三種類(lèi)型中最昂貴的。雖然在許多案例中，升級到光纖的成本可能高達原始銅纜成本的10倍，但這些光纖電纜非常適合機架至機架，以及服務(wù)器行至行的連接，尤其是在性能閾值要求嚴苛，電纜連接距離很長(cháng)的大型數據中心。這意味著(zhù)在機架內連接各行的服務(wù)器時(shí)，使用AOC沒(méi)有經(jīng)濟效益，而DAC和AEC電纜是在經(jīng)濟方面更合適的選擇。

  我們示例中提及的北達科他州云運營(yíng)數據中心現在將 AOC 用于更長(cháng)距離應用 (>7.0m)，例如連接TOR行尾交換機。在112 Gbps PAM-4 甚至更高數據速率下，AOC不會(huì )出現數據丟失問(wèn)題。北達科他州設施還使用光纖連接位于德克薩斯州和弗吉尼亞州的數據中心，并且，這種長(cháng)距離連接態(tài)勢繼續向前發(fā)展，最終將會(huì )連接位于歐洲、亞洲和全球其他地方的數據中心。

  底線(xiàn)：AOC及其強大的光纖功能同時(shí)為服務(wù)器行至行和數據中心至數據中心的連接提供了出色的解決方案

  數據中心需要快速、可靠、無(wú)縫的連接來(lái)滿(mǎn)足當今永不滿(mǎn)足的數據需求以及不斷提高的性能、速度和頻率要求。Molex莫仕憑借卓越的專(zhuān)業(yè)知識和80多年來(lái)積累的豐富經(jīng)驗，可以幫助實(shí)施數據驅動(dòng)技術(shù)的美好未來(lái)。請即聯(lián)絡(luò )Molex莫仕，了解有關(guān)Molex全部數據中心布線(xiàn)產(chǎn)品組合的更多信息，并通過(guò)DAC組件、AEC 112 Gbps PAM-4 解決方案 和 AOC集成電纜解決方案來(lái)最大限度地利用您的數據中心機架架構。

  Molex莫仕DAC組件

  四通道小型可插拔雙密度 (QSFP-DD) 互連解決方案專(zhuān)為滿(mǎn)足高密度應用而設計，可有效利用空間、功率和端口密度。QSFP-DD/QSFP+ 具有高速 I/O 無(wú)源電纜組件，可提供高達 400 Gbps 的數據速率，具有各種長(cháng)度或定制選項，以實(shí)現更大的設計靈活性。

  由于創(chuàng )新的制造和屏蔽工藝可最大限度地減少外部和內部噪聲，這些組件提供了卓越的性能和可靠性。I/O 無(wú)源電纜符合 IEEE802.3by、IEEE802.3bj 和 IEEE802.3cd，與行業(yè)標準連接器和籠子兼容。

  Molex莫仕AEC 112 Gbps PAM-4 解決方案

  對帶寬密集型、數據驅動(dòng)的服務(wù)的需求猛增，推動(dòng)了計算、數據存儲和網(wǎng)絡(luò )功能的增長(cháng)。為響應更高的帶寬需求，采用 QSFP-DD 和 OSFP 互連的有源電纜 (AEC) 解決方案作為一種新型可插拔連接，旨在以 112G PAM-4 和更高速度(端口容量介于 100和 800 Gbps)，同時(shí)在不使用光纜的情況下將覆蓋范圍擴大至 5米。

  隨著(zhù)數據速率要求的提高，信號損耗也成為設計問(wèn)題。工程師有多種選擇，例如光連接、線(xiàn)性放大器和重定時(shí)器——每種選擇都有其優(yōu)缺點(diǎn)。當需要超過(guò) 1.5 到 2.0米的電纜長(cháng)度時(shí)，AEC 是一個(gè)理想的選擇。由于 AEC 組件中的連接器可再生信號并消除噪音，因此即使在長(cháng)達 5.0 至 7.0m 的長(cháng)度下，由于箱內信號損失造成的限制也會(huì )顯著(zhù)減輕。

  隨著(zhù)速度和功能的提高，熱管理對電信和網(wǎng)絡(luò ) OEM 來(lái)說(shuō)變得更具挑戰性，需要將機箱前方繁重布線(xiàn)引起的空氣阻抗降至最低。AEC 解決方案將電纜束尺寸最小化，從 28 到 32 AWG，從而降低機箱前部的氣流阻抗。

  數據中心管理人員通常需要超過(guò) 2.0米長(cháng)度的電纜才能到達機箱之間，但較長(cháng)的長(cháng)度會(huì )產(chǎn)生更大的損耗。AEC 112 Gbps PAM4 解決方案使外部長(cháng)度可達 5.0 至 7.0米。

  Molex莫仕 AOC集成電纜解決方案

  Molex 的AOC方案擁有明顯優(yōu)于傳統光學(xué)模塊的成本優(yōu)勢。此外，AOC 可以通過(guò)廣泛的標準 MSA 連接器(包括 QSFP+、iPass+? HD 和 CXP)與系統連接。這些電纜在電氣上與 InfiniBand* FDR/DDR/QDR、以太網(wǎng) (10、40 和 56 Gbps)、光纖通道(8 和 10 Gbps)、SAS 3.0 和 2.1(12 和 6 Gbps)和其他協(xié)議應用程序兼容。

  作者：

  Molex莫仕銅纜解決方案產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)理 Chris Kapuscinski

  Molex莫仕I/O解決方案總經(jīng)理 Chad Jameson