Aktive optische Kabel: Transformation der Rechenzentrumsinfrastruktur

Einem Bericht des Communications Industry Research Institute (CIR) zufolge wird der Markt für aktive optische Kabel (AOCs) in Rechenzentren im Jahr 2020 auf 4,2 Milliarden Dollar (ca. 26,68 Milliarden RMB) ansteigen. AOCs spielen eine entscheidende Rolle bei der Verbindung von Verkabelungsschränken und Switches in Rechenzentren und erleichtern die Kommunikation zwischen Switches und Servern. In der Regel wird in Rechenzentren der Installation von Switches Vorrang eingeräumt, gefolgt von der strukturierten Verkabelung und schließlich der Auswahl geeigneter Interconnect-Produkte für den Netzwerkzugang.

• Bei kurzen Entfernungen (<90m@10G und 10m@40G)sind Kupferkabel die wirtschaftlichste Wahl.

• Bei mittleren Entfernungen (500m@10G und 150m@40G)werden Multimode-VCSEL-Transceiver (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) bevorzugt, wobei AOCs eine erwähnenswerte Rolle spielen.

• Über die angegebenen Entfernungen hinaus stehen verschiedene Singlemode-Transceiver zur Verfügung, allerdings mit steigenden Kosten. Bei der integrierten Rechenzentrumsverkabelung werden für die Serverkonnektivität in der Regel entweder die TOR- (Top of Rack) oder die EOR-Verkabelungsmethoden (End of Row) verwendet. Weitere Details zu ToR und EoR finden Sie in dem Artikel ToR vs. EoR.

AOC für die ToR-Verkabelung im Rechenzentrum

Bei der ToR-Verkabelungsmethode wird der Access-Switch oben auf jedem Serverschrank oder jeder Einheit positioniert. Die Server innerhalb des Schranks werden über kurze Patchkabel direkt mit diesem oberen Switch verbunden. Anschließend wird die Verbindung vom Uplink-Port des Switches über Kupfer- oder Glasfaserkabel zum Core-Switch hergestellt.

AOC für die EoR-Verkabelung im Rechenzentrum

Bei der EoR-Verkabelung wird der Access-Switch zentral in einem Schrank am Ende einer Reihe von Schränken installiert. Die Hosts, Server oder Minicomputer innerhalb des Schranks sind über permanente Verbindungen mit horizontalen Kabeln mit dem Switch verbunden. Diese Methode erfordert die Verlegung einer beträchtlichen Anzahl von horizontalen Kabeln innerhalb des Geräteschranks, um Verbindungen zum EoR-Switch herzustellen. Zusätzlich werden Kupfer- oder Glasfaserkabel vom Kabelschrank zum Netzwerkschrank an der Seite des Schranks verlegt. Die Access-Switches werden dann im Netzwerkschrank installiert. Rackmount-Server sind in Serverschränken untergebracht, wobei die Server-NICs über Patchkabel, die entweder aus Kupfer oder Glasfaser bestehen können, mit den Patchpanels in den Schränken verbunden sind.

Wie in der Abbildung dargestellt, wird bei der EOR-Verkabelungsmethode eine höhere Dichte an Kupferkabeln oder Glasfasern von den Serverschränken zu den Netzwerkschränken verlegt. Je weiter diese Schränke von den Netzwerkschränken entfernt sind, desto größer ist die Entfernung, die die Verkabelung innerhalb des Serverraums zurücklegen muss. Dies führt zu einem erheblichen Aufwand für die Verwaltung und Wartung der Kabel sowie zu einer geringeren Flexibilität.

Im Gegensatz dazu werden bei der TOR-Verkabelungsmethode die Verbindungen zwischen Serverschränken und Netzwerkschränken optimiert. Die Anzahl der Kupferkabel oder Glasfasern, die von jedem Serverschrank zu den Netzwerkschränken von EOR/MOR erforderlich sind, wird minimiert, wodurch die Entfernung zwischen Servern und Switches erheblich verkürzt wird. Daher wird die TOR-Verkabelung in den Verkabelungsszenarien von Rechenzentren eher bevorzugt. Darüber hinaus führt die Vergrößerung der Serverraumfläche im Rechenzentrum zu einer Vergrößerung des Serverraums und der Funktionsfläche, wodurch sich die Übertragungsstrecke des Backbone-Subsystemkabels verlängert. Bei dieser Verkabelungsmethode wird hauptsächlich über mittlere Entfernungen übertragen, was den Einsatz einer großen Anzahl aktiver Glasfaserkabel erforderlich macht.

Aktive optische Kabel (AOCs) finden in Rechenzentren breite Anwendung, insbesondere in Serverschränken, wo bis zu 40 Server an einen Top-of-Rack-Switch (TOR) angeschlossen sind. Jeder Server hat in der Regel eine oder zwei Ethernet-Verbindungen zum Switch. Darüber hinaus werden AOCs in den wichtigsten Netzwerkbereichen wie beim Spine-, Leaf- oder Core-Switching eingesetzt. Diese Bereiche bestehen aus zahlreichen diskreten Switches, die miteinander verbunden sind, um eine große Switch-Fabric zu bilden. AOCs werden in der Regel zur Implementierung dieser Verbindungen verwendet, wobei sich die Switch-Fabric möglicherweise über mehrere Schränke oder eine ganze Reihe im Rechenzentrum erstreckt. Bei der Auswahl von AOCs spielen nicht nur Aspekte wie Entfernung eine Rolle; ihre zahlreichen Vorteile machen sie zur bevorzugten Wahl für die Verkabelung von Rechenzentren.

Auswahl der Rechenzentrumsverkabelung: AOC vs. DAC vs. optisch

Aktives optisches Kabel vs. Direct-Attach-Kabel

• Reduzierte Stromübertragung über die Systemverbindung.

• Ungefähr halb so groß wie Kupferkabel und ein Viertel des Gewichts von Hochgeschwindigkeitskabeln.

• Verbesserte Luftzirkulation und Wärmeableitung in Serverraum-Verkabelungssystemen.

• Kleinerer Biegeradius von Glasfaserkabeln im Vergleich zu Kupferkabeln.

• Verbesserte Bitfehlerrate (BER) der Produktübertragungsleistung, mit einer BER von bis zu 10^-15.

Aktive optische Kabel vs. optische Transceiver-Module

• Aktive optische Kabel verfügen über geschlossene optische Schnittstellen, wodurch Bedenken hinsichtlich Reinigung und Verschmutzung entfallen.

• Sie bieten eine höhere Systemstabilität und Zuverlässigkeit.

• Verbessert die Verwaltbarkeit und Wartung von Netzwerksystemen.

• Drastische Reduzierung der Betriebs- und Wartungskosten bei gleichzeitiger Verbesserung der Effizienz.

Fazit

In Anbetracht des zukünftigen Trends bei der Entwicklung von Rechenzentren wird der Einsatz von rein optischen Netzwerken zur Erhöhung der Netzwerkgeschwindigkeit zunehmend befürwortet. Da die Netzwerkgeschwindigkeiten weiter steigen, wird erwartet, dass aktive optische Kabel (AOCs) in Rechenzentren in großem Umfang eingesetzt werden. FS bietet ein umfassendes Sortiment an AOCs und Verkabelungslösungen für Rechenzentren , die eine hervorragende Leistung und unübertroffene Zuverlässigkeit bieten.